热力发电厂排烟余热利用技术分析

包丽华

【摘 要】火力发电厂是以朗肯循环原理为基础进行的热功转换最终获得电能的。在能量转换过程的同时，也存在着较大的热量损失，而这些热量损失中的绝大部分是随锅炉排烟散失到周围环境当中。现役运行机组锅炉排烟温度一般在130～150℃范围内，随着火力发电厂抗腐蚀材料的使用，排烟温度进一步降低创造了新的契机。低温省煤器技术是为了充分节约能源、保护环境，深度利用锅炉排烟余热的一项技术，针对当前电厂锅炉的排烟温度过高的问题，这项技术便成为近年来发电厂有效降低锅炉排烟温度的一项很实用的方法。

【关键词】热力发电厂；排烟余热；低温省煤器

0 前言

我国燃煤电厂提供的发电量大约是发电总量的 77%其是主导我国发电行业，依旧是最大的电能供应渠道。因此，合理地解决火力发电厂产生的污染就成为国家实施节能、减排的重点。锅炉是火电厂的三大主机之一，正常运行中难免会有热损失，最大的是排烟热损失，它在各项热损失中所占的比重最大，约为 60%～70%。目前，大型火电机组的锅炉排烟温度约是 120℃～140℃。排烟热损失约是 5%～12%的燃料总热量，当排烟温度提升 10℃，热损失会提高 0.6%～1%，这就直接增加了煤耗。

由上述可知，锅炉的排烟温度具有比较大的调整空间，但为了使受热面不受到低温腐蚀的危害，排烟温度要大于烟气露点温度。一般情况下，锅炉的排烟温度与它的效率成反比，只要合理地降低锅炉的排烟温度，就可以降低煤耗，提高锅炉的效率，实现节能的目的。时下针对资源短缺的现状，发电厂通过回收余热的方法，在合理的条件下尽量降低锅炉的排烟热损失，达到最大程度地能源使用，对于节能降耗具有非常重要的意义，这也将成为今后发电厂锅炉节能的趋势。

1 排烟余热利用技术现状分析

目前，关于低温省煤器新的技术应用，如热管式低温省煤器等。它的工作原理是：蒸汽联管内的工质吸收烟气对流交换的热量，管内的蒸汽受热后上升到冷却段，冷却段外的冷却水对流换热吸收管内蒸汽热量，冷却后的水又重新流回蒸发管段，循环作用。热管式低温省煤器在运行过程中经常会出现堵灰及腐蚀现象，出现上述现象主要是由于其偏低的入口水温造成的，但它本身对流换热系数与换热面积之间的调节特性可以排除上述的缺陷，为这项技术的推广提供了可靠的保障。

低温省煤器技术作为一项比较成熟、有效、实用的节能方法，应用于发电厂主要表现在以下两个方面：一是，可以减少或者减缓煤炭资源的消耗，二是，可以较大程度上降低污染物的排放量，实现经济发展的持续性。因此，低温省煤器作为实现余热回收的可靠技术，现在乃至将来必将在能源回收利用上起到非常重要的作用。

2 影响排烟温度偏高的因素

（1）煤的成分：主要是指煤中所含有水分的多少及其发热量的大小，二者的含量直接影响锅炉内的烟气量和烟气特性。

（2）灰份：煤在锅炉中燃烧时，导致受热面的积灰和结渣是在所难免的，并且锅炉受热面的积灰、结渣与煤灰成份、运行条件等因素密切相关。当受热面发生较重的积灰与结渣时，灰渣附在受热面管壁上必然会产生更大的热阻，不但较大地消弱了管子的吸热能力与传热效率，而且会进一步影响到锅炉炉膛及尾部受热面整体的传热效率，最终导致锅炉效率下降。

（3）挥发份：煤中挥发分的含量，直接影响到煤在锅炉中的燃烧效果。当增加燃料的挥发份时，它的着火就会变早，当燃烧的火焰太靠近燃烧器口，非常容易引起燃烧器喷口的结焦，从而就会降低燃烧器喷口的一次风速与出力；反之，当减少煤粉的挥发份时，就会延迟煤粉的着火，加长煤粉的燃烧时间，上述两种情况都会提高排烟温度。

