摘要：近来我国能源结构进行了科学合理的调整，一些新能源的利用，有效地促进了经济和社会的可持续发展。火电作为我国主要的发电方式，其技术已经取得了很大的进步。在此基础上，如何进一步提高火电循环效率便成为了新的问题。
关键词：火力发电厂；锅炉排烟；余热利用；制冷供热；热力循环效率
中国的电力大部分来自煤炭，但燃煤产生的大量热能没有得到充分利用。在节能减排的背景下，煤炭价格越来越高，发电企业的损失越来越严重。如何充分利用煤炭燃烧过程中产生的热能，为企业带来更多的价值。
在火力发电厂，可以通过各种技术充分利用锅炉余热，提高整个领域的热效率。在能获得良好的经济效益和环境效益的前提下，利用热能是非常重要的，锅炉余热利用有很多方式，除了传统的使用方式,还可以使用锅炉排水、直接利用锅炉尾部烟气的热量发电等。采用技术成熟、性能可靠的低温余热回收技术，可达到经济和环境效益。
1电厂锅炉排烟预热未被利用的原因
1.1排烟温度低。在采用常规换热器的情况下，温压较小，但传热面较大，须在有限的空间内布局多而密的管，这就可能引起烟气流通补偿，引风机动力消耗大，经济投入多。近年来，热管式换热器开始得到普及，具有热流密度高、热阻小的优点，能满足较大的换热量需求，是有效的节能设备。
1.2燃煤中含有硫。燃煤中含硫时，燃烧会生成SO3，SO3可与烟气中的水蒸气相结合形成酸性物质并粘附在管壁上，对其造成强烈腐蚀，腐蚀最严重的区域一般有2个：1）壁温为水露点附近区域；2）壁温较酸露点低约15℃的区域。目前，对腐蚀的防治措施主要包括在换热器烟气侧执行外管外壁套金属管、降低过量空气系数等等。
2电厂锅炉排烟余热利用技术分析
2.1 预热凝结水。该方式借助于排烟余热使凝结水升温，然后提高给水初温，最终使得热力循环得到改善。所采用的加热方式主要有2种：1）直接加热，利用回热加热器使凝结水与烟气进行热量交换，将部分烟气引至主凝结水加热器，对部分凝结水进行加热，并作为最后一级低压加热器的旁路。2）间接加热，这种加热方式是借助于烟气回热加热器以及水水换热器，让加热器里面的闭式水和烟气进行充分的热量交换，然后借助水水换热器，让闭式水和凝结水进行充分的热量交换，将热量传递给主凝结水系统。
2.2 预热一、二次风。预热一、二次风的具体方法为：借助于除盐水来降低脱硫吸收塔入口处的烟气温度，直到温度降至85℃时，再通过从烟气中吸收的热量来加热一、二次风，从而使得进入空预器前的冷风温度升高。可利用烟气余热利用型暖风器代替传统的低压抽汽蒸汽暖风器，减少辅助蒸汽的使用量，节省出的这部分辅助蒸汽可用于提高机组发电量。这种方式的整体设计难度较小，对空预器等器件的影响也较小，并且容易实施操作。
2.3 利用烟气余热干燥褐煤。褐煤是发育不完全，介于泥炭与成熟煤之间的煤炭。这种煤炭的热值比较低，水分的含量比较大。在部分欧洲国家，褐煤是火力发电厂的重要燃料，如在希腊，褐煤可占发电厂总燃料比重的50%甚至更高。利用烟气余热干燥褐煤，其原理在于利用倾斜、可回转的圆筒体，从上端加入湿物料，下端收集干物料。热烟气由一端进入，另一端排出，在干燥物料的同时降低了出口的烟气温度。从国内外的褐煤干燥实践案例来看，采用以上处理工艺后，褐煤的水分能降低至15%，燃煤量可减少30%左右，锅炉效率提高1%~2%，送风机、引风机电耗降低约30%。
