锅炉烟气余热利用系统研究

锅炉烟气余热利用系统研究

曳前进

曳前进

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司010206）

摘要：锅炉作为一种重要的能量转换设备，在实际应用中，大量的烟气余热被浪费，没有充分利用起来，一方面影响了火电厂的经济效益，另一方面增加了发电煤耗。近年来，各个领域的资源消耗量大幅上涨，为了进一步提高火电厂的综合竞争力，应充分认识到锅炉烟气余热利用的重要价值，优化设计烟气余热利用系统，最大程度的提高锅炉热效率。本文简要介绍了锅炉项目概况，分析了锅炉烟气余热利用系统结构组成，阐述了锅炉烟气余热利用系统优化策略，以供参考。

关键词：锅炉；烟气；余热利用；系统

锅炉被广泛的应用在多个行业，而烟气热量损失是锅炉运行过程中损失比例较大的一部分，随着可持续发展理念的深入，人们的节能环保意识明显提高，并且经济的快速发展对于锅炉热效率提出了更高的要求，因此应积极采取有效措施，设计合理的烟气余热利用系统，减少锅炉煤耗，提高烟气余热利用率，实现良好的经济效益、社会效益和环境效益。

一、锅炉项目概况

某电厂#6机组锅炉进行烟气余热改造，烟气设计流量120万m3/h，额定容量680t/h，装机容量200MW，利用空气预热器，锅炉烟气出口排烟温度为172摄氏度，锅炉热效率较低，除尘器布袋容易损坏，对#6机组锅炉使用除尘器之前利用空气预热器，得到高温烟气余热，输送到汽轮机循环水管，加热凝结水，实现余热利用和节能的目的，并且有效降低电袋除尘器入口区域烟气的温度，提高布袋的使用寿命。锅炉换热器出口的烟气温度冬季设计为120摄氏度，夏季设计为130摄氏度；换热器入口烟气温度冬季设计140摄氏度，夏季设计为170摄氏度，锅炉烟气流量120万m3/h，额定蒸发量680t/h，凝结水流量冬季设计为57m3/h，夏季设计为172m3/h，出口温度125摄氏度，入口温度68摄氏度[1]。

二、锅炉烟气余热利用系统结构组成

1、凝结水系统

#6机组锅炉换热器汽包和低压加热器#1出口连接起来，汽包中的除盐水汽换热以后，接到5#低压换热器回水，设计工况下，冷凝水加热后温度为125摄氏度，进水温度65摄氏度[2]，为了减小换热器系统和锅炉管路的阻力，在换热器上设置两台结水增压泵，一台运行一台备用，锅炉换热器汽包供水管道上增加调节阀门。

2、换热器

该机组锅炉烟气余热利用改造，应用间接换热方式，用除盐水将作为换热器媒介，采用管式换热方式，实现闭式循环，由汽包和换热器组成余热利用系统，连接下降管和上升管，在锅炉尾部烟道中设置换热器，在换热器平台上安装汽包。换热器中的除盐水吸收锅炉排放烟气余热，除盐水转换为水汽，水汽经过上升管流入汽包，然后凝结水和水汽换热，除盐水温度下降后流过下降管到换热器，然后实现水体循环[3]，锅炉和换热器连接，烟气温度从170摄氏度下降到125摄氏度。

