浅析电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用

浅析电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用

张纲

国能江苏电力工程技术有限公司 江苏镇江 212000

摘要：现如今，随着人们物质生活水平的提高，人们的精神文化需求也在不断提高，越来越多的国家提倡环境保护、节能减排。世界各国在不断研发新能源，如新能源汽车，可燃冰等。尽管新能源的开发和利用使得一次能源应用的比率有所下降，但在未来一段时间，一次能源仍然是主体。在一次能源中应用最广泛的是煤炭。因此合理地利用煤炭至关重要。

关键词：电厂燃煤锅炉；烟气余热回收；优化利用

引言

电站锅炉烟气余热回收利用对提高系统经济性具有重要作用。目前，余热利用方式多种多样，常规余热利用方式空预器出口布置低温省煤器加热凝结水，用以排挤低压加热器的部分汽轮机抽气，具有一定的节能效果，但节能效果有限。新型余热利用中的换热器分级布置可有效利用阶梯热量。

1燃煤锅炉烟气余热回收技术

1.1加装换热器

一般在燃煤锅炉中都装有一些省煤器。省煤器的种类和样式有很多，比如板片式、肋管式、翅片式，但是这种装置也有一些不足，就是热交换率比较低，余热也不能很好地回收。如果在省煤器之后再加装换热器，在换热器的作用下可以把一些烟气热量用来进行材料的预热或者干燥燃料、加热网水等，可以有效提高锅炉的效率。这种方法简单易行，技术也相对成熟，但是受烟气露点的影响，对烟气余热还无法做到深层的回收。这种方法适用于中小型的燃煤锅炉。

1.2热管技术

热管是一种高效的传热设备，它主要通过汽化潜热来传递能量。液体在工质汽化时会吸收烟气的废热，而工质气体在到达冷端后又会释放大量热能。热管具有很多优点，比如尺寸小、传热效率高，还无须外加动力。热管的节能效果很好，发展前景很大。但是目前热管技术的发展也受一些条件的制约，比如所需工质材料要求高，所以目前热管的价格也相对偏高，同时这种新兴的技术目前应用也不是很广泛，实际使用过程中还会出现灰堵或者露点腐蚀等问题，还需要进一步加强应用。

1.3冷凝锅炉

烟气中有大量的水蒸气，水蒸气又含有大量的潜热，一般对烟气的回收没有到达潜热层面，只是回收显热，所以锅炉的热效益并不高。冷凝锅炉技术就是冷凝烟气中的余热，将水蒸气中的显热和潜热加以回收利用，用于加热日常生活用水、锅炉补水等。这种技术不仅使水蒸气的潜热达到最大效率的利用，还会起到保护环境的作用，因为冷凝液会吸收二氧化氮，降低烟气中的酸性成分排放，维护大气成分的平衡。冷凝锅炉适用于水蒸气含量高的燃气锅炉，而燃煤锅炉中水蒸气含量少，不适用冷凝技术。

