350MW超臨界鍋爐機組煙氣余熱再利用技術

陳秉元

摘要：環境問題和能源問題是當前全球面臨的重大問題，鍋爐機組煙氣對環境污染程度較為嚴重，還造成了大量的熱量浪費，因此，開發鍋爐機組煙氣余熱利用技術有利于緩解環境和能源問題。文章從原理、LGGH系統和技術方案三個方面對350MW超臨界鍋爐機組煙氣余熱再利用技術進行了分析。

關鍵詞：350MW；超臨界鍋爐機組；煙氣余熱；再利用技術；環保節能 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK227 文章編號：1009-2374（2017）07-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.059

熱污染是一種新型的環境污染，對人類的生存和發展造成了嚴重威脅。熱污染是各種余熱造成的環境污染，來源于工農業生產和人類生活，例如：工業生產中使用的工業鍋爐將余熱直接排放到環境當中，造成的環境污染，嚴重破壞了生態系統。余熱不加以利用就會造成環境污染，如果加以利用，不僅保護了環境，還提高了能量利用效率，此外，還能夠有效改善生態環境，促進工農業生產和生態環境協調發展。

1 350MW超臨界機組概述

本文研究的是某電廠350MW超臨界機組#1、#2鍋爐。鍋爐型號為HG-1163/25.4-PM1。該鍋爐為超臨界變壓直流爐，單爐膛、一次中間加熱，燃燒方式為前后墻對沖布置，設置了平衡通風系統和固態排渣通道，鍋爐整體為鋼結構框架，屬于Ⅱ型全懸吊結構鍋爐。鍋爐采用的燃燒器為低NOX旋流式煤粉燃燒器，燃燒過程中采用的技術為分級燃燒和濃淡燃燒技術，此種燃燒技術在降低NOX排放量和鍋爐負荷方面發揮著重要作用。鍋爐啟動系統采用內置式分離啟動系統，運行過程中調節負荷的方式為調整燃料和水的比例，在燃料和水配比合理的情況下，再借助于一、二級減溫水，則可以有效調整主蒸汽溫度。對風煙系統而言，采用的是單列設計方式，動葉可調軸流送風機、可調軸流一次風機和雙級動葉可調軸流引風機各一臺，另外配置了一臺三分倉回轉式空氣預熱器。

2 煙氣余熱利用技術原理

煙氣余熱利用主要是對煙氣進行加熱，然后再次利用，具體做法是在鍋爐空預器后的煙道中與凝結水回路并聯布置煙氣加熱器，從低壓加熱器系統端口入水，經煙氣換熱器加熱后，再與低壓加熱器出口的凝結水匯合在一起。在煙氣加熱過程中，進水量的切換和調整是通過電動調節閥實現的，目的在于確保兩種凝結水的溫度一致。

3 余熱利用方式的評價分析

3.1 余熱的直接利用

余熱的直接利用方式有四種，分別為預熱空氣、干燥、生產熱水和蒸汽、制冷。預熱空氣利用的是高溫熱交換器，借助于高溫煙氣對鍋爐的空氣進行加熱，從而有效提高鍋爐燃燒效率，并有效節省燃料。鑒于此，預熱空氣在金屬冶煉過程中被廣泛使用。干燥則是利用鍋爐中排出的高溫氣體干燥一些材料和零部件。生產熱水和蒸汽主要是利用鍋爐中的中低溫余熱，目的是為了滿足工藝生產和生活需要，因此，可以發揮應有的積極作用。制冷則主要是利用鍋爐的低溫余熱，并且借助于吸收式制冷系統，對周圍環境進行制冷或者空調。回收中低溫余熱資源時直接利用余熱不利于提高熱回收效率，鑒于此，開發一種新型余熱利用方式才能夠有效提高余熱利用效率。

3.2 余熱發電

余熱能夠應用于發電當中，科學利用熱能轉電能技術，可以將工業生產和生活中的余熱轉換為電能。熱能轉電能技術大大提高了余熱利用效率，并且有效保護了環境。余熱發電分為三種主要方式：汽輪機組發電、燃氣輪機組發電和有機工質循環。汽輪機組發電主要是利用余熱鍋爐產生蒸汽進行發電，能夠大大提高能源使用效率，目前，在鋼鐵、電廠、制造行業等得到廣泛應用。燃氣輪機組發電則是利用高溫余熱，借助于加熱工質推動燃氣輪機組做功，從而完成發電。有機工質循環發電則利用有機工質進行發電，有機工質特點是低沸點，比如正戊烷等，這些有機工質進行朗肯循環，完成發電過程。該項發電技術主要應用于各種低溫熱能發電領域。

