火力發電廠鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的實踐分析

劉英龍

（國能九江發電有限公司， 江西 九江 332000）

1 鍋爐尾部煙氣余熱利用技術概述

鍋爐尾部煙氣余熱利用技術是一種利用鍋爐尾部煙氣余熱來對鍋爐內部進行加熱的一種技術，其主要目的是將鍋爐尾部的煙氣溫度提高，從而提升鍋爐的熱效率，同時還能夠降低鍋爐內部的熱損失[1]。現階段，我國火力發電廠通常都會采用余熱利用技術來對鍋爐尾部煙氣進行回收和利用。而我國現有的余熱利用技術主要有以下幾種：

1）余熱蒸汽動力循環技術。這種技術是將鍋爐尾部的煙氣通過蒸汽發生器進行處理，并將蒸汽凝結成水之后，通過泵進行輸送，從而達到發電的目的。

2）濕法脫硫技術。這種技術是通過將煙氣中的水分進行蒸發來達到吸收煙氣中熱量的目的，進而提高空氣溫度，并降低煙氣中的含塵量，進而達到脫硫效果。

3）低溫空氣預熱器。這種技術是將高溫空氣通過預熱器之后送入到鍋爐尾部煙氣旁路煙道當中，然后將其加熱成低溫空氣，并且把低溫空氣與鍋爐尾部煙氣進行混合。這樣可以有效降低排煙溫度，并將煙氣中所含的熱量傳遞給周圍的空氣。

2 余熱利用系統技術的應用

2.1 熱管換向器

在利用余熱供熱中，可以將余熱回收系統和吸收式熱泵結合起來，根據需求，將余熱加熱后的水或蒸汽送到需要供熱的用戶。通常采用的換熱器主要有管殼式換熱器、膜式換熱器等。

熱管是一種傳熱效率高、結構緊湊、可回收余熱的高效換熱元件，它可以實現對低能級熱量的回收，具有較高的熱效率。因此，熱管換熱器在利用余熱供熱中具有廣闊的應用前景。利用熱管換熱器回收余熱時，應注意以下幾點：

1）利用熱管換熱器回收余熱時，應采用先加熱再送到用戶的方法，以防止傳熱管損壞。

2）熱管換熱器主要是用來回收低能級熱量的。因此，在選擇熱管換熱器時，應根據用戶要求來選擇。

3）熱管換向器可以與吸收式熱泵聯合使用，將其作為熱量交換器和熱源。當余熱源溫度較低時，熱泵將吸收其中的熱量后釋放到空氣中；當余熱源溫度較高時，熱泵將吸收其中的熱量后將其釋放到空氣中。這兩種方式都可以提高熱能利用效率。

4）由于熱管換向器具有較強的抗腐蝕能力，所以在換向時不需要對換熱器進行防腐處理。但是由于換向時會有大量的熱量損失，所以在換向之前應對換熱器進行加熱。

5）換向前要對管束進行檢查，保證換向器不漏熱；換向時要對管束進行加熱，使其具有較高的溫度；在換向前和換向后應對熱管進行沖洗和除垢處理。這樣可以有效地延長熱管束的使用壽命。

2.2 相變換熱器

相變材料的主要應用領域是太陽能、熱能、工質的儲存和釋放。在我國，由于工業余熱的利用還處于起步階段，對相變材料的應用研究還不夠深入。管式換熱器是一種利用液體工質在管內的蒸發和冷凝換熱來吸收和放出熱量的換熱設備，它是一種強制對流換熱裝置，它以水為工質，對水進行加熱或者冷卻。而對于翅片管換熱器，主要是利用液體工質在翅片管中蒸發和冷凝來吸收熱量或者釋放熱量。熱管換熱器是一種強迫對流換熱裝置，它將工質放在管內，通過液體工質蒸發和冷凝來吸收熱量或者釋放熱量。對于采用相變材料的相變換熱器來說，主要有兩個缺點：第一是相變材料價格較高；第二是由于在不同溫度下熱流體的物理性質不同，很難保證在不同溫度下熱流體之間的相互傳熱。對于采用翅片管換熱器的相變換熱器來說，其主要缺點是：第一是因為翅片管換熱器本身沒有較大的儲熱能力；第二是由于翅片管換熱器本身結構復雜、造價昂貴等因素限制了其廣泛應用；第三是因為翅片管換熱器自身沒有較大的儲熱能力。