2.4 区域制冷供热。有制冷需求的地方，可以把烟气余热当成制冷机的热源，进行相关的制冷工作。有供热需求的地方，可以借助于防腐蚀材料的换热器，为水暖系统提供循环水。这样一来，可以避免常规热网加热器对加热蒸汽量的大量消耗，增加整体的发电量，提升整体的热能效率。电、热、冷三种产品的联合生产的方式符合能源梯级合理利用原则，在国外应用也较为广泛。
2.5 换热管的积灰问题。烟气余热换热器由于工作的温度低，烟气中的SO3、SO2、HF以及HCI等成分会与表面的凝结积水混合并粘附在低温受热面表面，不仅污染传热管表面，影响传热效率，严重的时候还会堵塞烟气流动通道，增加烟气的流动阻力，甚至影响锅炉的安全运行，导致不得不停炉清灰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对此，国内一般在设计和工程中采取以下措施：
（1）根据烟气灰特性以及流速，设计时应该适当提高烟气速度，选择合适的换热管间距来减少省煤器管壁的积灰。
（2）在换热管排间安装吹灰装置。
（3）在结构设计上进行充分考虑，以避免堵灰死点的出现，管排采用可拆卸的结构，受热面的面积灵活可调，便于维修和清理。
在国外特别是欧洲，随着新材料的普遍应用，由于所用高分子材料本身所具有不粘性以及自清洁特性，可以明显减少换热面外表面的积灰聚集而且可以快速和彻底地清除少量积灰，从而有效延长了检修间隔，提高了全厂设备的可靠率。
3.1 工程概况。某火电机组容量为1×900MW，以硬煤为燃料，省煤器出口烟气温度为386℃，流量为925.305kg/s，脱硫吸收塔入口烟气温度为85℃。
3.2 烟气余热回收后换热器利用方案。该工程的烟气余热利用技术分两级。第一级是在省煤器出口抽取部分烟气，然后对凝结水进行加热。这一工序完成后，烟气内热量能够回收至35MW，在保持空预器进口烟温、出口烟温与二级换热器出口空气温度的情况下，锅炉效率能够超过93%。第二级通过除盐水将脱硫塔进口的温度降低至85℃，再利用除盐水处理一、二次风，使进入空气预热器的空气温度变高，防止出现低温腐蚀。同时，进风温度的提高和排烟温度的下降也会减少锅炉排烟的热损失，从而提高锅炉热效率。
通过以上处理步骤，最终，使得机组的煤耗总量降低了3g/kWh，脱硫塔节水39t/h，实现了全厂净效率45.5%的指标。
4结束语
节能减排是新时代中国特色社会主义现代化建设的重要举措。近年来，煤炭价格越来越高，以煤炭为能源的发电企业亏损也更加突出。为此，如何更有效率地利用煤炭燃烧产生的热能，提高发电企业的全厂热效率，成为一个极有价值的课题。对于投入运行的锅炉来说，排烟温度的降幅通过燃烧优化是很难大幅度降低的，改造省煤器和空气预热器因为受到空间限制，使得排烟温度的降幅也很小，同时，尾部受热面的低温腐蚀也大大减少了排烟温度的降幅。因此，原有锅炉系统以外的排烟余热回收系统成为节能降耗的首选。
烟气余热在利用的过程中做到热尽其用，就必须根据热用户的实际需要，根据热能品位选择利用方式。在低温烟气余热利用中采用优化的朗肯循环，则是利用余热源来加热中间介质，获得高于大气压力的蒸汽，让它在透平机或者其他膨胀机里做功回收动力。烟气余热利用理论与实践案例在近年来均有了极大进展，从本文分析可见，利用锅炉余热能够产生客观的经济与环境效益，是响应节能减排政策、增加企业效益的具体体现，为提高能源利用率、减少发电企业亏损提供了更有效的参考途径。
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论文作者:程伟伟
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8