鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)與改進(jìn)探討

邵亙古

（湖南省工業(yè)通信業(yè)節(jié)能監(jiān)察中心，湖南 長沙410007）

0 前言

鍋爐是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，受到鍋爐排煙溫度較高的影響，在實際運行過程中會產(chǎn)生大量煙氣，盡管會產(chǎn)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(jī)組效率。 現(xiàn)階段鍋爐系統(tǒng)運行中，不斷提升總體生產(chǎn)效率和質(zhì)量是重要的生產(chǎn)發(fā)展目標(biāo)。 回收利用鍋爐煙氣余熱，是一項重要節(jié)能生產(chǎn)措施，采用科學(xué)合理的手段實施高效合理利用工作，將能夠大幅度提升機(jī)組運行效率，降低煤炭消耗量。 煙氣余熱利用系統(tǒng)的性能和效率會對余熱能量的實際回收利用率產(chǎn)生重要影響。

1 鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的基本情況

1.1 系統(tǒng)內(nèi)容

現(xiàn)階段鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)實際運行中，主要包含兩個部分：（1） 一般鍋爐系統(tǒng)。 余熱利用系統(tǒng)是按照一般鍋爐的具體運行方案實施的，鍋爐系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)備是這一系統(tǒng)中的主要設(shè)備內(nèi)容，由此能夠看出，鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分在于常規(guī)鍋爐系統(tǒng)，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(tǒng)。 這部分是以常規(guī)鍋爐系統(tǒng)為基礎(chǔ)，安裝可以利用余熱的系統(tǒng)和裝置。鍋爐排煙余熱深度回收利用系統(tǒng)是現(xiàn)階段最為常用的系統(tǒng)，在脫硫塔之前和除塵器之后的煙道中安裝，可以促進(jìn)煙氣溫度得以最大限度降低，整個煙氣溫度可以達(dá)到降低40 ℃的效果。 這類裝置設(shè)備中主要使用低溫省煤器，屬于余熱回收設(shè)備，是電站鍋爐或者工業(yè)鍋爐使用的設(shè)備，能有效使用鍋爐煙氣實現(xiàn)鍋爐給水加熱的目標(biāo)，促進(jìn)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(yōu)勢

鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢：（1）裝置設(shè)備和系統(tǒng)在使用中具有顯著節(jié)能效果。節(jié)能環(huán)保理念順應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，面對能源危機(jī)，需要積極改革生產(chǎn)體系， 達(dá)到降低能耗的目的［2］。 現(xiàn)代鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)對能源危機(jī)。 （2）裝置設(shè)備和系統(tǒng)具有突出的環(huán)保效果。 當(dāng)前環(huán)保工作實施中，需要有效掌控?zé)煔獾呐欧徘闆r，大幅度提升煙氣的處理效率，降低環(huán)境污染程度。

1.3 利用方式

鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)在實際運行過程中，方式較為多樣：（1） 加熱凝結(jié)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(nèi)得到明顯的效果，促進(jìn)鍋爐排煙的熱損失問題得以有效改善。 加熱凝結(jié)水系統(tǒng)，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的目的，也就是促使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槟Y(jié)水的熱量，為后續(xù)利用活動提供支持。 （2）預(yù)熱補充水。 除氧器補入系統(tǒng)接收補充水，需要經(jīng)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(nèi)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(tài)，可以利用好鍋爐煙氣余熱，實現(xiàn)補充水加熱的目標(biāo)。 （3）預(yù)熱燃料。 直接放散問題普遍存在于鍋爐運行中，做好燃料預(yù)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(jìn)理論燃燒溫度的提升，可以從一般熱風(fēng)爐煙道廢氣、高爐爐頂荒煤氣進(jìn)入到管式換熱器之中，促使熱氣能夠和凈高爐煤氣之間達(dá)到換熱的效果，進(jìn)而提升整體風(fēng)溫［3］。