目前我國在相變材料領域的研究處于起步階段，在工業余熱回收領域還處于研究探索階段。由于相變材料具有很強的蓄熱特性以及傳熱特性，所以在大型余熱利用系統中，相變材料將成為一種非常重要的技術手段。

2.3 凝結水加熱

凝結水加熱是將凝結水作為熱源，直接供熱，這一技術是利用凝結水自身的熱能進行加熱。凝結水加熱的原理是將凝結水引入循環熱水系統，通過水泵將循環熱水送到需要加熱的設備上。從源頭上解決了熱電廠冷卻塔冷卻后的凝結水無法進入鍋爐房而造成的能源浪費，同時也解決了熱電廠冷卻塔冷卻后的凝結水在冬季低溫時無法使用的問題。凝結水加熱技術的優點是能夠適應多種工況，不需要配備換熱設備，不需要進行循環水系統的改造，不會增加基建投資。但是也有其不足之處。首先，在冬季低溫時，由于沒有循環熱水系統的余熱回收系統，因此鍋爐無法將其進行有效利用。另外，由于凝結水與循環熱水換熱后溫度低，因此無法充分利用凝結水的熱量。另外，當蒸汽參數發生變化時，也會導致加熱效果變差。目前凝結水加熱技術已被廣泛應用于中低溫工業余熱回收利用領域。例如，利用凝結水余熱作為生活熱水鍋爐用熱源；利用凝結水余熱作為城市集中供熱系統熱源；利用凝結水余熱作為工業生產中加熱蒸汽熱源等。另外，隨著各種新型高效節能環保技術的開發應用和新設備、新工藝的不斷涌現，凝結水加熱技術的發展前景十分廣闊。表1 為國內電廠典型低溫省煤器（即凝結水預熱器）設計參數。

表1 國內電廠典型低溫省煤器（即凝結水預熱器）設計參數

2.4 一次風和二次風的預熱

一次風和二次風是工業生產中重要的二次能源，一次風溫度約為80~100 ℃，二次風溫度約為100~150 ℃。預熱一次風和二次風可以有效地提高二次風的溫度，從而減少一次風風量，減少鍋爐的煙氣量。在一定程度上可以減少排煙損失。提高二次風風量，可以有效地提高鍋爐的熱效率。為了滿足工業生產中的需要，我們需要預熱一次風和二次風。在這兩個系統中，我們采用了余熱回收技術，利用鍋爐排出的高溫煙氣和冷凝水余熱來預熱一次風和二次風。這樣做可以減少鍋爐的排煙量，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。

3 優化火力發電廠鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的思路

3.1 提高鍋爐尾部煙氣余熱利用率

在鍋爐尾部煙氣余熱回收的過程中，為了能夠有效地提高鍋爐尾部煙氣余熱的利用率，可以從以下幾個方面來進行分析研究：首先，在進行鍋爐尾部煙氣余熱回收技術實踐分析時要對鍋爐尾部煙道積灰、受熱面堵塞等問題進行分析，如果這些問題長期得不到解決將會嚴重影響鍋爐的運行效率，而且會嚴重影響到排煙溫度。然后，在進行鍋爐尾部煙氣余熱回收技術實踐分析時還要對受熱面泄漏的問題進行分析，如果在進行受熱面泄漏時要對泄漏的部位進行及時的維修或者更換。比如，可以采取一些有效措施來提高鍋爐尾部煙氣余熱的利用率，如在受熱面上安裝防漏風裝置、改造鍋爐、使用新型材料等。這些措施都能夠有效地提高鍋爐尾部煙氣余熱利用率。其次，在進行鍋爐尾部煙氣余熱回收技術實踐分析時還要對蒸汽發生器等設備進行改造，可以對其進行合理的應用。比如將其應用到一些機組上，實現對鍋爐煙氣余熱的有效利用。但這種利用方法所需要投入的資金也比較多。此外，這種方法還會造成其他設備損壞，使機組運行效率降低。所以在對設備進行合理改造和升級時，可以采用新型材料、新型結構等來代替傳統材料和結構，這樣才能提高鍋爐尾部煙氣余熱利用率。

3.2 優化系統設計

為了進一步提高鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的效果，應該從多個角度入手，對系統進行優化。在具體設計過程中，主要是從系統的安全性、可靠性以及經濟性這三個方面入手，這樣才能夠在有效提高鍋爐尾部煙氣余熱利用技術應用效果的同時，也能夠保證鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的可靠性和安全性[2]。

