燃煤锅炉烟气余热回收设备节能改造

廖志明

摘要：结合工程实例，阐述了燃煤锅炉烟气余热回收设备的概况，并对其进行节能改造提出了相关的注意事项。通过对节能改造的结果进行分析，开始对锅炉烟气余热回收设备进行节能改造，以提高锅炉的燃烧效率，提高其工作效率。

关键词：燃煤锅炉；热损失；节能；设备改造

中图分类号：TK229.6 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0054－02

1提出问题

排烟热损失是锅炉机组中最大的热损失（一般为5%～12%），排烟温度越高，则排烟热损失就越大。对地处干燥地区的燃煤锅炉来说，夏季环境温度常在35 ℃以上，而锅炉排烟温度却达到了165 ℃以上，高温严重威胁着脱硫设施的安全运行。较高的排烟温度对大部分电厂采用的石灰石－石膏湿法脱硫系统而言，需要在喷淋吸收塔内采用大量的工艺水来降温，最终将烟气温度平衡在50 ℃左右后排放。这部分热量对脱硫系统来说不起任何作用，同时，还会导致脱硫效率较低。资料显示，当吸收塔入口烟气温度降低6～10 ℃时，脱硫效率能提高1%～2%.但是，降低排烟温度则会受锅炉受热面金属消耗、通风阻力、风机电耗和尾部受热面低温腐蚀等因素的影响。同时，由于排放的烟气含湿量较大，在环境温度较低且湿度较大时，就会在烟囱周围产生“石膏雨”，严重影响厂区的文明生产。针对以上情况，通过对燃煤锅炉烟气余热回收设备进行节能改造，可以明显减少因蒸发而导致的排放烟气含湿量，有效减少了湿烟囱周围的“石膏雨”，有较为明显的经济效益和社会环保效益。

2烟气余热回收设备改造

2.1烟气余热回收设备改造的必要性

目前，火电机组热损失主要有两部分：①汽轮机系统的排汽冷凝热损失。从热力循环上看，对凝汽式机组而言，这项热损失是无法避免的。②锅炉的热损失。随着科技的发展和电力技术的进步，尽管电站锅炉的经济性得到了很大提高，但是，国内外许多电站锅炉依然普遍存在排烟温度偏高、排烟热损失偏大、风机功耗大等问题，严重影响了锅炉运行的经济性。其中，排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，一般为5%～12%，占锅炉热损失的60%～70%. 影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10 ℃，排烟热损失会增大0.6%～1.0%，相应地就会多耗煤1.2%～2.4%. 如果以燃用热值为20 000 kJ/kg煤的480 t/h超高压锅炉为例，则每年可多消耗数万吨动力用煤。

2.2烟气余热回收设备概况

烟气余热回收设备实际上是一个管式的烟气-水换热器，布置在引风机出口至吸收塔入口的烟道中，用来吸收机组的排烟热损失。烟气余热回收设备循环水来自汽轮机热力系统的低压加热器，在换热器中吸收排烟热量，用来降低排烟温度，同时代替部分低压加热器的作用，用来减少部分汽轮机的回热抽汽。在汽轮机进汽量不变的情况下，该部分抽汽将从抽汽口返回汽轮机下一级进一步做功，如此可以降低煤耗。

3电厂机组热力系统简介

某电厂采用容量为300 MW机组，锅炉为1台480 t/h热电联产环保型循环流化床锅炉，全年运行时间7 640 h。锅炉形式为超高压中间再热、自然循环、单汽包循环流化床。设计排烟温度为136 ℃，实际年平均排烟温度为156 ℃，最高温度可达175 ℃。该电厂脱硫岛采用两炉一塔的设计，不设烟气换热器（GGH）的石灰石－石膏湿法脱硫系统。每台锅炉从引风机后的总烟道上引出烟气，通过增压风机升压，升压后的烟气进入吸收塔并在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后经烟囱排入大气。

