锅炉尾部烟气余热利用探讨

李宝坤

（京能（赤峰）能源发展有限公司,内蒙古 赤峰 024007）

锅炉尾部烟气余热利用探讨

李宝坤

（京能（赤峰）能源发展有限公司,内蒙古 赤峰 024007）

近几十年来，通过自主创新和技术引进，国内以大容量、高参数火力发电厂建设取得了长足的发展。比如凝结水系统利用锅炉烟气余热来进行加温，减少了机组回热抽汽损失，并且实现了锅炉排烟温度自动控制，提高了循环系统的效率，通过对这些新技术的应用，我国火力发电技术应用的整体水平有了大幅提高。烟气回收技术具有良好的节能减排、降低发电煤耗的作用，并且能够提高全厂净效率，本文通过介绍和分析以期对新建和老机组设计优化提出合理的建议。

锅炉烟气；余热利用；全厂净效率

从上世纪50年代以来，各种等级的电站锅炉上均采用了烟气余热利用技术，在热量回收和提高过来效率方面取得了一定的成效，上世纪90年代以来，西方发达国家根据环保要求和能源价格变化，通过计算将锅炉排烟温度设计值降至100℃左右，电厂供电煤耗可以降低5-7 g/kwh。目前，华能玉环电厂全厂净效率指标达到了45.46％。本文以锅炉烟气余热回收利用为切入点，为进一步提高全厂的热力循环效率，通过对这项技术的探讨，实现对烟气余热的充分利用。

如今超超临界锅炉出口蒸汽的初参数已经达到了主汽压力30Mpa，主汽温度600℃，再热温度620℃，其锅炉效率已经接近95％，锅炉燃烧技术和汽轮机设计已经相当成熟，从锅炉和汽轮机本体设计来提高效率已是技术的极限。根据锅炉反平衡法，锅炉效率η=100-（q1+q2+q3+q4+q5）其中：

q2：排烟热损失——锅炉最主要的热损失。

q3：化学未完全燃烧热损失——指燃烧过程中产生的可燃气体未完全燃烧产生的损失。

q4：机械不完全燃烧损失——未完全燃烧的碳就随同灰渣排出炉外而产生的热损失。

q5：散热损失——锅炉产生的热量通过炉本体、汽水管道、烟风道等设备散失的热量。

q6：灰渣物理热损失——炉渣外排所带走的热量。

按国内常规设计，对于大容量高参数煤粉炉，空预器出口烟温一般在120℃-130℃之间，q3、q4、q5、q6已基本没有可挖的潜力，而对于q2情况则大不一样。对锅炉效率影响最大的一项损失就是排烟热损失，所占比例大约是 6％-9％，从提高全厂的发电经济性和锅炉效率来说，降低排烟损失有非常重要的作用。

1 合理排烟温度的设计

考虑设备的正常运行，合理的排烟温度设计。脱硫塔烟气入口温度控制在85℃-95℃之间是一般湿法脱硫工艺要求，脱硫后烟气温度一般为40℃-60℃，因此，烟气余热利用工艺应确保脱硫塔入口温度处于85℃-95℃这个区间。

2 烟气余热的利用方案

目前烟气余热利用技术基本有如下几种：预热锅炉送风、预热凝结水以提高给水的初温、通过干燥装置烘干燃料、供热区域在供热期间预热热网循环水。

2.1 提高凝结水水温

通过提高锅炉给水温度可以提高热力循环效率，提高凝结水温度是提高锅炉给水初温的途径之一。采取的方法主要有两个：一是烟气与凝结水直接进行热交换后，然后通过烟气回热加热器加热凝结水，这种方法为直接加热方式。二是采用间接加热方式。即安装烟气回热加热器及水水换热器，凝结水与吸收烟气余热后的闭式水进入进行热交换，然后并入主凝结水系统。通过提高凝结水水温，回热抽汽系统所需要的汽轮抽汽量减少。这种方式减少了回热系统的抽汽量，从而提高了汽轮机的绝对内效率和循环热效率，使机组得到了附加的电功率。

2.2 提高空预器的入口风温

降低q2的最直接有效的方法就是提高锅炉的送风温度，利用烟温回收技术对一、二次风的预热，可以提高进入炉膛的进风温度，从而有助于提高锅炉的效率。常用的方法是以除盐水为传热介质，用除盐水吸收脱硫塔进口烟气热量，然后设置换热器，用除盐水的热量加热冷一、二次风，常规低压抽气蒸汽暖风器被换热器代替或者减少辅助蒸汽用汽量，节省下来的的辅助蒸汽则可以增加机组发电量。

2.3 利用烟气余热干燥褐煤

我国褐煤产地主要分布在内蒙、东北和云南，褐煤最近几年开始广泛应用到发电厂。褐煤是一种低热值的煤炭，是发育不完全的煤，水分含量50％-60％。褐煤经过干燥脱水处理后，其水分含量可降低至14％。干燥前、后的褐煤在国内300MW褐煤锅炉机组中进行掺烧实验，经过计算锅炉效率可提高约1％-2％，锅炉主要风机电耗下降约25％-29％，同时，制粉系统的电耗也明显降低。

2.4 区域供热利用

设计思路为利用烟气预热代替或部分代替机组热网加热器热量，达到节省加热热网换热器蒸汽量的目的，这种换热器一般采用采用防腐蚀材料的换热器，通过吸收烟气预热提高地区的热网循环水温度，减少抽汽用量从而增加了机组发电量，提高了全厂的热能利用效率。这种技术在国外普遍使用，并且这种联合生产方式是符合能源的梯级利用、合理用能的原则，符合中国目前创建节约环保型社会的宗旨。

3 烟气余热回收难点及措施

3.1 低温腐蚀及措施

引起金属受热面的腐蚀的主要原因就是锅炉出口排烟温度过低，空预器管壁温度低于硫酸蒸汽的凝结温度，从而产生结露。目前主要的解决办法是根据设计煤种，计算出烟气的酸露点，再选择适当的排烟温度。缺点是排烟温度高，q2损失大。解决这一问题主要是采用新材料-含氟聚合物材料，如聚四氟乙烯材料（PTFE），经过实际应用，这种材料能有效解决传统金属材料腐蚀问题。

3.2 换热管的积灰问题

这是所有电厂存在的共性问题，一般采用措施是：适当提高烟速、选择合适的换热管间距、安装吹灰装置等。随着新材料的应用，比如PTFE材料具有的不粘性及自清洁特性，可以减少外表面的积灰数量和时间，有效地延长了检修间隔。如果同时采用提高锅炉入风温度，降低了空预器管壁温度，降低了结露的风险。

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