国电蚌埠发电有限公司 安徽省蚌埠市 233411
摘要：随着目前煤炭价格上涨，水电、核电及其他新型能源迅猛发展，传统火电企业正面临着既要在煤炭价格上涨中提高效益，又要完成节能减排任务的严峻考验。本文基于电站锅炉烟气余热利用技术方案研究展开论述。
关键词：电站锅炉；烟气余热；利用技术方案研究
引言
由于我国燃煤种类较多，煤质的稳定性较差，对于需要进行尾部烟气余热回收的现役机组，可以采用低温省煤器、低温烟气处理技术或前置式空预器与低温省煤器的组合系统对烟气余热进行回收，但必须综合考虑总体布置、燃煤质量、机组运行水平、改造工程量、投资及收益等因素。对于新建机组，则可采用低温烟气处理技术、前置式空预器与低温省煤器的组合系统或新型电站锅炉余热利用综合优化系统。机组的设计阶段，应综合考虑燃煤条件、机组运行参数、投资与收益等因素，在实现烟气余热回收的同时，提高机组的热效率，减少粉尘、SOx等污染物的排放。
1烟气余热利用方向
从烟气中回收的余热，可用于加热电厂生产过程中需加热的工质，如干燥物料、加热空气、加热湿烟气、加热除盐水和凝结水、加热供热高温水等。（1）利用烟气余热干燥物料。可采用类似于滚筒冷渣器的回转筒体结构，筒体内置螺旋片推动物料前进，外部通过流通经烟气余热加热过的除盐水，起到加热、干燥物料的作用。（2）利用烟气余热加热空气或湿烟气。以除盐水为媒介，将吸收的热量加热助燃风，提高热利用效率；或利用回收的热量加热脱硫塔后湿烟气（即MGGH），提高烟气温度，实现烟气消白目的。（3）通过回收烟气热量加热热网高温水用于水网供热，降低耗汽量，达到节能目的。（4）利用烟气余热加热除盐水、凝结水等，提高水温，降低发电生产过程中耗汽量，提高全厂的热效率。（5）通过烟气余热利用装置可以降低静电除尘器入口烟温，提高静电除尘器效率。烟气余热回收装置加热方式主要有两种：①直接加热方式，即安装低温省煤器或与其类似换热设备，使烟气与工质通过换热器进行热交换，该方式换热直接，投资较少，但排烟温度不宜过低，若需降低到露点以下温度，需考虑特殊换热器材质。②间接加热方式，烟气和闭式循环工质在换热器中吸收热量后，吸收余热的工质进入另一个换热器释放热量，如热管、复合相变。
2常规布置节能效果
常规烟气余热利用装置的布置可用于加热部分凝结水，减少部分汽轮机气缸抽汽，这样会有更多的蒸汽在后续气缸中膨胀做功，汽轮机做功增加，系统经济性提高。上海外高桥第三发电厂1000MW机组采用“广义回热系统”，加装烟气余热利用装置，将排烟温度从原来的125℃降至85℃，使锅炉效率和电厂热效率分别提升2%和0.8%~0.9%。国内开封电厂等也加装烟气换热器回收余热，减少加热器抽汽。当然，烟气余热也可以与热网供热系统进行耦合，直接用烟气余热加热热网循环水供热，减少供热抽汽。如前苏联为减少排烟热量损耗，在锅炉对流竖井下部安装烟气余热利用装置用以加热热网水。烟气余热利用换热器若布置在空气预热器之后，除尘器之前，换热使进入到除尘器的烟温降低。对于电除尘来说，烟温的降低会降低飞灰的比电阻，低比电阻有利于除尘效率的提升。同时，由于换热器的布置，烟道阻力会上升，使引风机能耗增加，而烟温的降低又会使的烟气体积流量减小，这又缓解了引风机电耗的增量。对于换热器布置在引风机和脱硫塔之间这种形式，其对除尘器的效率和引风机的电耗影响较小，但烟风系统的阻力需要重新进行计算校核。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于串并联连接方式效果，文献[10]以某电厂600MW8级回热（3高加、1除氧、4低加，从高到低依次编号）超临界燃煤机组为例，利用等效焓降法对几种低温省煤器与回热系统不同连接方式进行了计算。计算结果显示换热器和#6低压加热器并联的节能效果要优于和#7低加并联，而与#6、#7低加同时并联效果要差于单独与#6低加并联，说明换热器替换更高级别的抽汽更有利于节能，而更多低级加热器的并入，节能效果会变差。
3排烟热损失分析及锅炉极限热效率
