鍋爐煙氣余熱利用系統與改進探討

邵亙古

（湖南省工業通信業節能監察中心，湖南 長沙410007）

0 前言

鍋爐是能量轉換設備，受到鍋爐排煙溫度較高的影響，在實際運行過程中會產生大量煙氣，盡管會產生較多污染問題，熱氣仍有較高的回收利用價值，合理利用這些熱力資源，能夠降低煤耗，提升機組效率。 現階段鍋爐系統運行中，不斷提升總體生產效率和質量是重要的生產發展目標。 回收利用鍋爐煙氣余熱，是一項重要節能生產措施，采用科學合理的手段實施高效合理利用工作，將能夠大幅度提升機組運行效率，降低煤炭消耗量。 煙氣余熱利用系統的性能和效率會對余熱能量的實際回收利用率產生重要影響。

1 鍋爐煙氣余熱利用系統的基本情況

1.1 系統內容

現階段鍋爐煙氣余熱利用系統實際運行中，主要包含兩個部分：（1） 一般鍋爐系統。 余熱利用系統是按照一般鍋爐的具體運行方案實施的，鍋爐系統的常規設備是這一系統中的主要設備內容，由此能夠看出，鍋爐煙氣余熱利用系統的基礎部分在于常規鍋爐系統，這部分會直接影響到余熱利用的實際效果［1］。 （2）余熱利用裝置及系統。 這部分是以常規鍋爐系統為基礎，安裝可以利用余熱的系統和裝置。鍋爐排煙余熱深度回收利用系統是現階段最為常用的系統，在脫硫塔之前和除塵器之后的煙道中安裝，可以促進煙氣溫度得以最大限度降低，整個煙氣溫度可以達到降低40 ℃的效果。 這類裝置設備中主要使用低溫省煤器，屬于余熱回收設備，是電站鍋爐或者工業鍋爐使用的設備，能有效使用鍋爐煙氣實現鍋爐給水加熱的目標，促進鍋爐排煙溫度得以降低，從而良好地提升鍋爐給水溫度和鍋爐的熱效率。

1.2 顯著優勢

鍋爐煙氣余熱利用系統表現出明顯的優勢：（1）裝置設備和系統在使用中具有顯著節能效果。節能環保理念順應當前經濟發展趨勢，面對能源危機，需要積極改革生產體系， 達到降低能耗的目的［2］。 現代鍋爐煙氣余熱利用系統應用中，再回收和利用低溫余熱，能夠有效控制好能源消耗量，有效緩解和應對能源危機。 （2）裝置設備和系統具有突出的環保效果。 當前環保工作實施中，需要有效掌控煙氣的排放情況，大幅度提升煙氣的處理效率，降低環境污染程度。

1.3 利用方式

鍋爐煙氣余熱利用系統在實際運行過程中，方式較為多樣：（1） 加熱凝結水。 這是最為常見的余熱利用方式，不僅簡單易行，還能夠在短時間內得到明顯的效果，促進鍋爐排煙的熱損失問題得以有效改善。 加熱凝結水系統，實現能量轉換的目的，也就是促使熱能轉變為凝結水的熱量，為后續利用活動提供支持。 （2）預熱補充水。 除氧器補入系統接收補充水，需要經歷一定的時間和管道，如果這個過程中補充水的溫度降低到一定程度，將會給除氧器內部溫度和壓力造成影響，不利于除氧器的正常運行，因此需要確保補充水的溫度處在正常狀態，可以利用好鍋爐煙氣余熱，實現補充水加熱的目標。 （3）預熱燃料。 直接放散問題普遍存在于鍋爐運行中，做好燃料預熱工作，將能夠有效減少能量損耗。 這其中利用鍋爐煙氣余熱效果顯著，促進理論燃燒溫度的提升，可以從一般熱風爐煙道廢氣、高爐爐頂荒煤氣進入到管式換熱器之中，促使熱氣能夠和凈高爐煤氣之間達到換熱的效果，進而提升整體風溫［3］。

