燃煤鍋爐煙氣余熱回收設備節能改造

廖志明

摘要：結合工程實例，闡述了燃煤鍋爐煙氣余熱回收設備的概況，并對其進行節能改造提出了相關的注意事項。通過對節能改造的結果進行分析，開始對鍋爐煙氣余熱回收設備進行節能改造，以提高鍋爐的燃燒效率，提高其工作效率。

關鍵詞：燃煤鍋爐；熱損失；節能；設備改造

中圖分類號：TK229.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0054－02

1提出問題

排煙熱損失是鍋爐機組中最大的熱損失（一般為5%～12%），排煙溫度越高，則排煙熱損失就越大。對地處干燥地區的燃煤鍋爐來說，夏季環境溫度常在35 ℃以上，而鍋爐排煙溫度卻達到了165 ℃以上，高溫嚴重威脅著脫硫設施的安全運行。較高的排煙溫度對大部分電廠采用的石灰石－石膏濕法脫硫系統而言，需要在噴淋吸收塔內采用大量的工藝水來降溫，最終將煙氣溫度平衡在50 ℃左右后排放。這部分熱量對脫硫系統來說不起任何作用，同時，還會導致脫硫效率較低。資料顯示，當吸收塔入口煙氣溫度降低6～10 ℃時，脫硫效率能提高1%～2%.但是，降低排煙溫度則會受鍋爐受熱面金屬消耗、通風阻力、風機電耗和尾部受熱面低溫腐蝕等因素的影響。同時，由于排放的煙氣含濕量較大，在環境溫度較低且濕度較大時，就會在煙囪周圍產生“石膏雨”，嚴重影響廠區的文明生產。針對以上情況，通過對燃煤鍋爐煙氣余熱回收設備進行節能改造，可以明顯減少因蒸發而導致的排放煙氣含濕量，有效減少了濕煙囪周圍的“石膏雨”，有較為明顯的經濟效益和社會環保效益。

2煙氣余熱回收設備改造

2.1煙氣余熱回收設備改造的必要性

目前，火電機組熱損失主要有兩部分：①汽輪機系統的排汽冷凝熱損失。從熱力循環上看，對凝汽式機組而言，這項熱損失是無法避免的。②鍋爐的熱損失。隨著科技的發展和電力技術的進步，盡管電站鍋爐的經濟性得到了很大提高，但是，國內外許多電站鍋爐依然普遍存在排煙溫度偏高、排煙熱損失偏大、風機功耗大等問題，嚴重影響了鍋爐運行的經濟性。其中，排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，一般為5%～12%，占鍋爐熱損失的60%～70%. 影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度，一般情況下，排煙溫度每增加10 ℃，排煙熱損失會增大0.6%～1.0%，相應地就會多耗煤1.2%～2.4%. 如果以燃用熱值為20 000 kJ/kg煤的480 t/h超高壓鍋爐為例，則每年可多消耗數萬噸動力用煤。

2.2煙氣余熱回收設備概況

煙氣余熱回收設備實際上是一個管式的煙氣-水換熱器，布置在引風機出口至吸收塔入口的煙道中，用來吸收機組的排煙熱損失。煙氣余熱回收設備循環水來自汽輪機熱力系統的低壓加熱器，在換熱器中吸收排煙熱量，用來降低排煙溫度，同時代替部分低壓加熱器的作用，用來減少部分汽輪機的回熱抽汽。在汽輪機進汽量不變的情況下，該部分抽汽將從抽汽口返回汽輪機下一級進一步做功，如此可以降低煤耗。

3電廠機組熱力系統簡介

某電廠采用容量為300 MW機組，鍋爐為1臺480 t/h熱電聯產環保型循環流化床鍋爐，全年運行時間7 640 h。鍋爐形式為超高壓中間再熱、自然循環、單汽包循環流化床。設計排煙溫度為136 ℃，實際年平均排煙溫度為156 ℃，最高溫度可達175 ℃。該電廠脫硫島采用兩爐一塔的設計，不設煙氣換熱器（GGH）的石灰石－石膏濕法脫硫系統。每臺鍋爐從引風機后的總煙道上引出煙氣，通過增壓風機升壓，升壓后的煙氣進入吸收塔并在吸收塔內脫硫凈化，經除霧器除去水霧后經煙囪排入大氣。