（4）锅炉的漏风：通常是指炉膛、烟道、空气预热器及制粉系统等处的漏风。现在燃煤锅炉，通常设计成平衡通风，炉膛及尾部烟道在正常运行情况下都处于负压环境，所以目前只能尽力解决空气渗入的问题。

（5）积灰结渣：当受热面管壁的温度低于管外的灰熔点时，灰就会堆积在受热面上，这就形成了积灰。结渣主要是因为烟气夹带的灰粒处于部分熔化甚至熔化的状态，当这些灰粒碰到受热管时，就会被冷凝进而出现结渣。锅炉受热面积灰、结渣会使它的导热系数变小，也导致其与烟气间的传热热阻变大，炉内辐射受热面吸热能力削弱后，使烟气放出的热量变少，就会引起尾部受热面温度的上升。

（6）结垢：管内结垢，通常是由于蒸汽品质不合格所造成的。若锅水中携带盐类，当蒸汽把这些含盐量较高的成分携入过热器管道内，水分蒸发后盐类就沉积在管子的内壁上，形成盐垢。受热面内部结垢后，就会导致它的传热恶化，增加了向外界辐射的热损失，从而会使排烟温度升高。

（7）受热面布置：受热面的布置是否合理，必然会牵连到排烟温度的大小。通常情况下，受热面的布置方式与面积主要取决于设计煤种与参数。相对实际燃用的煤种，若辐射受热面布置的数量减少，则它的换热量自然就会降低；反之，若对流过热器面积减少，则出口主蒸汽温度就满足不了设计值的要求。

（8）过量空气系数：当提高流经空气预热器的空气量时，自然就增加了它的传热量，降低了排烟温度；反之，当流经水平及尾部受热面的烟气量增多时，它们的烟温降就会降低，从而使排烟温度上升。

3 降低排烟温度的策略

（1）运行优化：为了保持运行锅炉受热面正常的换热效果，炉膛内部及尾部烟道设置吹灰系统，来清除炉内受热面结渣和尾部受热面积灰是非常有必要的。通常情况下，锅炉运行的经济性与它的受热面清洁度有很大的关系，对比受热面在吹灰前后，排烟温度可以降低 15℃左右，锅炉效率可以提高1%～2%。运行中可以通过调整上下排燃烧器的投入频率，合理地调整燃烧火焰中心高度等方法，来实现排烟温度的降低。

（2）设计优化：减少炉膛漏风，保证很好的炉膛及尾部烟道处的密封性，改进门、孔结构，合理地调整炉膛渣斗与出渣口连接处的空隙；优化设计尾部受热面结构，提升现存受热面的换热能力。现在广泛使用的有螺纹管、螺旋翅片管等，它们都是通过受热面面积的增加来实现传热的强化，尾部受热面设计的优化，一般由优化省煤器及空气预热器的结构参数。为了提高它们设计的经济性，可以减少传热设备的面积和金属消耗，最大可能地增大金属的传热温差以及传热系数；或者通过采用低温受热面的双级布置，合理分配高、低温受热面的传热面积比，以达到节能需要。

（3）加装新的受热面：前置式热管空气预热器，即把新一层的空气预热器安装到原有空气预热器的后面，温度低的冷空气被热管加热，然后进入原有的空气预热器，回收和使用了锅炉的烟气余热，同时能够缓解对原有空气预热器的腐蚀。热管式空气预热器的优点包括：较强的传热能力，结构紧凑占用空间小，密封性较好漏风小，在同样的条件下比管式空气预热器温度提高10～15℃，所以，它具有较好的防腐性能，而且有些热管尽管在受到腐蚀或者磨损而损坏的情况下，也不会对其他热管的传热效果构成影响。部分电厂将热管式空气预热器代替原来的管式低温空气预热器，效果一样很好。

4 结论

低温省煤器有着一般省煤器的结构与换热方式相同的地方，不同之处在于它的工质是凝结水，它的冷却水压力要比一般省煤器低得多，低温省煤器的热量来源于锅炉排烟放出的热量。低温省煤器一般加装在尾部烟道的低温受热区上，为了防止低温腐蚀（下转第248页）（上接第246页）和堵灰，就需要控制好它的进口工质温度，使其大于烟气露点温度或者是避免最大腐蚀区的影响。

【参考文献】

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[责任编辑：张涛]