1）系統安全性。在鍋爐尾部煙氣余熱利用系統運行的過程中，如果不能夠保證系統具有較高的安全性，將會嚴重影響鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的應用效果。因此，在鍋爐尾部煙氣余熱利用系統設計的過程中，應該對系統安全性進行重點考慮，并且結合具體情況，采取有效措施，提高系統安全性。

2）系統可靠性。鍋爐尾部煙氣余熱利用系統具有較高的可靠性，才能夠保證鍋爐尾部煙氣余熱利用技術應用效果。在鍋爐尾部煙氣余熱利用系統設計的過程中，應該對系統可靠性進行重點考慮，這樣才能夠在有效提高鍋爐尾部煙氣余熱利用技術應用效果的同時，也能夠保證鍋爐尾部煙氣余熱利用系統具有較高的可靠性。

3）經濟性。在鍋爐尾部煙氣余熱利用系統運行的過程中，如果不能夠保證系統具有較高的經濟性，將會嚴重影響鍋爐尾部煙氣余熱利用技術應用效果。在具體設計過程中，應該結合實際情況，采用合理的措施來提高系統經濟性。通過對鍋爐尾部煙氣余熱利用技術進行優化設計，不僅可以有效提高鍋爐尾部煙氣余熱利用技術應用效果，也能夠降低企業運行成本。

3.3 使用低品位熱能

使用低品位熱能。當前我國很多發電廠都采用了低品位熱能技術，這種技術在實際中應用效果非常好。因為這種技術可以有效降低能源消耗，所以很多發電廠都在不斷地改進低品位熱能技術。首先，采用余熱回收器進行煙氣余熱的回收利用。通過在鍋爐尾部設置余熱回收器，將煙氣中的高溫熱能轉移到回收器中的工質上，使其升溫并產生蒸汽或熱水。這種方式可以充分利用煙氣中的低品位熱能，提高熱能的利用效率，并降低煙氣排放溫度，減少對環境的影響。其次，結合熱泵技術進行余熱利用。熱泵技術可以將低溫熱能提升到更高的溫度水平，以滿足其他工藝或供熱系統的需求。通過與余熱回收器相結合，可以充分利用鍋爐尾部煙氣中的低品位熱能，提供更多的熱水或蒸汽供應，實現能源的綜合利用。

3.4 加強余熱回收系統的穩定性

為了加強余熱回收系統的穩定性，可以對其進行優化改造。首先，要對鍋爐尾部煙道結構進行合理的設計，將煙道內部的煙氣進行有效地排出，減少對煙道內部煙氣的吸熱，從而降低煙氣中所含熱量[3]。其次，可以根據鍋爐尾部煙道結構來選擇合適的換熱設備。如果是將鍋爐尾部煙道進行改造時，可以選擇換熱面積較大的換熱器來對煙氣中所含熱量進行有效的回收。在設計換熱設備時，要充分考慮到鍋爐尾部煙道所含熱量的變化情況。在實際運行過程中要定期對換熱器進行檢查，如果發現換熱器發生堵塞現象就要及時進行清理維護，從而保證換熱效果。如果發現煙道結構存在缺陷就要及時進行修補處理，避免煙道在運行過程中發生變形現象。通過以上措施可以有效地加強余熱回收系統的穩定性，從而減少對鍋爐尾部煙道結構所產生的影響。

3.5 加強防腐防灰處理

鍋爐尾部煙氣余熱利用技術在運行的過程中，如果存在嚴重的腐蝕問題，將會給企業帶來非常大的經濟損失。在鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的實踐過程中，一定要加強防腐防灰處理，減少對鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的影響。

首先要對鍋爐尾部煙道進行改造，增加煙氣擋板的數量，從而降低鍋爐尾部煙氣余熱利用技術對煙道腐蝕的影響。其次，要加大對鍋爐尾部煙道溫度升高問題的重視。在鍋爐運行過程中，鍋爐尾部煙道溫度升高問題非常嚴重，由于煙氣中含有大量的水分所造成的。在這種情況下，如果不能夠有效控制煙氣中水分含量問題，將會對鍋爐尾部煙道造成非常大的影響。

4 結語

火力發電廠鍋爐尾部煙氣余熱利用技術的應用，對于火力發電廠節能減排有著非常重要的意義，但是在實踐過程中，還存在一定的問題需要解決，只有不斷提高鍋爐尾部煙氣余熱利用技術水平，才能更好地促進我國火力發電廠可持續發展。