三、锅炉烟气余热利用系统优化策略

1、系统布置

锅炉垂直烟道上设置烟气余热利用装置，连接静电除尘器和管式预热器，汽轮机回热系统低压侧连接水管，凝结水水量145kg/s，温度75摄氏度，运用烟气余热利用装置快速吸收锅炉烟气热量，烟气温度降低为20摄氏度，凝结水加热后流入低压加热系统，使低压加热器成为锅炉烟气余热系统的重要组成部分。锅炉烟气余热利用装置是一种水—烟气换热器，烟气从管外流通，冷凝水流过管内，烟气余热利用坚持引风机完整的原则，考虑到引风机含有有效的富裕量，设计锅炉烟气余热利用装置时，尽量减小烟气侧阻力，结合锅炉实际情况，选择错列肋片管、顺列方肋片管、错列圆肋片管、错列光管、顺列光管等，最好采用H形顺列鳍片管[4]，其不容易积累灰尘，具有较高的换热系数，增加烟气侧阻力。烟气余热利用系统在能源节约、成本节约方面具有明显优势，锅炉烟气余热利用系统采用七级回热抽汽系统，设置两台低压加热器、一台除氧器和两台高压加热器，吹灰系统采用直吹式磨煤机，烟气余热利用装置设置在除尘器入口和预热器出口位置，锅炉预热器出口烟气温度为120摄氏度，由于烟气酸露点温度是104.3摄氏度，为了避免酸露点温度高于锅炉烟气温度而造成锅炉设备酸腐蚀，最大程度的减少设备防腐成本，按照烟气比热容，锅炉烟气余热22.7MW，通过间接换热方式，利用锅炉烟气余热使凝结水加热，闭式水和烟气之间进行热交换，凝结水吸收热量，避免由于锅炉设备磨损而污染凝结水。

2、优化系统控制

常规的换热器在运行过程中，根据运行需要调整锅炉工况时，锅炉烟气的流量和温度会发生变化，会直接影响换热效果，导致锅炉发生低温腐蚀。对#6机组锅炉烟气余热利用系统进行优化控制，换热器取壁面温度为设计参数，当锅炉尾部的烟气温度和工况发生变化时，应尽量将避免温度维持在一个稳定的高温范围内，锅炉应放置在远离酸蚀环境中，通过气—水表面换热器，闭式循环水吸收烟气热量，垂直布置换热器，分段布置换热管[5]，为了保持烟气余热利用热平衡，合理调节凝结水流量。通过这种运行方式，实现锅炉烟气余热利用系统的连续性运行，使壁面温度和锅炉排烟温度保持相对稳定，满足锅炉负荷和燃烧品种的变化要求，实现锅炉烟气余热的大幅度回收。

3、自动化运行

锅炉烟气余热利用装置相变段壁温度控制在-2摄氏度~+2摄氏度之间波动，在换热器上设置热电阻监测壁温，对于锅炉冷凝水管设计电动的调节阀门，随着换热器壁温度的持续升高，当温度超过设定值时，自动调大凝结水进水阀门，增大流过汽包凝结水量，这时带走大量热量，换热器壁温将地。当换热器壁温度不断降低，自动关小凝结水进水阀门，降低凝结水流量，这时带走少量热量，使壁温度保持在较高的水平。烟气余热利用系统以壁温测量作为基本检测值，以换热器壁温作为目标值，控制凝结水调节阀门，构成PID闭环调节系统。

4、设置吹灰器

为了避免换热器受热面上粘结大量烟气中的灰分，在锅炉上设置吹灰器，清楚换热器灰尘，使用乙炔作为吹灰器气源，锅炉吹灰器系统包括连接管路、爆燃波发生器、配气点火模块、气源系统等，定期进行吹灰处理。同时，为了防止锅炉烟气中的灰分磨损烟道和设备，换热器上增设2排换热管[6]，换热管采用不同材质，在改造和新增烟道中设置撑杆，锅炉迎风面安装防磨角钢，锅炉烟道底部设计清灰孔和人孔，并且设置便于检修通行的孔洞，工作人员在检修过程中应定期清楚积灰。

结束语

近年来，我国经济快速发展，能源形势日益紧张见，锅炉是一种应用非常广泛的热能动力设备，其能源消耗巨大，通过设计烟气余热利用系统，提高烟气余热利用率，对锅炉进行改造处理，结合锅炉设备具体情况，采用科学合理的优化策略，节约锅炉燃料的燃烧量，充分利用锅炉烟气余热，提高锅炉运行的经济效益。

参考文献：

[1]田瑶.电站锅炉低温烟气余热利用系统的研究[D].华北电力大学，2012.

[2]杨勇平，黄圣伟，徐钢，张晨旭，杨志平.电站锅炉烟气余热利用系统的热力学分析和优化[J].华北电力大学学报（自然科学版），2014，01：78-83.

[3]张方炜.锅炉烟气余热利用研究[J].电力勘测设计，2012，04：48-52+75.

[4]孙杰，尹金亮，白炎武，王冠文，闫水保，张全.一种锅炉烟气余热利用的高效循环系统分析[J].热力发电，2013，08：22-33.