4烟气余热回收设备改造注意事项

4.1确定冷端金属壁温

为了防止烟气余热回收设备腐蚀和积灰，需要确定一个安全的控制温度。在正常运行过程中，烟气余热回收设备的金属壁温必须高于酸露点，否则，极易出现金属腐蚀和积灰的现象。

根据有关公式初步确定烟气低温腐蚀的露点温度为83 ℃。因此，将烟气余热回收设备冷端金属壁温控制在90 ℃是安全的。

4.2换热器传热管防堵灰措施

锅炉烟气中的灰尘不仅会污染传热管表面，影响传热效率，严重时还会堵塞烟气流动通道，增大烟气流动阻力，甚至会影响锅炉的安全运行。在这种情况下，不得不停机清灰。为此，采取如下措施以防止堵灰：①将烟气余热回收设备全部布置于静电除尘器后，由于烟气介质清洁，可以有效防止换热器的堵灰和磨损。②当传热管金属温度高于烟气酸露点温度时，传热管上不会出现水结露，传热管上的积灰为干灰，此时，可采用吹灰器定时吹灰。在换热器结构设计中，不会设置大量积灰源，保证吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角；保证传热管积灰程度在允许的范围内，使烟气流动阻力的增大幅度和传热能力的降低幅度都在允许范围内。③选择合适的烟气流速。选择合适的烟气流动速度能使换热管具有自清灰功能。一般说来，换热管自清灰的风速应高于12 m/s。

4.3烟气余热回收设备形式的选择

烟气余热回收设备布置在脱硫塔入口。烟气余热回收设备采用管—壳式烟气—水换热器，壳侧为烟气通道，管侧为凝结水通道。烟气余热回收设备传热管有光管和高频焊高效翅片管2种，采用高频焊翅片管可以强化传热且能减轻低温腐蚀，但翅片管表面易积灰。当冷端金属壁温低于烟气露点温度产生湿灰时，积灰不易清理。采用传热光管，其传热效果不如高频翅片管，但传热管表面黏结湿灰后较容易清除，可以保证设备的运行安全，所以，换热器传热管形式应根据设备的具体运行条件选择。

5烟气余热回收设备改造节能效果分析

有人认为，把烟气余热输入回热系统中会排挤部分抽汽，导致热力循环效率降低；被排挤的部分抽汽会增加凝汽器的排汽量，使汽轮机真空度有所下降。这两点对于烟气余热回收设备来说，是节能的主要问题所在。

实际上，增设烟气余热回收设备后，大量烟气余热进入回热系统，这是在没有增加锅炉燃料量的前提下获得的额外热量，必然会以一定的效率转变为电功。这个新增功量要远远大于排挤抽汽和汽轮机真空度微降所引起的功量损失，所以，机组经济性无例外，都是提高的。

通过烟气余热回收设备改造前后TRL工况经济指标对比（出口烟温110 ℃）可以看出，改造后的烟气余热回收设备可使供电煤耗率降低4.2 g/kW•h，如果机组年利用小时数按7 640 h计算，可节约标准煤8 663 t。按照每吨标煤单价160元计算，可节约生产成本138.608 0万元。6 改造后效果锅炉改造后，其使用效果主要体现在两方面：①锅炉烟气余热回收设备全组投运后，使锅炉排烟温度从175 ℃降低到110 ℃左右。利用这部分烟气余热，既能达到较好的脱硫效果，又可以使每台机组的发电煤耗降低4.2 g/kW•h。同时，加装烟气余热回收设备后，会产生较好的经济效益。②吸收塔入口烟气温度同比降低了50 ℃，使吸收塔内蒸发水量减少了43.13 t/h，湿烟气的流量减少了12%左右，烟气流速降低了2.29 m/s。烟气的携带动能大大减小，大大减轻了排放烟气中的石膏含量，有效减少了“石膏雨”现象。7 结束语总之，燃煤锅炉是发电厂的重要设备，在现今讲究低耗环保的新理念下，必须积极研究燃煤锅炉的使用方法，通过新的研究理念，不断实践，从而实现节能减排的目标，降低能源消耗，减少环境污染。参考文献［1］赵耀武.优化锅炉结构实现节能运行［J］.中国建设信息供热制冷，2008（07）.［2］李俊东，韩殿营，李耀荣，等.在用燃煤链条炉排锅炉的节能改造［J］.工业锅炉，2010（02）.〔编辑：白洁〕Coal-fired Boiler Flue Gas heat Recovery Energy Saving EquipmentLiao ZhimingAbstract: Combining engineering examples, elaborated coal-fired boiler flue gas heat recovery equipment overview, and its energy-saving put forward relevant considerations. By analyzing the results of energy saving, start the boiler flue gas heat recovery equipment for energy saving in order to improve the combustion efficiency of the boiler, to improve their work efficiency. Key words: coal-fired boilers; heat loss; equipment modification; saving