鍋爐尾部煙氣余熱利用研究

張功

摘 要：在科學技術不斷發(fā)展的背景下，我國不少火電廠取得了一定成效。就像可以將鍋爐尾部的煙氣余熱通過凝結水系統(tǒng)來完成對其加溫，在一定程度上降低了由于機組回熱抽汽而導致的損失，同時還完成了鍋爐排煙溫度自動控制，循環(huán)系統(tǒng)的工作效率也有了一定的提升，在應用了這些新技術之后，大大的提高了我國的火力發(fā)電技術。鍋爐尾部煙氣余熱的利用符合我國節(jié)能減排的準則，同時還有效提高了火電廠的生產(chǎn)效率，本文主要就該技術進行簡單的介紹。

關鍵詞：鍋爐 尾部煙氣 余熱利用

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-02

引言

經(jīng)濟的發(fā)展以及科技的進步都在一定程度上加大了人們對電的需求，隨之而來的問題還有日益增大的火力發(fā)電廠的能源消耗和尾氣排放。在我國的總電能當中其中大約有百分之八十左右都是有火力發(fā)電廠生產(chǎn)的，但是因為受外界以及設備自身技術所制約，從而造成在具體的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并沒有完全將燃煤的燃值合理利用。在時代不斷進步的環(huán)境下，對于各種能源的需求是越來越大，從而導致了煤價不斷上漲，環(huán)境問題的日益嚴重化使我們面臨著很大的挑戰(zhàn)，如此以來火電廠要想取得長期可持續(xù)發(fā)展就必須要積極采用新技術，合理利用燃煤熱能。

一、鍋爐排煙余熱利用的必要性

現(xiàn)階段大氣污染情況十分嚴重，這在一定程度上和鍋爐所排放的尾部煙氣有著一定的關系，之所以會這樣說其實有兩個方面的原因，其中一方面是煙氣的直接污染，而另外一個原因就是煙氣的溫度。

鍋爐效率 η=100-（q2 + q3 + q4 + q5 + q6）（%），其中：q2：排煙熱損失——煙氣離開鍋爐末級受熱面時帶走的熱量，是鍋爐最主要的熱損失；q3：化學未完全燃燒熱損失——燃燒過程中產(chǎn)生的可燃氣體未完全燃燒而隨煙氣排走所造成的熱損失；q4：機械不完全燃燒損失——燃料中的可燃碳顆粒未完全燃燒隨同灰渣排出爐外所造成熱損失；q5：散熱損失——鍋爐運行中由于處于非理想的完全絕熱狀態(tài)，鍋爐產(chǎn)生的熱量通過爐本體、煙風道、汽水管道等設備的外表面散發(fā)出來的熱損失；q6：灰渣物理熱損失——爐渣排出爐外帶走的熱損失。

一般情況下對大、中型鍋爐，q3、q4、q5、q6已無過多潛力，但q2不一樣，其排煙溫度在110℃～180℃，而小型鍋爐，燃用高硫分煤時，排煙溫度也比較高，在180℃～220℃范圍，所以鍋爐尾部煙氣所產(chǎn)生的余熱是一個非常有潛力的資源，排煙溫度在對環(huán)境造成熱污染的同時還造成了大量能源的浪費。現(xiàn)階段我國對于環(huán)保問題十分重視，因此提高鍋爐效率、降低尾部煙氣的排放就具有很大的必要性。

二、煙氣余熱回收難點及措施

1.低溫腐蝕及措施

由于鍋爐出口的排煙溫度較低從而導致金屬受熱面出現(xiàn)了腐蝕的情況，現(xiàn)階段解決該問題的主要方法是結合煤種，將煙氣的酸露點計算出來，然后再進行排煙溫度的選擇，而不足之處在于排煙溫度高，會造成大量q2的損失。要想有效的避免該情況的產(chǎn)生，現(xiàn)階段有關技術部門推出了含有氟聚合物的新型材料（例如 PTFE），經(jīng)試驗表明，該材料可以很好的避免金屬腐蝕的情況。

2.換熱管的積灰問題

由于現(xiàn)階段在鍋爐當中應用了含有氟聚合物的新型材料-PTFE，其本身不但具有一定的自清潔能力，而且在粘性方面也有一定的優(yōu)勢，煙灰在經(jīng)過鍋爐口的時候不易粘在那里，如此以來，就在一定程度上節(jié)省了檢修的時間。除此以外，如此能夠將鍋爐的入風溫度再調高上來，就可以使空預器管壁的溫度有所減小，進而有效的預防了結露現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中，換熱管積灰的情況一直是阻礙電廠進步的一個重要原因。歸于該情況，以往電廠都是將煙速調到合適的速度并確保各個換熱管之間的處于適當?shù)木嚯x再配合吹灰裝置進行處理。在使用了含有氟聚合物的新型材料以后，在一定程度上能夠降低積灰量。

