（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 广州 510663）
摘要：本文介绍了余热锅炉尾部烟气余热利用的几种方式，分析了余热锅炉尾部烟气余热回收装置对机组的影响，通过对几种余热回收装置方案进行技术经济比较，推荐采用通过抬高余热锅炉高度和增加受热面，且不影响低压系统的出力的余热利用方案。通过该先进的余热回收技术，回收低品质的热能，提高了全厂的综合能源利用效率。
关键词：余热锅炉；烟气余热利用；效率
1.概 述
电厂余热利用的用途是广泛的，可以实现的手段也是多样化的，其经济价值可观，并且在实际应用中也有了不少的工程实例。全厂的冷、热可以通过有效的方式进行综合利用，以提高全厂的能源利用效率，具有显著的环保效益、较好的经济性及节能减排效益。
2.余热锅炉尾部烟气余热的利用方式
余热锅炉烟气余热利用的主要思路是通过热交换将烟气温度降低，利用其中的热量对其它介质进行加热，被加热的介质作为热源在不同的场合使用。一般工程中主要考虑以下几种用途。
2.1 降低燃机进气温度
不同于采用电制冷或蒸汽制冷的燃机进气冷却方案需消耗电力或蒸汽，采用烟气余热制冷，属于废热利用，因此可提高全厂能源利用效率。
2.2 加热调压站的天然气
自供气末站至调压站的天然气经调压站降压后，温度降低，为避免凝露发生，需要使用加热器对其进行加热后，才能达到燃机供气分界点所需的温度(5~60℃)，同时为防止低温下调压单元故障，因此设置天然气加热单元。
2.3 生活用热水
生活用水所需参数较低，一般50℃左右。根据目前大型F级燃气蒸汽联合循环机组的排烟温度，可以利用的空间比较大[1]。可以在几乎不影响燃机及余热锅炉运行的前提下，利用烟气余热，生产60℃左右的热水供给相应用户[2]。
2.4 夏季供空调制冷或冬季供暖
夏季可以利用烟气余热生产热水提供给热水型制冷机组进行制冷，冬季也可以用烟气余热提供热水供空调机采暖。
3.余热锅炉尾部烟气余热回收装置对机组的影响
3.1 余热锅炉尾部烟气余热回收装置的方案
经过多个项目与余热锅炉厂家配合经验，烟气余热回收装置可考虑以下方案：
方案一、通过抬高余热锅炉高度和增加受热面的方法，在保证各项性能参数的前提下（保持汽水系统热力参数和烟气阻力不变），实现余热供热。
方案二、通过对凝结水加热器增加旁路循环水的形式实现，以牺牲部分低压系统主蒸汽流量（最大不宜超过10%），但不增加烟气阻力，不改变原有受热面结构。
方案三、在余热锅炉尾部直接布置受热面来降低排烟温度，该方案不但会明显增加烟气阻力，而且产生的热水温度较低（因排烟温度只有90℃左右，热水温度仅约80℃），不便于利用，一般工程项目通常不考虑采用，本文就不对此进行比较。
若余热锅炉产生的热水经过热用户后的回水水质较差时，为了保护余热锅炉尾部受热面，上述方案均需额外增加一表面式换热器；当回水水质满足余热锅炉的要求时，可以采取闭式循环的方式直接进入余热锅炉。
若回水品质较好时，可采用闭式循环的方式利用热水中的热量对其它介质进行加热，因此，本文所有供热计算均按直接回水到余热锅炉考虑。
3.2 余热锅炉尾部烟气余热回收装置方案技术经济比较
为了探讨余热锅炉尾部烟气余热回收装置的最佳模式，本文拟从设置余热锅炉尾部烟气余热回收装置是否减小主蒸汽流量来进行方案技术经济分析，以及设置余热锅炉尾部烟气余热回收装置与不设置烟气余热回收装置对电厂的收益来进行分析。
以某9F燃气-蒸汽联合循环电厂为例，经统计全厂空调冷负荷约4483 kW，考虑1.2系数，共为4483×1.2=5380kW，采用热水制冷。若热水给水120℃、回水68℃，则热水需求量约：142t/h。
3.3 余热锅炉尾部烟气余热回收装置对余热锅炉换热面的影响
余热锅炉换热面的低温腐蚀问题是阻碍降低烟气排烟温度的重要因素。若工程使用洁净天然气作为燃料，天然气燃料中含硫成分很小，在降低排烟温度之后，不会像燃煤电厂一样产生低温时硫化物腐蚀换热面的情况。因此，设置余热锅炉尾部烟气余热回收装置技术可行。
3.4 余热锅炉尾部烟气余热回收装置方案经济比较
对于方案一：通过抬高余热锅炉高度和增加受热面的方法，不影响低压系统的出力，还可满足供热热水需求，但增加余热锅炉钢材耗量。根据与余热锅炉厂配合，该方案技术上可行，相关技术经济参数如下表1。
根据表1与表2可知，方案一、方案二在满足相同制冷负荷的情况下，方案一余热锅炉需要额外增加设备初投资150万元，机组的发电量不影响；方案二余热锅炉的费用不增加，当低压主蒸汽流量仅减小约0.52%时，机组的出力将减小0.17MW，年发电量收益将相应减少55万元。静态投资回收年限为2.7年，动态投资回收年限也仅为3.2年。 显然，方案一优于方案二。
根据3.2节方案一，在保证各项性能参数的前提下（保持热力参数和烟气阻力不变），每台机组增加130℃的热水142t/h，则可以利用的热量Q为：
Q=142×4.2×（130-90）÷1000=23.86 GJ/h
考虑到换热器的效率为80%，则每小时可以转化的热量为：
23.86×0.8=19.08 GJ/h
若按供热气耗率31.97 Nm?/GJ计算，则2台机组每小时节省的热量相当于2×19.08×31.97=1219.9 Nm?/h天然气燃烧放出的热量。
若年供热利用小时按5000时计算，全年共节省的天然气量为609.9万Nm3/a
若按目前天然气价格（含税）为3.45元/Nm3，则每年节省的费用为：
609.9×3.1＝2104万元
从以上结果可以看出：相对于增加的设备成本，节省的热量的价值是非常可观的。
4.结论
余热锅炉烟气余热通过热交换将烟气温度降低，回收的烟气热量生产热水，该热水作为热源可在不同的场合使用。本文重点介绍了烟气余热生产热水制冷方案，通过技术经济比较分析，推荐烟气余热利用方案采用通过抬高余热锅炉高度和增加受热面的方法，不影响低压系统的出力的方案。该方案尽管增加余热锅炉钢材耗量，但充分利用烟气余热，节省的热量价值远大于初投资增加值，因此值得采用。
参考文献：
[1]章正传,殷俊,李懿靓.大型 F 级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨[J].能源与节能,2013,(12):59-61.
[2]章正传,殷俊,李懿靓等.大型F级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨[J].三角洲,2014,(3):78-80.
论文作者:彭娜
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/23
标签：余热论文; 烟气论文; 锅炉论文; 方案论文; 尾部论文; 热水论文; 装置论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;