余熱鍋爐煙氣余熱利用探討

摘 要： 為了提高余熱鍋爐的余熱利用率，降低排煙溫度，節能措施從最初的在鍋爐尾部裝設低溫加熱器，到擴大低壓省煤器，凝結水先經擴大低壓省煤器，煙氣溫度降到100°C以下。隨著燃氣輪機機組容量的增加，排煙溫度越來越高，為了響應國家節能減排的號召，文章提出了煙氣余熱深度利用系統的措施。

關鍵詞：余熱鍋爐；煙氣余熱深度利用系統；探討

引言

為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱，降低煙氣溫度，文章在擴大低壓省煤器的基礎上，采用煙氣余熱深度利用系統的措施，提高余熱利用率。

1 擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器降低鍋爐排煙溫度

最初的小容量燃氣輪機機組（如6B），經余熱鍋爐主煙囪排入大氣的煙氣溫度高達120°C。隨著節能利用的大力提倡，為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱，降低煙氣溫度，提高鍋爐余熱利用率，通過在余熱鍋爐尾部擴大低壓省煤器的方法，使得煙氣溫度降到90°C以下。

2 采用煙氣余熱深度利用系統

煙氣余熱深度利用系統是指，在余熱鍋爐之后設置深度利用煙氣換熱器，對余熱鍋爐尾部的低溫煙氣的余熱進行深度換熱，提高凝結水的溫度，同時，采用吸收式熱泵技術向外供熱，產生經濟效益。燃機排放煙氣經深度利用后，煙氣中的水份凝結回收，煙氣更加清潔，降低煙氣排放污染，節能，環保，對提高系統的綜合利用效率有重要意義，尤其在熱電冷聯供系統中。

3 煙氣余熱深度利用的方法

文章主要探討如下兩種煙氣余熱深度利用的方法。

3.1 煙氣余熱深度利用方法一

這種方法是將HRSG尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣經過HRSG主煙囪底部排出后，用引風機引入煙氣深度利用換熱器內進行換熱，將煙氣降到36℃左右再經煙道返回HRSG主煙囪進行對空排放；大約28℃左右的冷卻水在換熱器內加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統進行熱量回收。

采用了煙氣余熱深度利用系統后，煙氣成分遠遠優于達標數值，方案如下：

（1）余熱深度利用系統是將鍋爐尾部的低溫煙氣從鍋爐主煙囪下部引入引風機。鍋爐主煙囪采用兩段式結構，下部支撐在混凝土基礎上，上部煙囪坐落在專門設置的主煙囪鋼架上。上部和下部煙囪之間采用膨脹節連接吸收煙囪熱膨脹，以滿足下部煙囪開孔要求及上部煙囪的支撐，保證煙囪的整體強度要求。

（2）余熱深度利用系統煙氣換熱器擬采用臥式布置，檢修或更換換熱面時，可以從側面移出。臥式方案更有利于換熱器熱面的支撐和懸吊，對于煙氣中的凝結水收集方便，如采用立式布置則上部的凝結水會流經下部的受熱面，加速下部受熱面的腐蝕，并使受熱面的吊桿暴露在具有低溫腐蝕的煙氣中。

（3）在煙道式深度利用受熱面的底部設置凝結水收集口對煙氣中的凝結水進行回收。

（4）煙氣余熱利用后的低溫煙氣（約36℃）返回原煙囪進行排放，余熱深度利用排氣煙道進入鍋爐主煙囪中部，煙囪出口消音器所用材料具備防止煙氣低溫腐蝕的能力。

（5）由于余熱深度利用后的排氣溫度比較低，為防止煙囪的低溫腐蝕，煙囪內壁要采用玻璃鱗片環氧樹脂漆。

（6）煙氣經深度利用后，煙氣中的水份進行凝結回收，煙氣中的水份含量很微小，大大降低了煙囪的低溫腐蝕情況。

（7）以9F等級的燃氣輪機為例，由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關系統設備增加如表1。

（8）該方案的優點是共用煙囪，但煙氣管道連接復雜。

3.2 煙氣余熱深度利用方法二

這種方案采用將余熱鍋爐尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣在余熱鍋爐主煙囪底部排出，經引風機送入煙氣深度利用換熱器內進行換熱，煙氣降到36℃左右直接經專門設置的排氣煙囪進行對空排放；28℃左右的冷水在換熱器內加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統進行熱量回收。

這種方法基本同方法一，不同之處是將煙氣排入煙氣深度利用換熱器小煙囪進行排放，小煙囪內壁采用玻璃鱗片環氧樹脂漆，以防止煙囪的低溫腐蝕。在小主煙囪頂部煙囪內壁設不銹鋼內襯，以滿足由于鍋爐排煙溫度的降低造成煙囪頂部的冷凝。

主煙囪隔離擋板要求關閉嚴密，具有快開、快閉功能，所用設備材料等具備防煙氣低溫腐蝕的能力。煙囪隔離擋板門安裝在煙囪的煙氣排出口上。

該方法的優點是將余熱鍋爐和煙氣余熱深度利用系統完全分離。從安全造價等方面考慮，這種方法不但有效的利用了余熱，NOx的排放濃度也大大的降低了，隨著環保指標的嚴格要求，用這種方法可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫銷裝置的方法。

由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關系統設備增加如表2。

4 結束語

對于擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器和采用煙氣余熱深度利用系統兩種方案，前者，方法較為成熟，廠家也有一定的業績。后者由于設備和鋼材增加造成的成本增高，還沒有被廣泛采用，但隨著國家環保指標的嚴格要求，這種方案可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫硝裝置的方法，前景樂觀。

參考文獻

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作者簡介：藺雪莉（1964-），女，籍貫：陜西省西安市，學歷：本科，1987年畢業于西安交通大學能源與動力工程系，中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，職稱：高級工程師，研究方向：從事電廠熱能動力研究工作，近幾年主要從事蒸汽輪機、燃氣輪機、分布式能源等新能源領域的研究設計。