从锅炉热效率计算公式η=100－q2+q3+q4+q（）5+q6可以看出，锅炉热效率η随着各项热损失的减小而增大。对于燃气锅炉，其燃料以碳氢化合物为主要成分，燃烧产物中几乎没有灰分，更不会产生机械未完全燃烧热损失q4和灰渣物理热损失q6，正常运行情况下，化学未完全燃烧热损失q3接近于零。同时，由于没有炉排并采用内燃炉膛或膜式水冷壁结构（对于水管锅炉），使锅炉体积和外表面积远小于同容量的燃煤锅炉，散热损失q5对热效率的影响将降至最低。通过以上分析可知，排烟热损失q2是影响燃气锅炉热效率的关键因素，降低排烟温度，有效回收排烟余热是提高燃气锅炉热效率的根本途径。锅炉的排烟热损失包括不凝气体的显热损失和可凝气体的潜热损失两部分，显热损失取决于烟气的温度和烟气量，潜热损失取决于烟气中水蒸气的份额和存在状态。传统燃气锅炉的排烟温度一般都高于180℃，此温度下烟气中水蒸气仍处于过热状态，其所携带的汽化潜热无法得到回收。以大庆天然气为例，其低位发热量为Qnet，v，ar=35．68MJ/m3，高位发热量为Qgr，v，ar=39．60MJ/m3，可供回收的水蒸气汽化潜热总量为r=Qgr，v，ar－Qnet，v，ar=3．92MJ/m3，占燃气低位发热量的比值为10．98%。这就意味着在传统燃气锅炉中，有10%以上的排烟热损失是由于水蒸气的汽化潜热未得到回收造成的。如果将排烟温度降低到足够低的水平，使烟气中的水蒸气全部凝结并得以全部回收利用，则此时以燃料低位发热量为基准计算出的锅炉热效率η（η=Qgr，v，ar/Qnet，v，ar）可达到110．98%，此值即为燃料燃烧后烟气的显热和烟气中水蒸气的显热和潜热全部被回收利用后锅炉所能达到的极限热效率。
4电站锅炉烟气余热利用技术的介绍
近年来，国家节能减排政策对火电机组超低排放提出了更高的要求，超临界电站锅炉余热利用正成为研究热点。目前国内外燃煤机组多采用低温省煤器来降低锅炉排烟温度，在锅炉的尾部烟道加装换热器回收烟气余热，用于供暖、供热、发电以及加热凝结水和空气预热器暖风使用；国外烟气余热利用技术较国内起步早，工程实施技术以前苏联、日本、德国和美国为领先代表，烟气余热利用方式基本都是采用在空气预热器之后加装低温换热器的方式，余热使用方式也多种多样。国内也在多家大型火力发电企业开展了锅炉余热利用技术，并已有一些成功案例。综上所述，采用低温省煤器回收火力发电机组锅炉余热，从技术上并不难实现，但是不同类型的火力发电机组采用烟气余热回收利用的技术方案存在差别，增加烟气余热回收利用装置，会引起低温腐蚀、传热能效下降，对整个火力发电厂的热经济性产生一定影响。同时由于设备初投资增加，需考虑降低烟气温度所产生的经济成本。
结束语
燃气锅炉作为最经济的锅炉设备，受到了社会大众的普遍选择。而燃气锅炉的燃料类型较为多样，主要包括天然气、城市煤气、焦炉煤气、液化石油气、沼气等。其中，天然气锅炉的环境污染影响较小，故而在我国节能减排发展战略下逐渐受到大量应用。
参考文献
[1]马云.浅谈电解铝中的烟气净化余热利用技术[J].世界有色金属，2017（21）：8-9.
[2]刘锦宁.分析稠油热采注汽锅炉烟气余热回收利用[J].化工管理，2018（01）：216.
[3]滕叶.垃圾发电厂烟气余热回收技术研究与应用[J].机电信息，2017（36）：108-110.
[4]郭振华.火电厂烟气余热利用技术应用[J].山东工业技术，2018（05）：164+149.
作者简介：杨宏龙（1972年），男，安徽宿州，本科，工程师，锅炉设备管理、电厂环保设备管理、起重机械管理
论文作者:杨宏龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/9/30
标签：烟气论文; 余热论文; 锅炉论文; 热效率论文; 换热器论文; 省煤器论文; 机组论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;