摘要：隨著經濟的不斷發(fā)展，人們對能源的需求越來越大。能源作為人們生活工業(yè)發(fā)展的基礎，需要給予充分的重視，目前來說能源緊缺的問題越來越嚴重，供需矛盾突出，余熱回收節(jié)能降耗是能源回收的主要手段和方式。文章對煙氣余熱回收系統(tǒng)的優(yōu)化改造進行了探討。

關鍵詞：煙氣余熱回收系統(tǒng)；能源需求；能源緊缺；節(jié)能降耗；能源回收 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK115 文章編號：1009-2374（2016）09-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.044

煙氣余熱回收對于煤、氣、燃油鍋爐來說是一項專用裝置，通常安裝在鍋爐煙口或者煙道中，煙氣余熱回收裝置四周管箱，中間隔板將兩側通道隔開。在煙氣余熱回收裝置進行工作時，高溫煙氣通過煙道對熱管有一個具有向上力道的沖刷作用，這種情況下會造成熱管的大量吸熱，煙氣放熱的溫度就會下降，熱管吸收熱量的情況會造成右端的空氣或者是水受熱造成一個逆向的沖刷問題，熱管放熱，空氣或者水就會大量吸熱造成溫度急劇上升，這種情況下需要保證的是余熱回收器出口煙氣溫度也應保證不低于露點。

1 煙氣余熱回收的重要性

余熱資源，顧名思義就是在尚未回收的部分能量，有可能進行重復利用和回收，余熱資源具有非常大的潛在能量，是在天然氣、煤、石油以及水力之后的另一大常規(guī)能源，并且具有無污染性等特點，余熱資源經過回收利用可以用于驅動機械、發(fā)電以及制冷和加熱等。

據(jù)統(tǒng)計，我國煤炭總量的50%都消耗在火力發(fā)電中，在火力發(fā)電的總能源消耗中排煙損失是電站鍋爐熱損失中的主要損失形式，大約占到5%～8%，占鍋爐總熱損失的80%或更高。排煙的熱損失對于電廠的工作有多方面的影響，其中最主要的是鍋爐的排煙溫度，數(shù)據(jù)表明排煙溫度每升高10℃，排煙熱損失增加0.6%～1.0%，發(fā)電煤耗增加2g/kWh左右。目前我國的火電機組運行情況下，鍋爐的排煙溫度很高，通常保持在125℃～150℃，所以排煙的高溫中具有非常大的余熱能源，并且排煙溫度較高是一個普遍存在的問題，由于排煙溫度的問題造成了不可忽視的能量損失，如何降低電站鍋爐的排煙溫度并有效利用是一個長久以來研究的問題。解決這個問題需要對環(huán)境的限制有所突破，不斷實現(xiàn)低溫省煤，在目前的工作應用中低溫省煤器已經有所應用，但還是存在一定的阻礙問題，其中包括硫酸的腐蝕或者潮濕等問題，這就需要我們不斷加快研究和完善，解決應用中的問題，從而更好地實現(xiàn)低溫省煤器的作用和應用。除此之外還有另外一種方式，就是對已經投運的鍋爐采用燃燒優(yōu)化等方式，但是燃燒優(yōu)化的作用較低，降低排煙溫度回收余熱的效率較低，因此這種情況下與原有鍋爐系統(tǒng)獨立的排煙余熱回收系統(tǒng)應運而生，具有很好的節(jié)能降耗的作用。

2 煙氣余熱回收工作原理和回收原則

2.1 煙氣余熱回收工作原理

導熱率高熱管為導熱元件，熱管內部的傳熱方式主要依靠工作液體的氣液相變，熱阻較小，導熱能力較高，經濟性好，比較容易實現(xiàn)冷、熱流體的完全逆流換熱，獲得較大的對數(shù)溫差，煙側阻力小，煙側阻力為20～30Pa，系統(tǒng)簡單，節(jié)能效果顯著。

