鍋爐煙氣余熱的回收利用

蔡新桃，渠懷迪

（中國輕工業(yè)長沙工程有限公司，長沙410114）

1 引言

熱電聯(lián)產(chǎn)是重要的節(jié)能措施，但同時(shí)也是能源消耗大戶。熱電站中能源消耗的主要設(shè)備為鍋爐，目前鍋爐熱效率已經(jīng)由70%提高至90%，為節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。鍋爐熱損耗包含五個(gè)方面：55%的排煙損失、不足1%的化學(xué)未完全燃燒損失、30%的機(jī)械未完全燃燒損失、5%的散熱損失和10%的灰渣熱損失。由此可知，排煙損失是鍋爐熱損失最大的部分。根據(jù)計(jì)算，若將排煙溫度每降低15℃，鍋爐熱效率可提高1%，對節(jié)能環(huán)保非常有利。

2 排煙溫度降低的受限因素

燃料中硫經(jīng)過燃燒生成SO2和SO3，SO3與水蒸氣結(jié)合形成硫酸蒸汽。若排煙溫度過低，當(dāng)鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于酸露點(diǎn)，形成低溫腐蝕，腐蝕鋼材、損壞設(shè)備，且使受熱面外表潮濕，加劇粉塵在受熱面上的黏附和堵塞。故在進(jìn)行煙氣余熱利用裝置選型時(shí)，應(yīng)先考慮低溫腐蝕問題。

3 煙氣酸露點(diǎn)溫度計(jì)算

據(jù)馮俊凱主編的《鍋爐原理及計(jì)算》中的推薦公式[1]，煙氣露點(diǎn)計(jì)算公式如下：

4 目前常用的低溫省煤器

目前，常用的低溫省煤器有四種。直接管式換熱器，是將部分主凝結(jié)水送到鍋爐尾部的管式換熱器，凝結(jié)水在換熱器內(nèi)吸收熱量，降低煙氣溫度，凝結(jié)水自身被加熱后返回低加系統(tǒng)。熱管換熱器，在相對獨(dú)立的單根密閉構(gòu)件內(nèi)，利用相變工質(zhì)汽化潛熱傳遞熱量。相變換熱器，在多根并聯(lián)的密閉管排束構(gòu)件內(nèi)，利用相變工質(zhì)汽化潛熱傳遞熱量。間接管式換熱器，是將除鹽水送到鍋爐尾部的換熱器，水在換熱器內(nèi)吸收熱量，降低煙氣溫度，水自身被加熱升溫。

5 實(shí)際工程應(yīng)用

在總承包工程《上海太平洋化工（集團(tuán)）淮安元明粉公司能量系統(tǒng)優(yōu)化技改項(xiàng)目》中應(yīng)用了低溫省煤器。該項(xiàng)目選用的是間接管式換熱器。

項(xiàng)目規(guī)模：1×75t/h CFB+ B7-3.43/0.49 型汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐主要參數(shù)：額定蒸發(fā)量為75t/h；蒸汽出口壓力為3.82MPa(g)，出口溫度為450℃；給水溫度為130℃；一次熱風(fēng)溫為150℃；二次熱風(fēng)溫為150℃；排煙溫度為140℃。

本工程煙氣處理工藝包括：SNCR 脫硝系統(tǒng)+布袋除塵器+引風(fēng)機(jī)增壓+低溫省煤器+雙堿法濕法脫硫裝置，濕法脫硫塔后出口煙溫為50℃。低溫省煤器選型：煙氣流量Q1=16 萬m3/h，進(jìn)口煙溫t1=135℃，出口煙溫t1=95℃，給水流量Q2=65t/h。

本工程設(shè)計(jì)煤種元素分析如下：Car 57.51%，Har3.41%，Oar6.68%，Nar 1.0%，Sar 1.02%，Aar 21.38%，Mar9.0%，Qnet,ar=21685kJ/kg。

根據(jù)上述酸露點(diǎn)計(jì)算公式，計(jì)算得出煙氣露點(diǎn)：tld=94.43℃。

根據(jù)熱力計(jì)算得到鍋爐在額定負(fù)荷下的煙氣量為103659Nm3/h,140℃時(shí)的煙氣體積為156817m3/h。

考慮安全裕量，應(yīng)確保鍋爐尾部換熱器的最低壁溫不低于95℃（本工程選取的酸露點(diǎn)偏低，應(yīng)取100℃）。

本工程中煙氣中可回收的熱量具體計(jì)算詳見下表1。

回收煙氣中熱值需增加的多消耗功率詳見表2。

實(shí)際回收能量及折算標(biāo)煤量詳見表3。

表1 煙氣中可回收熱量計(jì)算表

表2 回收煙氣中熱值需增加的多消耗功率

表3 實(shí)際回收能量及折算標(biāo)煤量

6 計(jì)算中應(yīng)注意的問題

很多改造項(xiàng)目常把低溫省煤器布置在引風(fēng)機(jī)出口和脫硫塔之前，原因如下：第一，此處空曠，易施工，可和脫硫系統(tǒng)一起改造；第二，煙氣中含塵量少，可減少吹灰次數(shù)，提高換熱器換熱效率[2]。實(shí)際煙氣經(jīng)過布袋除塵器后，飛灰量一般為30mg/Nm3（可認(rèn)為是0），但在計(jì)算煙氣露點(diǎn)時(shí)，飛灰系數(shù)還是按照鍋爐廠提供的0.6 選取，會使計(jì)算出的酸露點(diǎn)偏低2.5℃。

引風(fēng)機(jī)出口煙氣壓為正值，按脫硫塔阻力1500Pa 考慮，引風(fēng)機(jī)出口壓力約2500Pa（含煙道、脫硫塔、低溫省煤器阻力等），若煙氣壓力按大氣壓取值，會導(dǎo)致酸露點(diǎn)偏低0.5℃。

上述兩種情況會導(dǎo)致計(jì)算得到的酸露點(diǎn)低于實(shí)際的酸露點(diǎn)溫度，造成低溫省煤器的腐蝕，在計(jì)算時(shí)應(yīng)注意。

7 結(jié)語

低溫省煤器可用于加熱電廠的補(bǔ)充水，還可用于空氣預(yù)熱和凝結(jié)水的加熱，可用于北方地區(qū)采暖供熱及全廠生活熱水供應(yīng)等多種用途。綜上所述，低溫省煤器的節(jié)能量非常可觀，節(jié)能效果顯著，是值得大力推廣的新技術(shù)。