2 鍋爐煙氣余熱利用系統項目實例

某電廠6＃機組煙氣余熱利用改造工程進行中，所使用到的機組裝機容量為200 MW，這一鍋爐的額定容量為680 t／ h，設計的煙氣流量為120 萬立方米／ 小時，實際運行過程中整個鍋爐的運行效率低，給其他裝置的使用壽命造成不良影響，主要是電—袋除塵器內布袋裝置。 改造工程應用中，利用6＃鍋爐的空氣預熱器后的高溫余熱來加熱汽輪機產生的凝結水，可以有效實現利用余熱和節能的目標，延長布袋的使用壽命。 對于整個機組空氣預熱器的煙氣溫度來說，進口溫度為376 ℃，出口溫度為131 ℃，誤差保持在±5 ℃之間。 優化改造工程中，需要將整個節點的溫度差保持在10 ℃以上，并考量到酸露點腐蝕、尾部煙道材料以及煤種等方面影響因素，因而最低排煙溫度控制在92℃。 全面按照基準電站的運行參數情況，實施熱力學分析計算活動，有效得出低溫省煤器常規煙氣余熱利用系統、旁路煙道優化系統的各項熱力參數，為進一步提升優化改造活動實施效果提供良好支持。 設備和煙道運行中產生灰分，影響到整個機組運行狀況，需要積極使用灰分選裝置作為支撐，達到流暢的取灰效果，均勻給料，其具體熱力參數如表1 所示。

表1 灰分選裝置設計熱力參數情況表

在通過能量匹配處理后的優化余熱利用系統運行中，整個機組的運行效率顯著上升，以往常規使用的低溫省煤器提升效率遠比不上優化方案，且經過優化處理好的煤耗程度也有所降低，表現出明顯的經濟優勢，主要對比優化參數如表2 所示。

表2 灰分選裝置優化前后參數對比

3 鍋爐煙氣余熱利用系統的改進策略

為更好實現鍋爐煙氣余熱的高效利用，需要注重從現有應用情況出發，不斷改進和優化整個利用系統，這其中要堅持節能效益最大化原則，防止給鍋爐燃燒造成不良影響。 設計和優化鍋爐煙氣余熱利用系統，是為了實現煙氣能量的最大化利用目標，提升能源利用效率的最大化效果。 有效推進加熱凝結水煙氣余熱利用系統順利運行的過程中，需要結合煙氣利用的實際情況，設計好梯級熱能利用系統，針對不同品級熱能加以有效吸收和轉化。 還要能夠確保整個鍋爐系統都處在穩定運行狀態中，需要關注到鍋爐其他受熱面的入爐熱風溫度和傳熱情況，只有當入爐熱風溫度保持著較高的狀態，鍋爐才能夠保持著正常燃燒狀態［4］。

實際優化活動進行中，合理利用能量梯級的煙氣余熱利用系統，能有效解決余熱品位較低能級品味差的矛盾，提升煙氣余熱應用效果。 科學解決熱能品位問題，將能夠給能量梯級煙氣余熱利用系統設計和優化工作提供良好的支持。 當煙氣余熱較高或者壓力較高，所產生的熱能品位也還會較高，繼而提升了熱源轉換率。 加熱凝結水系統，可以針對鍋爐尾部煙氣加以有效回收，完成余熱利用工作后，再次進入到空氣預熱器之中，開展下一階段的回收與利用工作。 在空氣預熱器之中，充分吸收鍋爐爐膛中的熱量，大大降低煙氣熱量，因而入爐空氣溫度較低，在此基礎上利用好品味較低的余熱，可以在空氣預熱器出口設置好相應的冷風預熱器。

鍋爐煙氣余熱利用中，需要高度重視生產環境中灰分較大的情況，實際設計環節采用多種措施合理控制這一問題。 通過設置好吹灰器，可避免煙氣中的灰分粘附在換熱器的受熱面之上，防止堵灰問題的發生。 吹灰器系統運行中，氣源使用乙炔，組成部分主要包含了氣源系統、爆燃波發生器、配氣點火模塊、連接管路等，按照一定周期實施吹灰工作，在整個設備和煙道之中達到吹灰效果。 需要使用不銹鋼材質制作換熱器迎風面前的換熱管，并將檢修通行位置設置在煙道底部，給后續處理積灰提供良好支持。

4 結論

鍋爐煙氣余熱利用系統實際運行過程中，主要采用加熱凝結水、預熱補充水以及預熱燃料這些方式進行，能夠有效利用好煙氣余熱，降低能源消耗量。 為更好發揮這一系統的優勢和作用，還需要積極開展全面充分的改進和優化工作，適應鍋爐生產的要求。