2 鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)項目實例

某電廠6＃機(jī)組煙氣余熱利用改造工程進(jìn)行中，所使用到的機(jī)組裝機(jī)容量為200 MW，這一鍋爐的額定容量為680 t／ h，設(shè)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(nèi)布袋裝置。 改造工程應(yīng)用中，利用6＃鍋爐的空氣預(yù)熱器后的高溫余熱來加熱汽輪機(jī)產(chǎn)生的凝結(jié)水，可以有效實現(xiàn)利用余熱和節(jié)能的目標(biāo)，延長布袋的使用壽命。 對于整個機(jī)組空氣預(yù)熱器的煙氣溫度來說，進(jìn)口溫度為376 ℃，出口溫度為131 ℃，誤差保持在±5 ℃之間。 優(yōu)化改造工程中，需要將整個節(jié)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(zhǔn)電站的運行參數(shù)情況，實施熱力學(xué)分析計算活動，有效得出低溫省煤器常規(guī)煙氣余熱利用系統(tǒng)、旁路煙道優(yōu)化系統(tǒng)的各項熱力參數(shù)，為進(jìn)一步提升優(yōu)化改造活動實施效果提供良好支持。 設(shè)備和煙道運行中產(chǎn)生灰分，影響到整個機(jī)組運行狀況，需要積極使用灰分選裝置作為支撐，達(dá)到流暢的取灰效果，均勻給料，其具體熱力參數(shù)如表1 所示。

表1 灰分選裝置設(shè)計熱力參數(shù)情況表

在通過能量匹配處理后的優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)運行中，整個機(jī)組的運行效率顯著上升，以往常規(guī)使用的低溫省煤器提升效率遠(yuǎn)比不上優(yōu)化方案，且經(jīng)過優(yōu)化處理好的煤耗程度也有所降低，表現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，主要對比優(yōu)化參數(shù)如表2 所示。

表2 灰分選裝置優(yōu)化前后參數(shù)對比

3 鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)的改進(jìn)策略

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

實際優(yōu)化活動進(jìn)行中，合理利用能量梯級的煙氣余熱利用系統(tǒng)，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(yīng)用效果。 科學(xué)解決熱能品位問題，將能夠給能量梯級煙氣余熱利用系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化工作提供良好的支持。 當(dāng)煙氣余熱較高或者壓力較高，所產(chǎn)生的熱能品位也還會較高，繼而提升了熱源轉(zhuǎn)換率。 加熱凝結(jié)水系統(tǒng)，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(jìn)入到空氣預(yù)熱器之中，開展下一階段的回收與利用工作。 在空氣預(yù)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(chǔ)上利用好品味較低的余熱，可以在空氣預(yù)熱器出口設(shè)置好相應(yīng)的冷風(fēng)預(yù)熱器。

鍋爐煙氣余熱利用中，需要高度重視生產(chǎn)環(huán)境中灰分較大的情況，實際設(shè)計環(huán)節(jié)采用多種措施合理控制這一問題。 通過設(shè)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(fā)生。 吹灰器系統(tǒng)運行中，氣源使用乙炔，組成部分主要包含了氣源系統(tǒng)、爆燃波發(fā)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(shè)備和煙道之中達(dá)到吹灰效果。 需要使用不銹鋼材質(zhì)制作換熱器迎風(fēng)面前的換熱管，并將檢修通行位置設(shè)置在煙道底部，給后續(xù)處理積灰提供良好支持。

4 結(jié)論

鍋爐煙氣余熱利用系統(tǒng)實際運行過程中，主要采用加熱凝結(jié)水、預(yù)熱補充水以及預(yù)熱燃料這些方式進(jìn)行，能夠有效利用好煙氣余熱，降低能源消耗量。 為更好發(fā)揮這一系統(tǒng)的優(yōu)勢和作用，還需要積極開展全面充分的改進(jìn)和優(yōu)化工作，適應(yīng)鍋爐生產(chǎn)的要求。