4煙氣余熱回收設備改造注意事項

4.1確定冷端金屬壁溫

為了防止煙氣余熱回收設備腐蝕和積灰，需要確定一個安全的控制溫度。在正常運行過程中，煙氣余熱回收設備的金屬壁溫必須高于酸露點，否則，極易出現金屬腐蝕和積灰的現象。

根據有關公式初步確定煙氣低溫腐蝕的露點溫度為83 ℃。因此，將煙氣余熱回收設備冷端金屬壁溫控制在90 ℃是安全的。

4.2換熱器傳熱管防堵灰措施

鍋爐煙氣中的灰塵不僅會污染傳熱管表面，影響傳熱效率，嚴重時還會堵塞煙氣流動通道，增大煙氣流動阻力，甚至會影響鍋爐的安全運行。在這種情況下，不得不停機清灰。為此，采取如下措施以防止堵灰：①將煙氣余熱回收設備全部布置于靜電除塵器后，由于煙氣介質清潔，可以有效防止換熱器的堵灰和磨損。②當傳熱管金屬溫度高于煙氣酸露點溫度時，傳熱管上不會出現水結露，傳熱管上的積灰為干灰，此時，可采用吹灰器定時吹灰。在換熱器結構設計中，不會設置大量積灰源，保證吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角；保證傳熱管積灰程度在允許的范圍內，使煙氣流動阻力的增大幅度和傳熱能力的降低幅度都在允許范圍內。③選擇合適的煙氣流速。選擇合適的煙氣流動速度能使換熱管具有自清灰功能。一般說來，換熱管自清灰的風速應高于12 m/s。

4.3煙氣余熱回收設備形式的選擇

煙氣余熱回收設備布置在脫硫塔入口。煙氣余熱回收設備采用管—殼式煙氣—水換熱器，殼側為煙氣通道，管側為凝結水通道。煙氣余熱回收設備傳熱管有光管和高頻焊高效翅片管2種，采用高頻焊翅片管可以強化傳熱且能減輕低溫腐蝕，但翅片管表面易積灰。當冷端金屬壁溫低于煙氣露點溫度產生濕灰時，積灰不易清理。采用傳熱光管，其傳熱效果不如高頻翅片管，但傳熱管表面黏結濕灰后較容易清除，可以保證設備的運行安全，所以，換熱器傳熱管形式應根據設備的具體運行條件選擇。

5煙氣余熱回收設備改造節能效果分析

有人認為，把煙氣余熱輸入回熱系統中會排擠部分抽汽，導致熱力循環效率降低；被排擠的部分抽汽會增加凝汽器的排汽量，使汽輪機真空度有所下降。這兩點對于煙氣余熱回收設備來說，是節能的主要問題所在。

實際上，增設煙氣余熱回收設備后，大量煙氣余熱進入回熱系統，這是在沒有增加鍋爐燃料量的前提下獲得的額外熱量，必然會以一定的效率轉變為電功。這個新增功量要遠遠大于排擠抽汽和汽輪機真空度微降所引起的功量損失，所以，機組經濟性無例外，都是提高的。

通過煙氣余熱回收設備改造前后TRL工況經濟指標對比（出口煙溫110 ℃）可以看出，改造后的煙氣余熱回收設備可使供電煤耗率降低4.2 g/kW?h，如果機組年利用小時數按7 640 h計算，可節約標準煤8 663 t。按照每噸標煤單價160元計算，可節約生產成本138.608 0萬元。6 改造后效果鍋爐改造后，其使用效果主要體現在兩方面：①鍋爐煙氣余熱回收設備全組投運后，使鍋爐排煙溫度從175 ℃降低到110 ℃左右。利用這部分煙氣余熱，既能達到較好的脫硫效果，又可以使每臺機組的發電煤耗降低4.2 g/kW?h。同時，加裝煙氣余熱回收設備后，會產生較好的經濟效益。②吸收塔入口煙氣溫度同比降低了50 ℃，使吸收塔內蒸發水量減少了43.13 t/h，濕煙氣的流量減少了12%左右，煙氣流速降低了2.29 m/s。煙氣的攜帶動能大大減小，大大減輕了排放煙氣中的石膏含量，有效減少了“石膏雨”現象。7 結束語總之，燃煤鍋爐是發電廠的重要設備，在現今講究低耗環保的新理念下，必須積極研究燃煤鍋爐的使用方法，通過新的研究理念，不斷實踐，從而實現節能減排的目標，降低能源消耗，減少環境污染。參考文獻［1］趙耀武.優化鍋爐結構實現節能運行［J］.中國建設信息供熱制冷，2008（07）.［2］李俊東，韓殿營，李耀榮，等.在用燃煤鏈條爐排鍋爐的節能改造［J］.工業鍋爐，2010（02）.〔編輯：白潔〕Coal-fired Boiler Flue Gas heat Recovery Energy Saving EquipmentLiao ZhimingAbstract: Combining engineering examples, elaborated coal-fired boiler flue gas heat recovery equipment overview, and its energy-saving put forward relevant considerations. By analyzing the results of energy saving, start the boiler flue gas heat recovery equipment for energy saving in order to improve the combustion efficiency of the boiler, to improve their work efficiency. Key words: coal-fired boilers; heat loss; equipment modification; saving