关键词：余热利用；暖风器；控白烟
引言
随着经济的快速发展，中国在能源消耗量方面已成为仅次于美国的能源消费大国。然而，我国能源利用率仅有30%左右，大量的余热(尤其是低品位余热，因其品位低、能量少、回收难度大)以各种形式排放到大气中，造成能源资源的严重浪费。《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》指出:到2017年，我国实现节约煤炭消耗8000万吨以上;到2020年，力争节约煤炭消耗1．6亿吨以上。因此，工业余热的回收，特别是低品位余热的有效回收对实现我国节能减排目标具有重要的现实意义。
1余热回收利用及控白烟技术
1.1利用余热回收加热冷空气
燃煤锅炉均配置了空气预热器，大部分空预器的低温段存在较严重的低温腐蚀及堵灰的现象，导致空预器的换热效果变差及设备阻力增加，增加引风机的能耗。目前较多采用的是加装暖风器或者采用热风再循环的方式来提高空预器的入口空气温度，从而达到减轻空预器的低温腐蚀及堵灰的现象。对于加装暖风器而言，其热源可以是蒸汽也可以是热水，各自有各自的优缺点。采用蒸汽作为热源，换热温差大，换热器所需的面积小，占地较紧凑；但采用蒸汽作为热源时，需消耗一定量的蒸汽，并且随着使用蒸汽的压力提供，消耗的蒸汽的品质越高；采用烟气中的余热加热循环水，采用热水作为暖风器的热源时，具有较大的经济收益。
1.2抽真空系统
余热回收系统与汽轮机乏汽系统相连，处于真空状态。为抽出余热回收系统乏汽侧不凝结气体，热泵机组上设有抽真空管道，连接在主机抽真空管道上。新增余热回收机组抽真空管道在设计上考虑了管道坡度及阀门抽气调节功能。
1.3利用余热回收加热凝结水
利用烟气余热来加热凝结水，减少加热蒸汽的抽气量，从而提高燃煤锅炉的热效率。目前利用余热回收加热凝结水较多采用的主要有两种方式：一种是直接将凝结水与烟气进行间接接触换热，此时余热利用设备的耐压等级要求较高，并且如果发生泄漏，容易污染凝结水的品质，但换热效率较高；另一种是采用中间媒介作为热传输的介质，通过水水换热器来加热凝结水，此时凝结水不会受到污染，但此时实际上增加了传热的热阻，导致换热效率的下降。因此，目前两种方式均有较多的应用，根据不同的项目和因素进行选取不同的技术路线。
1.4利用新型的综合优化技术对燃煤电厂的烟气余热进行回收利用
在新建燃煤发电机组时应尽量采用新型的锅炉设备来对烟气余热进行综合性的回收利用。在新型回收系统中，以两级方式来布局换热系统的高温段以及低温段，并在两段中间设置低温省煤器。这样烟气会在通过了高温段的空预器后进入到低温段的省煤器中完成换热。并对回热系统的凝结水进行加热。在低温省煤器内完成了换热后排出的烟气会进入除尘装置，并通过低温段的空预器来实现换热。通过这种串联方式来布置高低温段空预器，使常温状态下的空气可以依次从低温段的空预器流向高温段的空预器，并被加热到运行需要的温度。这种全局优化的余热回收系统极大地提高了对烟气余热的回收利用率，其节能效果更为突出。这种优化系统的节能优势十分明显，而且使低温腐蚀这一问题得到了有效的解决。
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1.5利用余热烟气再热系统
目前大部分的烟囱都处于湿烟囱排放的状态，烟囱内壁需要进行防腐，并且烟囱出口有大白烟拖尾的现象。通过利用烟气余热烟气再热系统，可将烟囱入口的湿饱和烟气加热至一定的非饱和状态，通过烟囱排放，消除大白烟的现象。利用水作为换热的媒介，循环水通过循环水泵将吸收脱硫前的烟气余热的高温水输送至烟囱入口处向烟气中释放热量，加热烟气，从而达到消除视觉污染及减少烟囱防腐投资的效果。
1.6利用低低温烟气处理的相关技术对燃煤电厂的烟气余热进行回收利用
燃煤电厂还可以利用低低温烟气处理的相关技术来对烟气余热进行回收利用。这种低低温的处理系统主要包括一级回收装置和二级再加热装置。在布局方面，可以将一级设备设置在除尘器与空预器之间，而在烟囱和脱硫塔之间布设二级设备。热媒水将在系统内以闭式循环方式运行。通过一级设备对烟气进行回收，并使其温度下降。而后二级设备通过对一级设备所回收热量的利用，对脱硫塔排出的烟气进行加热，使其达到80摄氏度。
2余热回收利用及控白烟技术的应用
余热利用设备均是处于水露点的温度以上，虽然部分设备是处于酸露点以下，但是通过控制好余热利用系统的水温，从而控制余热利用设备的壁温处于一定的温度值之上。根据有限腐蚀理论，可以确保余热利用设备在使用年限内的寿命。对于大部分的项目而言，余热利用设备的高温段可采用ND钢作为余热利用设备的换热管材，余热利用设备的低温段可采用316L或者2205双相不锈钢材质，提高余热利用设备的经济性。而位于脱硫后的烟气冷凝设备与烟气换热的环境比较恶劣，因此对于换热材质的耐腐蚀要求高，目前常用的换热材料有钛管、氟塑料换热器等材质，造价相对而言都较高。脱硫后的烟气温度较低，进行回收利用的难度较大并且还需要通过额外的冷源进行与之换热，不仅造成了能源的浪费，还使得设备的造价进一步升高。因此，本文提出另一种思路，即有经济效益又减轻了烟囱冒白烟的现象。本方案的主要工艺流程为：低温的循环水，通过闭式循环泵输送至烟气冷却器吸收烟气中的余热，升温至高温循环水的状态，依次通过辅助蒸汽加热器、暖风器及板式换热器，再回至闭式循环泵的入口。根据结合目前各个地方出台的控白烟的要求，通过烟气冷却器将脱硫入口前的烟气温度降至74℃从而使湿法脱硫出口的排烟温度降至45℃进行设计考虑，通过本方案的应用，既将烟气的余热进行了深度的回收，又大大的减轻了烟囱白烟问题。
结语
我国虽然拥有较大的煤炭储量，但是燃煤的品质相对比较差，稳定性不高且燃煤条件也十分复杂，同时在改造方面的空间比较有限。所以要对烟气余热进行回收再利用时，需要对其进行有限的改造。在改造时要充分考虑本厂机组运行水平、经济条件以及主要使用燃煤的质量等因素，并结合改造所需要的工程量和空间需求，以及成本控制和经济收益等多种因素，进行合理化的改造，提高对余热资源的利用率。对于一些新建的发电机组，应在设计方案中考虑利用新型的综合性回收设备，以实现对余热的充分利用，从而使新建机组能够明显提高热效率，同时降低烟尘的排放量，减少对空气的污染。
参考文献
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论文作者:李猛，李伟，赵新城
论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期
论文发表时间:2020/4/15
标签：余热论文; 烟气论文; 低温论文; 设备论文; 凝结水论文; 燃煤论文; 烟囱论文; 《中国电业》2019年 22期论文;