? 　　 ［摘要］文章主要介紹鍋爐排煙余熱回收的必要性和利用方向，當今國內外煙氣回收裝置的應用情況，從設計角度提出設置煙氣余熱回收裝置（煙氣冷卻器）需要考慮的問題，并列舉工程設計方案及其預期的節(jié)能效果。
　　 ［關鍵詞］煙氣余熱回收；低溫腐蝕；節(jié)能
　　 ［作者簡介］梁著文，廣東省電力設計研究院，廣東廣州，510000
　　 ［中圖分類號］ TM621.2 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2010）10-0111-0003
　　
　　一、引言
　　 在火電廠的運行中，煤炭燃燒及各種用能設備、熱能換熱設備產生了大量的余熱，然而這些能量多數(shù)都被浪費了。近些年來，在國家大力倡導“節(jié)能減排”能源利用政策的大環(huán)境下，國內某些電廠成功地設計安裝了余熱回收利用裝置，給電廠帶來很好的經濟效益。
　　 對火力發(fā)電廠講，鍋爐熱損失中最大的是排煙熱損失。對小型鍋爐，燃用高硫分煤時，排煙溫度比較高，可以達到180～220℃左右；中型鍋爐排煙溫度在110～180℃。一般來說，排煙溫度每升高15~20℃，鍋爐熱效率大約降低1. 0%。因此，鍋爐排煙是一個潛力很大的余熱資源。
　　二、煙氣余熱的利用方向
　　 煙氣余熱的利用方向主要可分為預熱并干燥燃料、預熱助燃空氣、加熱熱網水、凝結水等。
　　 1.用水水換熱的暖風器替代常規(guī)蒸汽暖風器，即以一次循環(huán)水為熱媒，將在煙氣側吸收的熱量釋放給一、二次冷風，將進入預熱器前的冷風預加熱，以減少常規(guī)蒸汽暖風器輔助蒸汽用量。
　　 2.利用煙氣余熱干燥褐煤。其核心設備（干燥機滾筒）是稍微傾斜并可回轉的圓筒體，濕物料從一端上部加入，干物料在另一端下部進行收集。約150℃的熱煙氣由進料端或出料端進入，從另一端的上部排出，熱煙氣和物料以逆流或順流的方式接觸，出口煙氣溫度約降至120℃左右。
　　 3.安裝防腐蝕管式換熱器，用來加熱廠房或是廠區(qū)的水暖系統(tǒng)熱網循環(huán)水，以替代或部分替代常規(guī)的熱網加熱器，從而節(jié)省了熱網加熱器的加熱蒸汽量，增加了發(fā)電量。
　　 4.利用煙氣的余熱加熱凝結水，用來提高全廠的熱效率，降低煤耗，增加電廠發(fā)電量。加熱的方式主要有兩個：一是直接加熱方式，即安裝煙氣回熱加熱器，使煙氣與凝結水直接進行熱交換；二是間接加熱方式，即安裝煙氣回熱加熱器及水水換熱器，使煙氣在閉式水和煙氣回熱加熱器內進行熱交換；吸收煙氣余熱后的閉式水進入水水換熱器內與凝結水進行熱交換，然后再將熱量帶入主凝結水系統(tǒng)，圖1為系統(tǒng)流程圖。
　　
　　三、煙氣余熱回收裝置在國內外的應用情況
　　 1.德國黑泵（Schwarze Pumpe）電廠2×800MW 褐煤發(fā)電機組在靜電除塵器和煙氣脫硫塔之間加裝了煙氣冷卻器，利用煙氣加熱鍋爐凝結水。
　　 2.德國科隆Nideraussem1000MW級褐煤發(fā)電機組采用分隔煙道系統(tǒng)充分降低排煙溫度，把低溫省煤器加裝在空氣預熱器的旁通煙道中，在煙氣熱量足夠的前提下引入部分煙氣到旁通煙道內加熱鍋爐給水。
　　 3.日本的常陸那珂電廠采用了水媒方式的管式GGH。煙氣放熱段的GGH布置在電除塵器上游，煙氣被冷卻后進入低溫除塵器（煙氣溫度在90～100℃左右）。
　　 4.外高橋電廠三期2×1000MW機組進行了低溫省煤器改造，低溫省煤器布置在引風機后脫硫吸收塔前，根據性能考核報告，其節(jié)能效果明顯。目前國內較多應用。
　　四、煙氣余熱回收裝置設計中應考慮的問題
　　 （一）煙氣露點與低溫腐蝕
　　 在煙氣冷卻器的實際應用中，出口排煙溫度過低會使換熱器的金屬壁溫低于硫酸蒸汽的凝結點（稱為酸露點），引起受熱面金屬的嚴重腐蝕。因此，煙氣酸露點的確定，是避免煙氣冷卻器低溫腐蝕、增加運行安全性的關鍵所在。