3.3 余熱的綜合利用

余熱綜合利用不同的方法進行余熱回收，進而實現能量的梯級利用。常見的余熱綜合利用方式為燃氣輪機的高溫排煙余熱，余熱不僅可以用來發電，還能夠用于生產工藝加熱和熱泵的供熱。余熱的綜合利用可謂是余熱利用的全新變革，利用效率得到極大提高。

4 LGGH煙氣余熱利用系統設計組成

4.1 LGGH煙氣余熱利用系統

LGGH是一種再熱裝置，主要用于煙氣余熱回收，該裝置是一種新型裝置，在除塵、脫硫提效和節約設備占地方面發揮著重要作用。LGGH主要是利用熱媒水，以高/低溫換熱器作為轉換介質，科學進行熱量交換，從而有效降低電除塵入口煙氣溫度，最終提高脫硫后的凈煙氣溫度。

4.2 系統布置和組成

LGGH系統是一種煙氣余熱回收系統，通常安裝于除塵器前，主要組成部分是煙氣余熱回收裝置（以下簡稱Ⅰ級熱回收器）和煙氣余熱再熱裝置（以下簡稱Ⅱ級熱回收器）。在除塵器前的水平煙道內安裝熱回收器受熱面管束，每臺鍋爐配置兩臺熱回收器。在脫硫塔的水平煙道內安裝加熱器受熱面管束，每臺鍋爐配置一個再加熱器。LGGH系統在煙氣余熱利用方面發揮著重要作用。

鍋爐原煙氣的流程為：鍋爐→空氣預熱器→Ⅰ級熱回收器→除塵器→吸風機箭頭→脫硫吸收塔→Ⅱ級熱回收器，最后到煙囪。煙氣經過這一流程后釋放的熱量可以用來加熱脫硫后的熱氣。鍋爐煙氣余熱回收采用的是氣—水換熱器方式，在除塵器進口水平煙道上布置Ⅰ級熱回收器，主要考慮鍋爐煙氣余熱回收裝置的進出煙氣能夠均勻流動，不影響除塵器內的煙氣流動效率和除塵器自身的除塵效率。Ⅱ級熱回收器布置在脫硫塔的水平煙道上，主要考慮鍋爐煙氣再熱裝置進出口煙氣能夠均勻流動，確保脫硫效率。

5 煙氣冷卻器加熱方案

煙氣冷卻器加熱方案一共有三種，加熱凝結水、冬季加熱熱網水和夏季加熱制冷驅動熱水和加熱熱網水，分別適用于純發電機組、冷熱電三聯供機組以及熱電機組。下文對煙氣余熱利用技術方案進行分析：

5.1 加熱凝結水

冬季寒冷季節，熱網加熱器中疏水冷卻器冷源，可以由機組凝結水充當，機組凝結水是凝結系統中分流出來的，從而使得凝結系統中低壓加熱器凝結水量減少，提高加熱器溫度。

5.2 冬季加熱熱網水和夏季加熱制冷驅動熱水

上述方案中加熱熱網水、加熱制冷驅動熱水，分別適用于冬季和夏季，才能夠確保均有足夠的冷源回收煙氣余熱，鍋爐煙氣冷卻器的進水量是通過調節閥調節的。一般情況下，保證煙氣出口和管壁溫度，調節換熱器的進水量可以利用支路上的調節閥，實現對鍋爐煙氣換熱器出口煙溫的有效控制，最大限度提高余熱資源的利用效率。該方案中煙氣冷卻器供回水裝置結構示意圖，如圖1所示：

6 結語

綜上所述，鍋爐余熱資源的利用能夠有效提高鍋爐燃燒效率，還能夠保護自然環境。當前350MW超臨界鍋爐機組煙氣余熱利用當前使用方式主要是直接利用、余熱發電和綜合利用，開發的LGGH系統更是為余熱利用方案提供了巨大的發揮空間。余熱利用不僅是當前的熱點話題，也是未來發展趨勢，對于開發者而言，要不斷努力，開發更多新型的余熱利用技術，不斷提高能源利用效率，緩解能源緊張和能源使用成本高的問題。隨著科學技術的發展，能源問題將會是全球首要關注的問題，因此開發余熱利用技術具有重要意義。

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（責任編輯：王 波）