電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優化

秦　威

電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優化

秦威

我國電站鍋爐行業是一個蓬勃發展的產業，鍋爐行業及相關企業也面臨著各種挑戰。現階段，火力發電仍將在電力工業中占據重要地位，為社會發展提供有力的電力保障。但是在發電過程中，電站鍋爐的排煙溫度可以達到100 ℃以上，損失的熱量非常多。因此，有必要充分回收和利用電站鍋爐尾部煙氣余熱，降低電廠煤量消耗，以有效提高利用率以及電廠經濟效益。因此，對電站鍋爐余熱進行深度的利用，以及對尾部受熱面綜合優化進行研究，具有極其深遠的現實意義。

電站鍋爐；余熱利用；尾部受熱面優化

近年來，環保節能成為中國電力工業結構調整的重要方向，隨著能源價格的不斷上漲，以及國家提出嚴格的節能減排需求，火電行業在“上大壓小”的政策導向下積極推進產業結構優化升級，電力企業逐漸重視鍋爐尾部煙氣余熱的回收利用，加強對煤炭資源的利用率，不僅有效節省了國家資源，同時對自身發展也具有積極作用。

1　電站鍋爐余熱深度利用

當前的電站系統中，通常會需要大量的蒸汽，來自汽機中的蒸汽不僅能夠用來加熱凝結水，提高凝結水溫度，而且能夠通過冷卻凝結成相應的熱水，進而失去做功能力。充分回收利用煙氣余熱，能夠進一步提升鍋爐余熱的利用情況，利用余熱進行加熱凝結水，可以減少對蒸汽的抽取，使蒸汽繼續在后續汽輪機中做功，整體上提升了電站鍋爐的出功效果，最終提高了系統的工作效率。但是利用余熱進行做功的系統并不夠完善，存在一些問題和限制，具體表現在以下幾個方面：第一，通常來說低溫省煤器的煙氣入口溫度是不變的，煙氣出口溫度受到材料的限制，材料必須具有耐腐蝕性特點；第二，余熱的利用受到很多因素的影響，例如鍋爐煙氣成分以及煙氣溫度，同時還受到汽輪機等因素的影響，也就是說余熱受到最高抽氣能級的影響；第三，余熱容易受到傳熱面積以及空間的限制，需要在實際工程中，保持數溫差在20 ℃以上。

因此，基于以上考慮，可以利用熱力參數，進行煙氣余熱加熱凝結水的典型方案設計。在并聯形式方案中，低溫省煤器與回熱加熱器在熱力系統中進行并聯，同時確保凝結水流出回熱加熱器時，溫度保持不變狀態，盡可能節省抽氣；在串聯方案中，凝結水在回熱加熱器出口處，在流經低溫省煤器吸收熱量之后，然后返回熱力系統，最后在更加高級的回熱加熱器的入口處，同主凝結水進行匯合，此時的煙氣余熱放熱節省較高一級的抽汽。通過大量的實驗數據分析，可以明確了解到，串聯和并聯兩種聯接方式，在進行相同煙氣余熱的回收情況下，節省同一級抽汽所獲得的做功收益一致；如果想要獲取更多的效益，必須更加高級的回熱系統抽汽進行節省工作，串聯系統條件下的低溫省煤器，由于換熱溫度相對比較大，因此更加有利于換熱面積的減少。

2　電站鍋爐尾部受熱面余熱利用綜合優化

2.1鍋爐尾部排煙余熱利用

傳統的鍋爐尾部手熱面系統，長期以往都會將尾氣直接排向大氣環境中，不僅對環境造成嚴重的污染，同時也極大程度的損失了鍋爐排煙溫度。電站鍋爐的排煙溫度非常高，一般來說在100℃以上，充分回收利用鍋爐的煙氣余熱，對電廠經濟效益的提升具有重要意義。現階段，能夠有效解決余熱利用的措施，通常會在煙氣管道中加入低溫省煤器。鍋爐的煙氣余熱能夠對凝結水進行充分加熱，所產生的蒸汽流入到后續汽輪機中進行做功，電站系統的總出功增加，進而有效提高系統對資源的利用率。在具體的實際工作中，低溫省煤器的煙氣入口溫度往往是固定的，而出口溫度又受材料承受煙氣腐蝕能力的限制。通過具體實驗可以分析出，現有的煙氣余熱利用系統中，在空氣預熱器的出口處進行低溫省煤器的裝置，能夠有效實現煙氣溫度的降低，一般可降低20～30 ℃。此外，利用煙氣余熱進行對回熱系統中凝結水的加熱工作，不但有利于降低回熱抽汽，而且能夠實現電廠節能減排的目的。

2.2新型電站鍋爐尾部受熱面優化布置

新型電站鍋爐尾部受熱面的優化布置，在空氣預熱器的使用上，需要采取嚴格的分級布置，主要有低溫空氣預熱器、主空氣預熱器、以及高溫空氣預熱器。煙氣流經低溫過熱器后，然后經過在低溫再熱器的影響下進行換熱，之后高溫空氣預熱器以及省煤器，此二者位于尾部分隔煙道內，同時必須采取并聯布置。最后煙氣流入尾部主煙道，經過主空氣預熱器、低溫省煤器、以及低溫空氣預熱器后，脫硫后排向大氣。而受到空氣預熱器加熱的環境溫度空氣，最終與煤粉進行充分燃燒。新型電站鍋爐尾部受熱面的優化配置，能夠使入口煙氣溫度和出口煙氣溫度相互獨立，入口煙氣換熱不再影響出口空氣溫度。新型優化配置進一步提高了煤粉的燃燒利用率，同時在換火過程中降低了損失，使空氣預熱器和省煤器的換熱過程得到了極大程度的優化。

3　結語

綜上所述，各個電廠全面開展利用電站鍋爐煙氣余熱加熱凝結水的多種典型集成方案設計，充分利用鍋爐尾部煙氣余熱加熱回熱系統中的凝結水，通過對抽汽的排擠使之返回汽輪機中，持續膨脹做功，能夠有效地節省煤炭資源，提高電廠機組工作效率，在實現電廠節能減排的同時，極大程度地提高了經濟效益，為電廠的可持續發展提供了堅實的基礎。

［1］ 徐鋼，許誠，楊勇平，等. 電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優化 ［J］. 中國電機工程學報，2013（14）：1-8，15.

［2］ 郝衛. 電站鍋爐尾部受熱面綜合優化設計 ［J］. 華東電力，2014（1）：193-197.

［3］ 宋景慧，闞偉民，許誠，等. 電站鍋爐煙氣余熱利用與空氣預熱器綜合優化 ［J］. 動力工程學報，2014（2）：140-146.

邵陽學院湖南邵陽422000

Utilization of residual heat and comprehensive optimization of tail heating surface of power station boiler

Qin Wei

The power plant boiler industry in China is a booming industry，at the same time，the boiler industry and related enterprises are facing various challenges. At this stage，thermal power will continue occupying an important position in the power industry，to provide power for the social development. But in the power generation process，the flue gas temperature of the power station boiler can reach more than 100 ℃，the loss of heat is very much. So it is necessary to make full use of the waste heat from the tail gas of the power station boiler to reduce the coal consumption of the power plant，which can effectively improve the utilization rate and economic benefit of the power plant. Therefore，it is of great practical significance to study the utilization of waste heat of power station and the comprehensive optimization of the heating surface of the tail.

power station boiler；waste heat utilization；optimization of tail heating surface

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