　　 一般，煙氣露點溫度與燃煤成分中的水分含量、硫含量、氫含量、灰分含量、發(fā)熱量以及爐膛燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等因素有關。下面列舉幾種經驗公式：
　　 前蘇聯(lián)73標準：
　　
　　 98標準推薦公式：
　　
　　 馮俊凱院士推薦公式：
　　
　　 式中， ――煙氣中水蒸氣露點，℃；
　　 Szs――燃料的折算硫分，%；
　　 αfh ――飛灰占總灰分的系數(shù)；
　　 Azs――燃料的折算灰分，%；
　　 β――經驗系數(shù)，當α=1.2時，取β=121
　　 （二）煙氣冷卻器金屬壁溫
　　 為避免煙氣冷卻器受熱面發(fā)生低溫酸性腐蝕，保證機組的安全可靠運行，必須確定煙氣冷卻器傳熱管的金屬安全壁溫Ta。由于以上煙氣酸露點的計算采用的是經驗公式，但實際煤質及具體的運行情況會通常偏差較大，按鍋爐廠的常規(guī)經驗設計，一般會加5～10℃的溫度裕量作為金屬安全壁溫。
　　 如果在實際運行中通過取樣檢測能夠獲得較準確的煙氣露點溫度，可以相應調整煙氣冷卻器的金屬安全壁溫ta。
　　 （三）傳熱管的堵灰問題
　　 低溫受熱面的積灰不僅會污染傳熱管表面，影響傳熱效率，嚴重時還會堵塞煙氣流動通道，增加煙氣流動阻力，甚至影響鍋爐安全運行，而導致不得不停爐清灰。
　　 為保證煙氣余熱回收裝置不發(fā)生堵塞，應保持傳熱管的積灰為干灰狀態(tài)。因此，在電站鍋爐煙氣余熱回收裝置運行過程中，保證傳熱管金屬溫度高于煙氣水蒸汽露點溫度、傳熱管上不會造成水蒸汽結露至關重要。
　　 對于干灰的清理，可采取以下幾方面的措施：
　　 1.煙道內煙氣流動順暢，在結構設計上不出現(xiàn)大量積灰源，同時保證吹灰器能吹到所有的管束，不留吹灰死角。
　　 2.煙氣流動速度均勻，設計煙氣流速高于10m/ s，使煙氣在流動中具有一定的自清灰功能。
　　 3.采用成熟可靠的蒸汽吹灰器或者壓縮空氣吹灰器定時吹灰，保證傳熱管積灰程度在允許的范圍內，使煙氣流動阻力的增大幅度和傳熱能力的降低幅度都在允許范圍內。
　　五、工程方案及節(jié)能效果
　　 （一）某工程基本資料
　　 機組容量：2×600MW超臨界燃煤；
　　 煤種：煙煤；
　　 煙氣露點溫度：～70℃；
　　 引風機入口煙氣溫度：～120℃（THA工況）。
　　 （二）煙氣熱量回收換熱器加裝方案
　　 以下為該電廠加裝煙氣熱量回收換熱器的初步擬定方案。
　　 1.煙氣熱量回收換熱器布置位置
　　 煙氣側：在引風機和脫硫塔煙氣進口之間的水平煙道上，加裝煙氣熱量回收換熱器，煙氣溫度降低32℃后再進入煙氣脫硫塔。根據計算，布置煙氣熱量回收換熱器位置處的煙道截面積需達到108m2（12m×9m），換熱器長度約3m；為了與煙道配合，需要在煙氣熱量回收換熱器進出口設計煙道過渡段。
　　 水側：在機組高負荷工況，#6低壓加熱器進水溫度高于70℃，煙氣熱量回收換熱器與#6低加并聯(lián)運行；在低負荷工況，煙氣熱量回收換熱器與#6低加串聯(lián)運行。
　　 2.煙氣余熱回收系統(tǒng)流程圖（見圖2）。
　　 3.熱力計算結果（見表1）。
　　 （三）節(jié)能效果
　　 根據上述理論計算結果，加裝煙氣余熱回收換熱器，可達到降低機組煤耗～1.5g/kWh，減少脫硫塔耗水30t/h的節(jié)能節(jié)水效果。
　　六、結論
　　 根據理論研究和工程實例表明，安裝煙氣余熱回收裝置，可以提高全廠的熱效率，增加發(fā)電量，降低煤耗；回收的煙氣熱量愈大，發(fā)電量增加愈多、節(jié)煤量愈大。然而回收鍋爐煙氣的余熱也不是隨意的，都有一定的限制，排煙的溫度不能夠降得太低；過分追求低的排煙溫度和凝結水的溫升，容易造成低溫生煤器的腐蝕或者設備的高造價，這一點必須引起充分的注意。盡管這樣，如果能夠很好地利用限制之內的余熱，不僅對電廠的經濟效益有很大的提高，而且響應國家節(jié)能減排的政策，為社會環(huán)境作出一定貢獻。
　　
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