余熱鍋爐煙氣余熱利用探討

摘 要： 為了提高余熱鍋爐的余熱利用率，降低排煙溫度，節(jié)能措施從最初的在鍋爐尾部裝設(shè)低溫加熱器，到擴大低壓省煤器，凝結(jié)水先經(jīng)擴大低壓省煤器，煙氣溫度降到100°C以下。隨著燃氣輪機機組容量的增加，排煙溫度越來越高，為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，文章提出了煙氣余熱深度利用系統(tǒng)的措施。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；煙氣余熱深度利用系統(tǒng)；探討

引言

為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱，降低煙氣溫度，文章在擴大低壓省煤器的基礎(chǔ)上，采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)的措施，提高余熱利用率。

1 擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器降低鍋爐排煙溫度

最初的小容量燃氣輪機機組（如6B），經(jīng)余熱鍋爐主煙囪排入大氣的煙氣溫度高達120°C。隨著節(jié)能利用的大力提倡，為了再進一步利用鍋爐尾部的余熱，降低煙氣溫度，提高鍋爐余熱利用率，通過在余熱鍋爐尾部擴大低壓省煤器的方法，使得煙氣溫度降到90°C以下。

2 采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)

煙氣余熱深度利用系統(tǒng)是指，在余熱鍋爐之后設(shè)置深度利用煙氣換熱器，對余熱鍋爐尾部的低溫煙氣的余熱進行深度換熱，提高凝結(jié)水的溫度，同時，采用吸收式熱泵技術(shù)向外供熱，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。燃機排放煙氣經(jīng)深度利用后，煙氣中的水份凝結(jié)回收，煙氣更加清潔，降低煙氣排放污染，節(jié)能，環(huán)保，對提高系統(tǒng)的綜合利用效率有重要意義，尤其在熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)中。

3 煙氣余熱深度利用的方法

文章主要探討如下兩種煙氣余熱深度利用的方法。

3.1 煙氣余熱深度利用方法一

這種方法是將HRSG尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣經(jīng)過HRSG主煙囪底部排出后，用引風機引入煙氣深度利用換熱器內(nèi)進行換熱，將煙氣降到36℃左右再經(jīng)煙道返回HRSG主煙囪進行對空排放；大約28℃左右的冷卻水在換熱器內(nèi)加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統(tǒng)進行熱量回收。

采用了煙氣余熱深度利用系統(tǒng)后，煙氣成分遠遠優(yōu)于達標數(shù)值，方案如下：

（1）余熱深度利用系統(tǒng)是將鍋爐尾部的低溫煙氣從鍋爐主煙囪下部引入引風機。鍋爐主煙囪采用兩段式結(jié)構(gòu)，下部支撐在混凝土基礎(chǔ)上，上部煙囪坐落在專門設(shè)置的主煙囪鋼架上。上部和下部煙囪之間采用膨脹節(jié)連接吸收煙囪熱膨脹，以滿足下部煙囪開孔要求及上部煙囪的支撐，保證煙囪的整體強度要求。

（2）余熱深度利用系統(tǒng)煙氣換熱器擬采用臥式布置，檢修或更換換熱面時，可以從側(cè)面移出。臥式方案更有利于換熱器熱面的支撐和懸吊，對于煙氣中的凝結(jié)水收集方便，如采用立式布置則上部的凝結(jié)水會流經(jīng)下部的受熱面，加速下部受熱面的腐蝕，并使受熱面的吊桿暴露在具有低溫腐蝕的煙氣中。

（3）在煙道式深度利用受熱面的底部設(shè)置凝結(jié)水收集口對煙氣中的凝結(jié)水進行回收。

（4）煙氣余熱利用后的低溫煙氣（約36℃）返回原煙囪進行排放，余熱深度利用排氣煙道進入鍋爐主煙囪中部，煙囪出口消音器所用材料具備防止煙氣低溫腐蝕的能力。

（5）由于余熱深度利用后的排氣溫度比較低，為防止煙囪的低溫腐蝕，煙囪內(nèi)壁要采用玻璃鱗片環(huán)氧樹脂漆。

（6）煙氣經(jīng)深度利用后，煙氣中的水份進行凝結(jié)回收，煙氣中的水份含量很微小，大大降低了煙囪的低溫腐蝕情況。

（7）以9F等級的燃氣輪機為例，由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備增加如表1。

（8）該方案的優(yōu)點是共用煙囪，但煙氣管道連接復雜。

3.2 煙氣余熱深度利用方法二

這種方案采用將余熱鍋爐尾部大約90℃左右的低溫熱煙氣在余熱鍋爐主煙囪底部排出，經(jīng)引風機送入煙氣深度利用換熱器內(nèi)進行換熱，煙氣降到36℃左右直接經(jīng)專門設(shè)置的排氣煙囪進行對空排放；28℃左右的冷水在換熱器內(nèi)加熱到38℃左右進入吸收式熱泵系統(tǒng)進行熱量回收。

這種方法基本同方法一，不同之處是將煙氣排入煙氣深度利用換熱器小煙囪進行排放，小煙囪內(nèi)壁采用玻璃鱗片環(huán)氧樹脂漆，以防止煙囪的低溫腐蝕。在小主煙囪頂部煙囪內(nèi)壁設(shè)不銹鋼內(nèi)襯，以滿足由于鍋爐排煙溫度的降低造成煙囪頂部的冷凝。

主煙囪隔離擋板要求關(guān)閉嚴密，具有快開、快閉功能，所用設(shè)備材料等具備防煙氣低溫腐蝕的能力。煙囪隔離擋板門安裝在煙囪的煙氣排出口上。

該方法的優(yōu)點是將余熱鍋爐和煙氣余熱深度利用系統(tǒng)完全分離。從安全造價等方面考慮，這種方法不但有效的利用了余熱，NOx的排放濃度也大大的降低了，隨著環(huán)保指標的嚴格要求，用這種方法可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫銷裝置的方法。

由于煙氣余熱深度利用而帶來余熱鍋爐主煙囪等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備增加如表2。

4 結(jié)束語

對于擴大余熱鍋爐尾部低壓省煤器和采用煙氣余熱深度利用系統(tǒng)兩種方案，前者，方法較為成熟，廠家也有一定的業(yè)績。后者由于設(shè)備和鋼材增加造成的成本增高，還沒有被廣泛采用，但隨著國家環(huán)保指標的嚴格要求，這種方案可以替代在余熱鍋爐煙道增加脫硝裝置的方法，前景樂觀。

參考文獻

[1]徐鋼.電站鍋爐余熱深度利用及尾部受熱面綜合優(yōu)化[J].中國電機工程學報，2013，33（14）.

[2]吳華新.低位煙氣余熱深度回收利用狀況述評[J].熱能動力工程，2012（3）.

[3]吳成軍，馮展管，孫英文.燃煤電站煙氣余熱利用系統(tǒng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（1）.

[4]王加龍，吳靜怡.煙氣余熱深度回收方案及成本最優(yōu)模型分析[J].化工學報，2012（5）.

作者簡介：藺雪莉（1964-），女，籍貫：陜西省西安市，學歷：本科，1987年畢業(yè)于西安交通大學能源與動力工程系，中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院有限公司，職稱：高級工程師，研究方向：從事電廠熱能動力研究工作，近幾年主要從事蒸汽輪機、燃氣輪機、分布式能源等新能源領(lǐng)域的研究設(shè)計。