目前煙氣余熱回收裝置傳導熱量的溫度范圍能夠達到30℃～1000℃。煙氣余熱回收裝置的改善相較于傳統(tǒng)方式更為安全可靠，應用領域越來越廣泛，并且超導熱管的形狀也有了很大的發(fā)展，有較大的靈活性。

2.2 煙氣余熱回收工作原則

把重點放在提高現(xiàn)有設備的效率上，盡量減少能量損失。由于一些熱設備會排出大量高溫煙氣，這種情況下就需要對余熱進行有效的利用，通常采用本設備和本系統(tǒng)進行優(yōu)先利用，常見措施有對燃料進行余熱、提前加熱物體、加入預熱助燃空氣等。對于余熱回收無法在本設備和系統(tǒng)進行利用的情況下可以通過回收來產生熱水或者蒸汽，從而以此來產生動力。余熱分為不同的種類，所以在回收的過程中要根據(jù)余熱的特點、排出情況以及數(shù)量、可利用性和介質溫度進行科學的可行性分析，從而根據(jù)余熱的特點最大限度地進行回收，科學選擇余熱回收要用到的設備類型和規(guī)模，一些呈固態(tài)高溫、高低溫液體、冷凝水等必須嚴格根據(jù)相關規(guī)范進行處理，避免因為高壓高熱等問題造成的安全隱患。

3 煙氣余熱回收的主要裝置及特點

第一，煙氣余熱回收的主要裝置中，熱管余熱回收器是常用的設備，該設備具有型號較小、安裝方便、傳熱效率高等特點。這些特點就對熱管余熱回收器的廣泛應用奠定了基礎，另外在功能上熱管余熱回收器基本上保障了相變傳熱，并且能夠在相同負荷條件下擴大流通面積、降低流速、減少管數(shù)、減輕磨損等。

第二，熱管余熱回收器的抗腐蝕能力良好，熱管的傳熱方式是通過管內液體，關閉溫度控制在高于露點，這就使得管壁外不會凝露沾灰，從而提高抗腐蝕能力。

第三，熱管余熱回收器具有很長的使用壽命，并且在出現(xiàn)問題的情況下可以只拆換單根熱管，從而降低了維護成本，單臺使用壽命可達十年以上。

第四，安裝方便。余熱回收裝置是獨立于原鍋爐裝置的，不需要進行大量的改動即可進行安裝和應用。

第五，安全可靠。余熱回收裝置中超導熱管等溫性能好，相較于傳統(tǒng)的方式來說能夠長久地保持傳熱效率，對于鍋爐和窯爐工作不會有影響，并且導熱時不會產生通風阻力或者污垢。

第六，節(jié)能效益好。余熱回收裝置的應用大大降低了能源消耗，統(tǒng)計可得大型工業(yè)窯爐效率可提高10%以上，中小型燃油、燃氣、燃煤鍋爐效率可提高節(jié)能達3%～18%。

第七，投資回收期短。這種余熱回收的工作通常投資較大，但是回收期也較短，總的來說表現(xiàn)在8個月左右，余熱資源的應用大大降低了鍋爐消耗率，提高了能源利用率，并且利用冷凝換熱器實現(xiàn)了對煙氣中水蒸氣的汽化，這種汽化大大提高了鍋爐效率，為企業(yè)的效益奠定了基礎。

第八，熱回收機組的運行需要基本冷負荷作為支持，在一個系統(tǒng)中通常包括了熱回收機組和其他單冷機組，兩者相輔相成，熱回收機組收集了冷卻水系統(tǒng)中的熱量，這部分熱量可以用于加熱和工藝熱水等，實現(xiàn)了廢熱利用，避免因為冷凝造成的污染，并且同時減少了冷卻塔的消耗和成本。

4 煙氣余熱回收系統(tǒng)改造

4.1 低溫省煤器進出口煙溫選擇

在夏季高溫的情況下如何保證低溫省煤器的換熱需要在夏季機組額定工況下選擇平均排煙溫度，具體的煙氣溫度要根據(jù)不同布置位置和工程情況進行設置，在低溫省煤器布置處在除塵器前面時為了避免煙氣由于溫度問題造成的結露現(xiàn)象影響到除塵器的正常運轉，需要注意的是排煙溫度控制在高于酸露點溫度。