三、鍋爐尾部煙氣余熱回收方案

其實根據(jù)大量的實際應用效果來看，尾部煙氣余熱回收技術還有一定的問題存在。而問題的源頭則在于排煙的溫度，在溫度達不到一定程度的時候，如果使用了傳統(tǒng)的換熱器，工質以及煙氣之間的溫差就會有所減小，一旦出現(xiàn)這種情況增加傳熱面積，然而所安裝的換熱器超出了該空間的可容納量，就會造成煙氣流動阻力增加的情況，從而會在一定程度上對引風機的電耗量造成一定的影響。現(xiàn)階段國內外在鍋爐尾部煙氣余熱回收方面一般情況下都是利用焊接板式換熱器、GGH換熱器、熱管換熱器、熱媒式換熱器和低壓省煤器等。但是值得注意的就是這種焊接板式換熱器的原材料之一是特種不銹鋼材，經(jīng)過專用的模具處理之后方可投入使用，因此表面的光滑度比較高，很少出現(xiàn)結垢的情況。再者其在設計方面采用了波紋形態(tài)，如此就算是流速較低的時候也不會對湍流造成任何影響，傳熱效果非常理想。除此以外，相關人員在結構方面也把握的很好，其緊湊性較強，良好的傳熱效果和便捷的使用性能，導致其能夠更好的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管殼式換熱器。

四、鍋爐尾部煙氣余熱利用方案

鍋爐尾部產(chǎn)生的煙氣余熱不但能夠直接進行回收利用，還能夠利用換熱器來實現(xiàn)間接利用，下面我們對此簡單的介紹：

1.預熱凝結水

利用排煙余熱加熱凝結水，提高凝結水溫度，從而提高鍋爐給水初溫，改善熱力循環(huán)效率。具體做法是在尾部煙道內設置熱交換器，使一部分凝結水直接與煙氣進行熱交換，然后再把熱量帶回凝結水系統(tǒng)。

2.預熱凝結水助燃空氣

在燃料進行燃燒的時候通常需要助燃空氣，利用鍋爐尾部煙氣的余熱來對助燃空氣進行預熱，在降低排煙損失的同時，還能夠在一定程度上對鍋爐的效率有所幫助，除此以外，在化石燃料的使用量方面也有所減少。

3.對一些工業(yè)燃料和物料進行預熱

工業(yè)單位在預熱燃料的時候可以通過鍋爐尾部煙氣的余熱來實現(xiàn)，比方在對加熱爐的入爐煤氣進行鍛造的過程中就采用了該方法，在將燃料的入爐溫度提高的同時還在一定程度上大大的節(jié)省了原材料的消耗。除此以外，在對冷物料（如鋼錠、鋼坯）預熱的時候也可以采用該方法，在減少燃料消耗的同時還節(jié)省了入爐的時間，對于鍋爐生產(chǎn)力的提高有很大的幫助。

4.間接利用

采用水水熱交換方式，使煙氣與閉式水進行熱交換，吸收煙氣余熱后的閉式水進入水水換熱器內與采暖水或者其他用途的水進行熱交換，從而獲取采暖所需的熱水或者其他用途所需的熱水。

5.余熱制冷

通過鍋爐尾部所排出的煙氣余熱實現(xiàn)制冷的效果其實是利用吸收式制冷系統(tǒng)實現(xiàn)的，主要的作用原理是通過制冷工質的狀態(tài)變化，然后通過低溫物體把熱量去除掉，緊接著將其傳遞給溫度較高的介質。根據(jù)熱力學第二定律所說，要想完成熱量由低向高的傳送，其過程當中必須會有能量的消耗來進行補償。我們這里所講到的吸收制冷系統(tǒng)就是利用消耗熱能的方法來實現(xiàn)制冷作用的一個裝置。

五、建議

除了上述的尾部煙氣余熱回收利用方案之外，還特別需要注意以下幾點：①務必要確保相關設備具有良好的換熱作用，這主要是因為受原件表面的積灰程度以及受熱面積的影響較為嚴重。所以要想真正的將換熱效率提高上來，就一定要將設備的換熱問題處理好。②具體工作的時候為了確保得到真實、合理的節(jié)能數(shù)據(jù)，需要對其進行計算，如此就要有效的避免發(fā)生多次計算的現(xiàn)象，這就要求在計算的時候對于鍋爐的效率可以忽略不計，重點考慮汽輪機做功的功率，這主要是由于計算鍋爐熱損失的排煙溫度是設備的出口溫度，煙氣余熱利用技術僅僅是對排出的廢熱進行了利用，卻沒有提高鍋爐的效率。

結束語

大到社會經(jīng)濟的發(fā)展小到人們的日常生活都離不開能源，它是發(fā)展國民經(jīng)濟的主要物質基礎，因此要想確保我國社會經(jīng)濟的長期可持續(xù)發(fā)展，就一定要節(jié)約能源，盡可能的提高能源的利用率。現(xiàn)階段我國各個市場競爭都比較激烈，企業(yè)要想在此環(huán)境當中脫穎而出，就必須要加強創(chuàng)新技術的應用，提高節(jié)能減排的工作質量。在火電廠當中應用換熱器在一定程度上提高了鍋爐的利用率，同時在結合相應的節(jié)能措施，可以節(jié)省一定的燃料，企業(yè)在獲得豐厚經(jīng)濟利潤的同時，溫室氣體的排放量也有所減少，長此下去，對于緩解全球氣候變暖以及生態(tài)環(huán)境的改善都有一定的幫助，從而真正的實現(xiàn)了“低碳經(jīng)濟”的目標。

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