2温差发电技术在低品位余热回收中的应用

发达国家中，如欧洲和美国、日本和其他国家率先进行了关于使用温度计发电技术的前瞻性研究，这些研究已经产生了预处理结果。日本科学家开发了利用热源发电系统烟气热量，同时，由于固体废物焚烧是低质量的热源，传统的发电方式不适合不是可变温度发电技术通过固体废物焚烧产生热能的合理手段。近年来，国内外对低质量热电发电技术在烟气回收中的应用研究一直非常成功。国家对温差发电技术应用的研究逐渐扩展到诸如汽车排气回收等应用，在气候变化背景下研究热差发电技术大规模用于工业残余热回收，主要涉及发电机性能测试和热回收系统设计。李志锋研究了将这种技术应用于残余热回收的可行性。在我们的行业里，通过测试热敏设备，张铁成讨论了根据我国发电厂的实际运行情况，在我国发电厂锅炉中回收残余热的不同区域，锅炉尾部空气预热器后区域的技术可提高发电厂的效率约0.5%。李启晨设计了一种温差发生器，将热电片材的测试结果与我国徐州一家发电厂的实际操作结合起来，并对利用该技术回收热量进行了经济分析。霍尼韦尔通过测试不同温度电池发生器的输出特性来分析热电发生器的热电转换效率变量，鉴于我们对温差发电技术的研究进展缓慢，这些技术的应用正处于初期阶段，仍然存在许多需要进一步研究的空白。如何根据我国热电厂的实际情况合理选择热电系统的运行条件，以便优化其生产，减少浪费。本文对温度不同功率一代技术在我国大型发电厂气体残余回收中的应用进行了定量分析，为该技术在燃煤锅炉中的应用提供一个参考基础，还计算了残余热量回收系统的能量生产功率，将燃煤锅炉的运行参数和煤炭质量分析结合起来，将冷却水流量和发电单位成本与利用剩余热量优化热发电分析相结合锅炉结果表明，如果烟气排放温度合理降低，每年可回收约140万度的电力，大幅度提高效率。

3新型余热利用技术

通过锅炉燃烧产生的高温烟气中具有一部分水蒸气，将部分高温水蒸气通过冷凝法或溶液吸收法以及膜法等有效方法凝结成饱和或非饱和液态水，并将放出的大量潜热进行回收利用，有效地提高了锅炉的运行效率。通过这种方法，不仅可以减小锅炉的运行成本，也可以减小污染。据有关研究表明，在除湿方法中，膜法除湿的效果最高，效率最高，并且具有很好的发展前景，也是当今研究烟气除湿的趋势所在。且水蒸气的回收率与烟气温度成正比关系。烟气温度越高，水蒸气的回收效果越高，回收率越高;相反，烟气温度越低，水蒸气的回收效果越差，回收率较低。湿度对烟气回收率的影响很小，无论适当地提高湿度还是降低湿度，烟气回收率的变化程度很小或几乎不变，湿度的改变只会改变水的传热效果。由此可见，烟气的冷凝余热回收利用技术逐渐成为研究的热点，怎样能够确保电厂在正常运行的情况下，有效提高烟气余热利用率逐渐成为未来的研究发展趋势。

4火电锅炉烟气余热的利用

在火力发电厂中利用燃煤预热技术最直接的是增加尾部换热设备。由于锅炉尾部烟气大、能量品位低等特点，需要开发高效的换热器，例如加热换热器。加热换热器是低温省煤器的提升，对常见的小型燃煤锅炉进行烟气余热利用分析，燃煤锅炉虽然装有省煤器，但由于烟气温度较高、烟气大，若不加以回收利用就会产生极大的资源浪费。对于常见的小型燃煤锅炉加装无压换热器，烟气经过省煤器、无压换热器后再进入烟囱或除尘器，期间供水流程得到了改变，水质得到了软化。热管是烟气余热利用中的一项重大成果。热管又称“热超导管”，通过汽化潜热来传递能量。具体原理为管芯内的工作液体受热蒸发，放出热量，此热量为工作流体的蒸发潜热。蒸汽由管道的中心进入管道的冷凝区，冷凝成液体，放出潜热。液体由于毛细力的作用流回蒸发段。因此，完成一个循环，将大量的热量从加热段扩散到散热段。工作流体的回流由于加热段在上部，冷凝段在下部，热管垂直放置依靠重力可以满足，无需毛细结构的管芯。这种不具有多孔体管芯的热管被称为热虹吸管。目前该热管技术得到了很好的发展及应用。

结语

综上所述，在提高电厂燃煤锅炉效率方面，烟气的余热回收是一个重要措施，同时也是电厂燃煤锅炉在节能减排方面的重要发展方向。本文介绍了加装热换器、热管技术等一些余热回收技术，在实际的生产应用中我们可以结合自身的实际情况来选择合适的余热回收利用技术，以提高能源利用率，降低成本。

参考文献

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