4.2 凝結水取水方式

在低溫省煤器的凝結水溫度上要進行控制，在回熱系統(tǒng)中不能取得合適溫度凝結水的情況下可以采取兩種情況：一種是從一低加入口取水與熱回水的部分進行混合；另一種是從兩級不同的低加入口取水并混合至合適的溫度。

4.3 凝結水分水系數(shù)優(yōu)化

凝結水分水系數(shù)在低溫省煤器的凝結水溫度確定的情況下會對經濟性和煤量消耗產生影響，通常情況下，分水系數(shù)越小，節(jié)省標煤量越高，同時低溫省煤器的換熱面積也會增加，這就需要根據(jù)兩者的增加幅度對凝結水分水系數(shù)進行優(yōu)化，確定科學合理的分水系數(shù)。

4.4 低溫省煤器布置

4.4.1 低溫省煤器的安裝通常在除塵器入口前、空氣預熱器出口位置的煙道上，這種不僅能夠減小飛灰比電阻同時降低鍋爐排煙溫度，對于除塵效率來說也有相應的提高，減少污染物的排放。除了這些優(yōu)勢之外，還有一些問題就是由于控制煙溫在酸露點之上，導致不能充分利用煙氣余熱，增加了除塵器內堵灰的可能性。

4.4.2 低溫省煤器的位置通常在脫硫塔入口前，也是引風機出口的位置，這個位置能夠保證在低溫煙氣冷卻后避免對引風機等設備的腐蝕直接進入脫硫塔，并且更有效地利用了煙氣余熱，低溫省煤器在脫硫塔前設置還有一個優(yōu)勢，能夠減少煙氣蒸發(fā)的水耗，同時減輕了換熱管束的磨損和堵灰問題。

4.4.3 低溫省煤器布置常見的串聯(lián)兩級的設計方式，通過低溫省煤器的兩級串聯(lián)，這種布置方式對于電除塵的效率有很大的提高，并且能夠延長布袋除塵器的壽命使用，這種方式能夠對煙氣的熱能充分利用，但是低溫省煤器的系統(tǒng)較為復雜，工程的要求較高，并且成本也較高。

4.5 防腐蝕方式

在煙氣回收裝置中，由于凝結水溫度在進入低溫省煤器時較低，容易導致低溫省煤器煙氣出口側管束壁面溫度將低于煙氣酸露點，這就容易產生低溫腐蝕現(xiàn)象，如何避免或者減緩這種腐蝕現(xiàn)象可以從以下兩個方面進行優(yōu)化：

4.5.1 材料上采取耐腐蝕材料，例如采用ND鋼等，除此之外還可以在材料的應用上盡量留取一定的腐蝕量，從而減緩腐蝕，延長設備使用壽命。

4.5.2 氟塑料煙氣余熱回收換熱器是一種新型的耐腐蝕熱交換設備，氟塑料煙氣余熱回收換熱器廣泛應用于航天、航空、化工、醫(yī)藥、冶金等領域中。常用的氟塑料余熱回收換熱器的材料有可熔性聚四氟乙烯（PFA）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）。氟塑料換熱器主要用于工作壓力為3～4MPa、工作溫度在200℃以下的各種強腐蝕性液態(tài)介質，如硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、醋酸和茍性介質等溶液的冷卻或加熱。

5 結語

綜上所述，通過余熱回收系統(tǒng)的應用和不斷優(yōu)化，充分利用了鍋爐排煙的余熱，對于汽輪機組的運行效率和高風機的運行效率也有所提高，對于冷卻水的應用來說有所減少，我們已經取得了一定的回收效果，但是仍需要不斷總結工作經驗吸收國內外先進理念，從而更好地節(jié)約和利用能源。

參考文獻

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作者簡介：趙春鋒（1982-），男，江蘇南通人，上海中芬新能源投資有限公司工程副總監(jiān)，中級工程師，研究方向：工程項目管理和組織。

（責任編輯：王 波）