淺談熱電廠煙氣和循環冷卻水余熱利用技術

徐梟桐

【摘要】在本文中，主要是針對熱電廠煙氣余熱回收，并且分析凝汽器循環冷卻水的余熱利用。煙氣冷凝再熱法能夠利用多個換熱器，完成循環使用煙氣余熱的目的。在循環冷卻水中，余熱的應用包含了吸收式熱泵利用以及電驅動熱泵利用這兩種方式，為了促進供熱，需要這兩種方式共同應用，或者是使用多臺吸收式的熱泵梯級加熱熱網回水。這樣能夠提高制熱能效，消納風電。

【關鍵詞】熱電廠;煙氣;循環冷卻水;余熱;利用

在熱電廠中，對于一些電機組的乏汽余熱，不能充分的利用，多數都是直接將其排放到空氣中，這些余熱包含了很大的能量，如果能夠重復利用，則會顯著提高供熱能力，同時也能夠促進能源利用率的提高，降低冷卻水的蒸發量，從而促進水資源的節約，減輕環境熱污染，促進環境的保護，有著顯著的經濟效益和價值。

一、煙氣余熱回收在脫白工藝中的應用

目前，大部分的燃煤熱電廠在進行煙氣排放之前都會首先通過濕法脫硫，處理完成之后，煙氣呈現低溫高濕的性質，并且溫度在45～55℃之間，包含著12%到16%的水蒸氣，該脫硫的過程中一些可溶性顆粒物或者是硫化物、粉塵等等都在水蒸氣內進行溶解。如果將這些煙氣直接進行排放，那么在空氣中會快速降溫，并且水蒸氣凝結，表面看是“冒白煙”，嚴重污染著大氣。

過去的煙氣余熱回收主要是在鍋爐回熱系統中進行余熱利用，這種方式十分單一。按照煙氣脫白理論，使用脫白工藝處理預熱，有著顯著的效果。

（一）煙氣再熱法

在使用該方法時候，高溫煙氣沒有通過處理，在加熱脫硫之后成為低溫高濕煙氣，使用間接換熱，使用的裝置為中間熱媒體煙氣換熱器（MediaGas-GasHeater，MG-GH）和煙氣再熱器（Gas-GasHeater，GGH）。從上個世紀的八十年代開始，我國一些熱電廠都實施了該方式進行煙氣脫白。其中，GGH煙氣脫白工藝參考圖1。

在MGGH煙氣脫白工藝中，具體的程序參考圖2。沒有處理的高溫煙氣在空氣預熱器出口，通過冷卻器和換熱介質換熱，然后實施除塵，之后達到脫硫塔。在脫硫之后，低溫高濕煙氣再進行加熱升溫，其中酸性蒸汽冷凝之后和堿性粉塵可以結合，能夠被除塵器捕捉，將其中的硫化物去除，防止設備被低溫酸腐蝕。

不管是GGH工藝還是MGGH煙氣脫白工藝，其本質是相同的，都難以實現排煙除濕，并且伴隨著低溫酸腐蝕的現象，為了解決這個問題，要使用換熱設備，該設備成本高，在環境效益和經濟效益之間有矛盾。

（二）煙氣冷凝法

針對濕法脫硫之后的低溫高濕煙氣，采用降溫冷凝將其中的煙氣回收，這是另外一種思路。使用噴淋式直接接觸式換熱器，能夠實現高效的熱氣回收，并且效率高，容易凈化。具體的流程參考圖3。

（三）煙氣冷凝再熱法

該方式是解決煙氣脫白的新型的手段，并且使用多個換熱器，從而合理利用余熱，具體的工藝流程參照圖4。使用兩組煙氣冷卻器能夠將煙氣梯級降低到70到80℃，從而提高了脫硫工作的效率。另外，和MGGH煙氣脫白工藝的使用比起來，達到煙氣再熱器中的煙氣含濕量低，并且升溫需要的熱量少。

二、熱電廠循環水余熱利用途徑

（一）吸收式熱泵

在一些發達國家中，吸收式熱泵的研究和使用比較早，在最近幾年中，我國也開始推廣和使用吸收式熱泵技術，將電廠循環水余熱吸收，用來集中供暖。其中，最為常見的吸收式熱泵供熱系統主要參考圖5。該技術應用將汽輪機抽汽作為驅動熱源，并且將循環水當做低溫熱源，在熱網回水時，首先通過熱泵進行第一次溫升，然后通過熱網加熱器，實現第二次溫升，從而提高供水溫度。因為熱泵機組容量的限制，很難進行全部水的回收，并且一些循環水需要送到冷卻塔降溫。在許國春研究中發現，吸收式熱泵的利用方式能夠顯著提高熱電廠的經濟效益，促進資源的可持續利用。

另外一種方式是增設煙氣余熱回收裝置，從而加強回余熱，從而完成梯級利用。基于吸收熱泵供熱系統，使用高溫吸收式的熱泵機組，取代熱網加熱器，然后增加煙氣余熱回收裝置，選擇汽輪機抽汽作為驅動熱源，在經過煙氣余熱回收裝置以后，分別進行兩級吸收式熱泵，在完成加熱后達到供水溫度。

（二）電驅動熱泵

在熱電廠循環水余熱回收工作中，應用電驅動熱泵的原因有：電驅動熱泵有著更高的制熱效率，并且要顯著優于吸收式熱泵。吸收式熱泵回收循環水的余熱效果被機組抽汽參數所限制，并且電驅動熱泵采用電力驅動的方式，十分容易控制，有著很強的調節能力。在電驅動熱泵使用中，消耗電能，能夠進行電力調峰。

在當前，對于熱電廠循環水余熱回收應用中，電驅動熱泵的應用研究比較少，主要是國內的電價高，使其經濟性不足。熱電廠采用熱定電運行，這就可能造成用熱高峰期中產生發電量過剩的問題，容易產生“棄風”。相關研究說明，熱電聯供系統有蓄熱裝置，能夠促進消納風電的效率。

電負荷的低谷期常常就是熱負荷高峰期，這時候蓄熱罐放熱，高溫水從上部到達熱網供水管道內，一些熱網回水從底部到達蓄熱罐中。電驅動熱泵回收循環水余熱，然后綜合熱網加熱器，加熱并熱網回水。在這個過程中，主要的是電驅動熱泵制熱，并且熱網加熱器的使用作為輔助，增加了風電上網空間。

電負荷處于高峰期過程中，常常就是熱負荷的低谷期，在這個過程中，蓄熱罐蓄熱，一些熱網供水從頂部直接到達蓄熱罐中，蓄熱罐中的低溫水也從底部直接到達熱網回水中，增加熱網加熱器的制熱效率，使蓄熱罐的儲熱量符合需要。。

三、結束語

綜上所述，在煙氣余熱工藝中，常用的煙氣脫白工藝有多組換熱器，能夠促進煙氣余熱的回收和使用。在熱電廠循環水余熱收集和利用時，能夠選擇的方式有電驅動熱泵利用和吸收式熱泵利用，為了提高供熱的效果，可以采用這兩種聯合使用的方式，也可以使用多臺吸收式熱泵，進行梯級加熱，該方式效率高，并且能夠消納風電。

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