如何实现火电厂烟气潜热及凝结水的有效回收

摘 要：本文探讨一种能够对烟气中冷凝水、潜热进行深度回收的一种冷凝剂，利用冷凝器将烟气当中的水蒸汽实施冷凝操作，将释放出的潜热进行吸收，并对管内冷水给与加热，加热后水温可达30～95℃，将被加热的水运用水泵向锅炉或供暖系统中进行输送，以此达到再次利用的目的。利用安装有对烟气冷凝水当中的潜热能够深度回收的火电厂锅炉，其与普通锅炉相比，在具体的热效率方面提升10%左右，锅炉整体使用效率则可达100%，通过对企业能源使用效率的提升，可对环境污染及能源供需方面的矛盾给与有效降低。

关键词：火电厂；烟气潜热；凝结水；回收

国务院在发布的最新《大气污染防治行动计划》中指出，我国地级以上城市到2017年在可吸入颗粒物浓度方面与2012年相比，要下降10%以上，特别是我国京津冀、珠三角及长三角等地区要求下降幅度更大。为了早日实现上述目标，需要对综合治理力度给与加大，对那些多污染物排放予以减少。对于火电厂企业来讲，由于其主要原料为煤，为满足上述目标，作为主要对象面临严峻的挑战和困难，故此，需要一种办法或设备对此予以解决。本文通过对火电厂烟气潜能及凝结水的有效回收作为研究对象，对此提出一种有效落实的冷凝剂。

1 深度回收冷凝技术

火电厂燃料的节约量作为对锅炉余热利用所存经济性的重要衡量指标，同时还是对炉子热效率予以評定的重要依据。预热锅炉给水能够对燃料的利用率进行提高，以此达到节能的效果及目的。对于火电厂锅炉烟气热量来讲，其主要包含有水蒸汽的热量Q1及干烟气的热量，即Q1=γCpgT1+M1hfg（T1） （1），则在烟气出口处冷凝液及烟气所具有的热量Q2表示为：Q2=γCpgT2+M2hfg（T2）+mcoolCpT2 （2），对于回收烟气总量来讲，可用公式Q表示为：Q=Q1-Q2 （3），Qcool表示为冷凝水潜热换热量，即Qcool=mcoolhfg（T1） （4），Qg表示烟气显热热量，即Qg=α0ηA0（Tg-Ti） （5）。在公式当中，Q1所表示的是烟气输入热量，单位表示为kj/h；烟气出口处热量则用Q2表示，单位表示为kj/h；回收排烟总热量则用Q表示，烟气入口处温度采用T1表示，采用℃表示，T2代表烟气出口处温度，采用同上；η代表翅片冷凝器效率，α0代表烟气侧对流换热系数，单位为W/（m2·K）；烟气的质量流量则用γ表示，其单位是kg/h；冷凝液生成量及水蒸汽焓值分别采用及表示，其单位分别为kg/h和kj/kg，则代表翅片管束外表面积，m2为其单位。

当排烟温度出现下降状况时，其Ipy则会出现下降状况，而Q2也会随之出现减小的情况，因此，锅炉在热损失方面也会出现减少状况；如果在排烟的温度上小于60℃，在具体的烟气当中的水蒸汽在冷凝的作用下形成水，并将其潜热释放出来，当1kg水蒸气在相应冷凝状况下，其所释放出的热量则为2500kj。以此为基准需要提高的锅炉热效率ξ1则可表示为ξ1=（6），在公式当中，ξ1所表示的是回收锅炉烟气余热以此达到的热效率；Q冷则表示冷凝器吸收的热量，其所使用单位为kj/Nm3；Q输所表示的是燃气燃烧发热值，其所使用单位为kj/Nm3。因此，具体的降低烟气温度回收的显热效率是1.8%，相应的潜热提高的热效率7.14%，将二者合并便可得出所提高的锅炉热效率，即：ξ2=1.8%+7.14%=8.94%。根据我国相关国家标准，针对锅炉热效率计算，应以燃料低位发热值为基础，因此，在回收前期，其锅炉热效率是90.0%，然后与上述两项合并，则最终锅炉的热效应为：ξ=ξ2+ξ1=91.0%+8.94%=99.94% （7）

2 冷凝器结构分析

其主要有热水出口、冷凝水出口、框架、翅片换热管、冷水进口及方圆管道等组成，见图1。

3 冷凝器的创新之处

首先，强化对换热管的管内传热。在换热管基管方面安装有相应的螺旋沟槽，并且在基管的外部上还将翅片焊接之上，翅片管带有螺旋沟槽，可起到对管内流体一侧的对流换热进行强化的效果，所具有的螺旋沟槽翅片管，促使流体在其管内生成相应的螺旋运动，并伴随有径向速度，以此达到管内对流换热进行强化的目的，此外，还强化了整个传热过程。所使用的螺旋沟槽管还可达到快速的、大量的加工的目的，显著提升总传热系数，促使相应制造成本得以降低；其所具有的螺旋角和节距，在具体的加工过程中哈克达到对流动阻力给与调整、改变及兼顾的作用。其次，换热管的管外强化传热。针对翅片管式冷凝器来讲，其在具体的传热上主要通过利用管壁，向冷水直接传递热量，以此达到相变换热的目的，其在运行当中属于一次性换热，此外，由于在管内是冷水，而在管外则是烟气，因此，管外换热系数相比于管内存在较小的状况，管外的换热系数对于总的传热系数具有决定性作用，利用光管外表面无切削整体挤压翅片，以此达到外表面的面积得到增大的目的，也就是将管外的换热系数予以增大，最终实现强化传热的效果。当对管外侧翅片在具体的传热能力保持不变的状况下，对管内侧对流换热进行提升，可达到传热元件总传热能力不断增加的效果。最后，冷凝器相关技术具体的改进方法。为了促使该项目得到有效改进，针对冷凝器后边的烟道来讲，可采用耐腐蚀材料对其予以替换，针对燃烧系统来讲，其在燃烧方式上可采用按比例调节，促进冷凝器高效及稳定性得以提升，还应将冷凝水排放系统进行完善。

参考文献：

[1]阎维平，刘郑芳，董静兰.增压富氧燃烧回收烟气水分潜热的分析[J].热力发电，2013，41（7）：172-173.

[2]赵振宁.一种褐煤烟气中水分与汽化潜热的回收方法、装置及系统：CN，CN102128445B[P].2012，9（9）：76-79.

[3]张勇，王恩禄，董建勋，等.燃煤电站烟气热能深度利用及水分回收试验研究[A]//2010年中国电机工程学会年会[C]，2010.12：121-123.

作者简介：刘俊峰（1986.3-），男，汉族，内蒙古赤峰人，学士，助理工程师，研究方向：火电厂集控运行，火电厂节能优化运行。