鍋爐煙氣余熱的回收利用

蔡新桃，渠懷迪

（中國輕工業長沙工程有限公司，長沙410114）

1 引言

熱電聯產是重要的節能措施，但同時也是能源消耗大戶。熱電站中能源消耗的主要設備為鍋爐，目前鍋爐熱效率已經由70%提高至90%，為節能減排做出了重要貢獻。鍋爐熱損耗包含五個方面：55%的排煙損失、不足1%的化學未完全燃燒損失、30%的機械未完全燃燒損失、5%的散熱損失和10%的灰渣熱損失。由此可知，排煙損失是鍋爐熱損失最大的部分。根據計算，若將排煙溫度每降低15℃，鍋爐熱效率可提高1%，對節能環保非常有利。

2 排煙溫度降低的受限因素

燃料中硫經過燃燒生成SO2和SO3，SO3與水蒸氣結合形成硫酸蒸汽。若排煙溫度過低，當鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于酸露點，形成低溫腐蝕，腐蝕鋼材、損壞設備，且使受熱面外表潮濕，加劇粉塵在受熱面上的黏附和堵塞。故在進行煙氣余熱利用裝置選型時，應先考慮低溫腐蝕問題。

3 煙氣酸露點溫度計算

據馮俊凱主編的《鍋爐原理及計算》中的推薦公式[1]，煙氣露點計算公式如下：

4 目前常用的低溫省煤器

目前，常用的低溫省煤器有四種。直接管式換熱器，是將部分主凝結水送到鍋爐尾部的管式換熱器，凝結水在換熱器內吸收熱量，降低煙氣溫度，凝結水自身被加熱后返回低加系統。熱管換熱器，在相對獨立的單根密閉構件內，利用相變工質汽化潛熱傳遞熱量。相變換熱器，在多根并聯的密閉管排束構件內，利用相變工質汽化潛熱傳遞熱量。間接管式換熱器，是將除鹽水送到鍋爐尾部的換熱器，水在換熱器內吸收熱量，降低煙氣溫度，水自身被加熱升溫。

5 實際工程應用

在總承包工程《上海太平洋化工（集團）淮安元明粉公司能量系統優化技改項目》中應用了低溫省煤器。該項目選用的是間接管式換熱器。

項目規模：1×75t/h CFB+ B7-3.43/0.49 型汽輪發電機組。鍋爐主要參數：額定蒸發量為75t/h；蒸汽出口壓力為3.82MPa(g)，出口溫度為450℃；給水溫度為130℃；一次熱風溫為150℃；二次熱風溫為150℃；排煙溫度為140℃。

本工程煙氣處理工藝包括：SNCR 脫硝系統+布袋除塵器+引風機增壓+低溫省煤器+雙堿法濕法脫硫裝置，濕法脫硫塔后出口煙溫為50℃。低溫省煤器選型：煙氣流量Q1=16 萬m3/h，進口煙溫t1=135℃，出口煙溫t1=95℃，給水流量Q2=65t/h。

本工程設計煤種元素分析如下：Car 57.51%，Har3.41%，Oar6.68%，Nar 1.0%，Sar 1.02%，Aar 21.38%，Mar9.0%，Qnet,ar=21685kJ/kg。

根據上述酸露點計算公式，計算得出煙氣露點：tld=94.43℃。

根據熱力計算得到鍋爐在額定負荷下的煙氣量為103659Nm3/h,140℃時的煙氣體積為156817m3/h。

考慮安全裕量，應確保鍋爐尾部換熱器的最低壁溫不低于95℃（本工程選取的酸露點偏低，應取100℃）。

本工程中煙氣中可回收的熱量具體計算詳見下表1。

回收煙氣中熱值需增加的多消耗功率詳見表2。

實際回收能量及折算標煤量詳見表3。

表1 煙氣中可回收熱量計算表

表2 回收煙氣中熱值需增加的多消耗功率

表3 實際回收能量及折算標煤量

6 計算中應注意的問題

很多改造項目常把低溫省煤器布置在引風機出口和脫硫塔之前，原因如下：第一，此處空曠，易施工，可和脫硫系統一起改造；第二，煙氣中含塵量少，可減少吹灰次數，提高換熱器換熱效率[2]。實際煙氣經過布袋除塵器后，飛灰量一般為30mg/Nm3（可認為是0），但在計算煙氣露點時，飛灰系數還是按照鍋爐廠提供的0.6 選取，會使計算出的酸露點偏低2.5℃。

引風機出口煙氣壓為正值，按脫硫塔阻力1500Pa 考慮，引風機出口壓力約2500Pa（含煙道、脫硫塔、低溫省煤器阻力等），若煙氣壓力按大氣壓取值，會導致酸露點偏低0.5℃。

上述兩種情況會導致計算得到的酸露點低于實際的酸露點溫度，造成低溫省煤器的腐蝕，在計算時應注意。

7 結語

低溫省煤器可用于加熱電廠的補充水，還可用于空氣預熱和凝結水的加熱，可用于北方地區采暖供熱及全廠生活熱水供應等多種用途。綜上所述，低溫省煤器的節能量非常可觀，節能效果顯著，是值得大力推廣的新技術。