烟气余热回收装置的利用

一，引言

在火电厂的运行中，煤炭燃烧和各种能源设备、热交换设备产生了大量的余热，但大部分能源都被浪费了。近年来，在国家大力倡导节能减排能源利用政策的环境下，部分国内电厂成功设计安装了余热回收设备，给电厂带来了良好的经济效益。
对于火电厂来说，锅炉热损失最大的是排烟热损失。对于小型锅炉，燃烧高硫煤时，排烟温度相对较高，可达180~220℃左右；中型锅炉的排烟温度为110~180℃。一般来说，每次排烟温度升高15~20℃时，锅炉的热效率就会降低1.0%左右。因此，锅炉排烟是一种潜在的余热资源。

二、烟气余热的利用方向

烟气余热的利用方向可分为预热和干燥燃料、预热助燃空气、加热热网水、凝结水等。

1.用水换热的加热器取代传统的蒸汽加热器，即以循环水为热介质，将烟气侧吸收的热量释放到一、二次冷空气中，并在进入预热器前预加热冷空气，以减少传统蒸汽加热器的辅助蒸汽消耗。

2.用烟气余热干燥褐煤。其核心设备（干燥机滚筒）是一个稍微倾斜和旋转的圆筒。湿材料从一端上部添加，干材料从另一端下部收集。约150℃的热烟气从进料端或出料端进入，从另一端上部排出。热烟气与材料通过逆流或顺流接触，出口烟气温度降至120℃左右。

3.安装防腐管式换热器，用于加热厂房或厂区的加热系统，用热网循环水代替传统的热网加热器，节省热网加热器的加热蒸汽，增加发电。

4.利用烟气余热加热冷凝水，提高整个工厂的热效率，降低煤炭消耗，增加电厂的发电。主要有两种加热方式：一种是直接加热方式，即安装烟气回热加热器，使烟气与冷凝水直接热交换；二是间接加热方式，即安装烟气回热加热器和水热交换器，使烟气在闭水和烟气回热加热器中进行热交换；吸收烟气余热后的闭水进入水热交换器与冷凝水进行热交换，然后将热量带入主冷凝水系统。图1为系统流程图。

三、烟气余热回收装置在国内外的应用

1.德国黑泵(Schwarzepumpe)电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器与烟气脱硫塔之间安装烟气冷却器，用烟气加热锅炉凝结水。

2.德国科隆Nideraussem1000MW棕煤发电机组采用分离烟道系统，充分降低排烟温度，在空气预热器旁通烟道内安装低温省煤器，在烟气热量充足的前提下，将部分烟气引入旁通烟道加热锅炉供水。

3.日本常陆那克电厂采用水媒管式GGH。电除尘器上游布置烟气放热段GGH，冷却后进入低温除尘器(烟气温度约90~100℃)。

4.外高桥电厂三期2×1000MW机组进行了低温省煤器改造。根据性能评估报告，低温省煤器布置在引风机后脱硫吸收塔前，节能效果明显。目前，它在中国得到了广泛的应用。

四、烟气余热回收装置设计中应考虑的问题

（1）烟气露点和低温腐蚀。

在烟气冷却器的实际应用中，出口排烟温度过低会使热交换器的金属壁温度低于硫酸蒸汽的冷凝点（称为酸露点），导致热表面金属的严重腐蚀。因此，烟气酸露点的确定是避免烟气冷却器低温腐蚀，提高运行安全性的关键。

(2)烟气冷却器金属壁温。

为了避免烟气冷却器加热表面的低温酸腐蚀，确保机组的安全可靠运行，必须确定烟气冷却器传热管的金属安全壁温度TA。由于上述烟气酸露点的计算采用经验公式，但实际煤质和具体运行情况通常偏差较大。根据锅炉厂的常规经验，一般采用金属安全壁温度为5~10℃。
烟气冷却器的金属安全壁温度ta如果在实际运行中通过取样检测能够获得更准确的烟气露点温度，则可相应调整。

(3)传热管堵灰问题。

低温加热面积的灰不仅会污染传热管表面，影响传热效率，严重时还会堵塞烟气流通道，增加烟气流阻力，甚至影响锅炉的安全运行，导致炉内必须清除灰。

为保证烟气余热回收装置不堵塞，传热管的积灰应保持为干灰状态。因此，在电站锅炉烟气余热回收装置的运行过程中，保证传热管的金属温度高于烟气水蒸汽露点温度，传热管不会导致水蒸汽冷却至关重要。

干灰清洗可采取以下措施：

1.烟道内烟气流动顺畅，结构设计无大量积灰源，同时保证吹灰器能吹到所有管束，不留吹灰死角。

2.烟气流速均匀，设计烟气流速高于10m/s，使烟气在流动中具有一定的自清灰功能。

3.使用成熟可靠的蒸汽吹灰器或压缩空气吹灰器定期吹灰，确保传热管的积灰程度在允许范围内，增加烟气流动阻力，降低传热能力。

五，结论

根据理论研究和工程实例，烟气余热回收装置的安装可以提高整个工厂的热效率，增加发电，降低燃煤消耗；回收烟气热量越大，发电量越大，节煤量越大。然而，锅炉烟气的余热不是随机的，有一定的限制，排烟温度不能太低；过度追求低排烟温度和冷凝水温升，容易造成低温生煤器腐蚀或设备成本高，必须充分注意。然而，如果能充分利用限制内的余热，不仅会大大提高电厂的经济效益，而且会响应国家节能减排政策，为社会环境做出一定的贡献。