王贵忠
神华国华永州发电有限责任公司 湖南 永州 425913
摘要：近年来，经济的发展，促进我国科技水平的提升。随着技术水平的快速提升，我国工业锅炉能源利用率有了大幅提升，但是目前的工业锅炉利用率还是较低（仅为60%-70%），很多能量没有得到合理利用而直接排放，造成较大能源浪费。国家也充分意识到了此方面问题，在“十三五”规划中提出了要大力调整能源结构，合理控制能源消耗。本文就锅炉烟气余热利用系统与改进展开探讨。
关键词：余热锅炉；烟气余热深度利用系统；探讨
引言
在日益严峻的能源紧缺条件下，节能降耗己成为火力发电机组的生存之本。对常规的运行系统进行优化和改进，合理利用电厂的余热，提高能源利用水平，能够提高全厂经济效率。由于一般电站锅炉排出的烟气温度都比较高，造成较大的排烟损失。因此，最大限度利用烟气中热量，可以有效减小煤炭的消耗，提高能源的利用率。
1高炉煤气锅炉燃烧特点分析
高炉煤气锅炉在燃烧过程中会产生很多的煤气副产品，产量较大但是回收率较低，直接排放会造成环境污染，如何更高效率的利用烟气余热已经成为钢铁厂最为关注的问题。从相应参考资料中可知，高炉煤气中存在着大量的氮气以及二氧化碳，最主要的可燃成分为CO。一般情况下高炉煤气的着火温度控制在530℃-650℃，低位发热量较低。高炉煤气属于低热值燃料，火焰温度相对较低，锅炉炉膛的温度下降会造成高炉煤气的燃烧不够稳定。现阶段高炉煤气锅炉大多采取的燃烧器都是双旋流平面火焰燃烧器，其具有较好的燃烧性能和较小的阻力，在满负荷运行情况下要相对于其他燃烧器炉前压力下降65%，且具有较好的调节性能，可以为增设省煤器实施余热改造创造较好的条件。但是其还有大量惰性气体，燃烧相对困难并且高炉煤气含硫量相对较少，燃烧时无需考虑腐蚀的影响。在同样的热负荷情况下高炉煤气烟气量较大，烟气流速会因为燃烧产物的容积流量增加而加快，从而造成对流加热面的换热强度增加，并且排烟损失也有所增加，能够利用的余热资源更多。
2利用方式
锅炉烟气余热利用系统在实际运行过程中，方式较为多样:(1)加热凝结水。这是最为常见的余热利用方式，不仅简单易行，还能够在短时间内得到明显的效果，促进锅炉排烟的热损失问题得以有效改善。加热凝结水系统，实现能量转换的目的，也就是促使热能转变为凝结水的热量，为后续利用活动提供支持。(2)预热补充水。除氧器补入系统接收补充水，需要经历一定的时间和管道，如果这个过程中补充水的温度降低到一定程度，将会给除氧器内部温度和压力造成影响，不利于除氧器的正常运行，因此需要确保补充水的温度处在正常状态，可以利用好锅炉烟气余热，实现补充水加热的目标。(3)预热燃料。直接放散问题普遍存在于锅炉运行中，做好燃料预热工作，将能够有效减少能量损耗。这其中利用锅炉烟气余热效果显著，促进理论燃烧温度的提升，可以从一般热风炉烟道废气、高炉炉顶荒煤气进入到管式换热器之中，促使热气能够和净高炉煤气之间达到换热的效果，进而提升整体风温。
3锅炉烟气余热利用系统分析优化
3.1烟气余热利用的基本原则
要充分分析余热资源数量、品位和用户需要，在满足热力学基本原则以及经济有效性的基础上，通过合适的系统最大程度发挥余热的利用率。要尽可能降低热损失。之所以会产生热损失，主要是因为不可逆过程造成的，所以尽量降低不可逆损失是烟气余热利用的基本原则。这就需要降低传热过程的传热温差，防止节流以及摩擦等不可逆损失的出现，同时在数量和质量方面满足用户需要。
在确定余热利用方案前一定要进行充分的系统调研，明确系统自身是否存在提升的潜力，在余热回收之后虽然系统热效率有所提升，但是要明确系统是否可以正常运行。同时也要考虑增设了余热利用装置后可否降低污染排放以及经济效益等等。
3.2烟气余热深度利用方法
这种方法是将HRSG尾部大约90℃左右的低温热烟气经过HRSG主烟囱底部排出后，用引风机引入烟气深度利用换热器内进行换热，将烟气降到36℃左右再经烟道返回HRSG主烟囱进行对空排放；大约28℃左右的冷却水在换热器内加热到38℃左右进入吸收式热泵系统进行热量回收。采用了烟气余热深度利用系统后，烟气成分远远优于达标数值，方案如下：（1）余热深度利用系统是将锅炉尾部的低温烟气从锅炉主烟囱下部引入引风机。锅炉主烟囱采用两段式结构，下部支撑在混凝土基础上，上部烟囱坐落在专门设置的主烟囱钢架上。上部和下部烟囱之间采用膨胀节连接吸收烟囱热膨胀，以满足下部烟囱开孔要求及上部烟囱的支撑，保证烟囱的整体强度要求。（2）余热深度利用系统烟气换热器拟采用卧式布置，检修或更换换热面时，可以从侧面移出。卧式方案更有利于换热器热面的支撑和悬吊，对于烟气中的凝结水收集方便，如采用立式布置则上部的凝结水会流经下部的受热面，加速下部受热面的腐蚀，并使受热面的吊杆暴露在具有低温腐蚀的烟气中。（3）在烟道式深度利用受热面的底部设置凝结水收集口对烟气中的凝结水进行回收。（4）烟气余热利用后的低温烟气（约36℃）返回原烟囱进行排放，余热深度利用排气烟道进入锅炉主烟囱中部，烟囱出口消音器所用材料具备防止烟气低温腐蚀的能力。（5）由于余热深度利用后的排气温度比较低，为防止烟囱的低温腐蚀，烟囱内壁要采用玻璃鳞片环氧树脂漆。（6）烟气经深度利用后，烟气中的水份进行凝结回收，烟气中的水份含量很微小，大大降低了烟囱的低温腐蚀情况。
3.3锅炉烟气余热利用系统的改进策略
为更好实现锅炉烟气余热的高效利用，需要注重从现有应用情况出发，不断改进和优化整个利用系统，这其中要坚持节能效益最大化原则，防止给锅炉燃烧造成不良影响。设计和优化锅炉烟气余热利用系统，是为了实现烟气能量的最大化利用目标，提升能源利用效率的最大化效果。有效推进加热凝结水烟气余热利用系统顺利运行的过程中，需要结合烟气利用的实际情况，设计好梯级热能利用系统，针对不同品级热能加以有效吸收和转化。还要能够确保整个锅炉系统都处在稳定运行状态中，需要关注到锅炉其他受热面的入炉热风温度和传热情况，只有当入炉热风温度保持着较高的状态，锅炉才能够保持着正常燃烧状态。实际优化活动进行中，合理利用能量梯级的烟气余热利用系统，能有效解决余热品位较低能级品味差的矛盾，提升烟气余热应用效果。科学解决热能品位问题，将能够给能量梯级烟气余热利用系统设计和优化工作提供良好的支持。
结语
本文主要分析了高炉煤气锅炉燃烧特点以及余热资源，在此基础上提出了锅炉烟气余热利用系统，同时对其进行了优化分析，可知其具有较好的经济效益和社会效益。
参考文献
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