马俊青 王继选
河北工程大学 056038
摘要：烟气余热，是现代工业领域亟待提升研究和探索的重要内容。本文以烟气余热耦合利用效率为主要研究对象，针对燃煤电厂烟气余热利用问题进行多层次、多内容、多维度的分析和论述，提出利用烟气余热提升热泵系统驱动成效的建议和举措，助力相关领域的从业人员，给予力所能及的帮助和支持。
关键词：燃煤电厂；热泵系统；节能环保
引言：
随着我国能源需求的进一步增加，如何在现有的发展进程中，提升对于传统能源的利用效率，成为行业关注和研究的重要议题。以燃煤电厂为例，借助烟气余热的能量，为相关热泵系统提供重要的动力，有效实现能源的二次利用效率，可以进一步满足当前燃煤电厂的发展需求，从而促进行业的发展和蜕变。
一、燃煤机组热力系统模型构建
燃煤机组热力系统主要包括锅炉系统、烟气治理系统、汽轮机系统以及热力系统。通过对热力系统进行研究和分析，探索一种新的余热利用模式，能够实现现有能源利用效率的提升和改善。其核心原理是以吸收式热泵系统为核心，有效将锅炉旁路的烟气热量吸收，然后为热泵的运行提供驱动力。热泵蒸发器借助脱硫塔实现烟气以及相关热量的吸收，借助泠凝器有效实现冷凝水的回流，提升对于热量的吸收。根据以上原理，建立水气循环体系，能够从煤粉燃烧的过程中，提升能热的利用效率，特别是锅炉设备中的燃烧器、炉膛、预热器等，能够最大程度将热能进行吸收和利用。借助AspendPlus软件，对燃煤机组热力系统进行建模，确保热力系统的有效构建，并设定HeatX模块为模型热力值验证模块。通过构建烟气污染排放系统，能够精准了解到系统中烟气污染问题的特征和具体状态，能够为后续系统改进提供重要的参考。
二、低品位耦合提质利用热泵系统的可能性分析
众所周知，根据能量守恒定律，理想中的热泵循环模式，可以忽略设备机械作用以及其他不利因素的干扰，能够实现热力系统的平衡。即热力吸收器换热量与冷凝器换热量之和等于蒸发器换热量和发生器换热量之和。以吸收器热泵供热量与冷凝器的释放量进行研究，探索烟气热量吸收效率。通常，I类热泵的COP控制在1.5到1.7左右，并且能够将40摄氏度到15摄氏度之间的废热源进行吸收，并对20摄氏度到50摄氏度的冷凝水进行加热，提升冷凝水的温度。相关能量经过回收后，能够再次提升利用效率。根据冷凝器的热量吸收值，能实现燃煤需求的有效减少，并在节能环保领域起到良好的改善作用。低品位余热耦合提质，是燃煤厂需要强化和重视的研究方向，借助现代化的余热控制策略，能够对燃煤长热力系统进行深层次的分析和探索，结合对于软件端设定的相关模型，探查余热二次利用方案的可行性和应用价值，降低对应的风险和成本，提升燃煤长热能的综合利用成效[1]。
三、低品位余热耦合提质利用热泵系统节水减排作用评估
在进行热泵系统节水减排作用的评估工作时，需要深层次了解系统的节能减排能力，尤其是针对以下几点进行详细研究。其一，热泵系统的蒸发器，主要是从循环水系统烟气余热，促使循环水温度有效降低，减少了冷却塔蒸发法的实际消耗。其二，热泵系统借助脱硫塔吸收多余热量，从而降低了烟气的温度，并促使烟气中水蒸气发生冷凝现象，有效将烟气中水分进行回收。其三，在热力系统中，旁通烟气释放热量后，极有可能会出现温度的快速降低，最终与主流烟气汇合后，进一步降低除尘器与脱硫塔的烟气温度，既控制了除尘器与脱硫塔的温度，同时也提升了除尘效率与脱硫质量，降低脱硫水耗。其四，在脱硫塔中布置低温换热器，能够取得冷凝水的同时，也能够将脱硫塔中的三氧化硫等物质进行清除。通过以上内容的设计和优化，能够在热泵系统中达到相应的节能成效，一方面，进一步将烟气中的污染物进行控制，降低污染物的影响范围，起到改善烟尘的作用，另一方面，借助多种冷凝举措，有效控制余热的排放数量，能够提升热能的二次利用成效，符合当前行业对于能源利用的基本要求，能够实现节能减排的目标[2]。
四、低品位余热耦合提质利用热泵系统影响因素分析
以乏汽-烟气余热耦合提质为目标，利用热泵系统进行热量控制以及COP温度监测工作时，能够发现随着烟气热量的增加，同时会引发系统热能控制压力以及COP的增加，并且在280摄氏度后，导致COP到达温度监测的极限，甚至会影响设备的使用。因此，在对温度控制策略中，需要了解烟气温度对管道材料的实际影响，尤其是管道材料温度越高，对于材料的性能要求也会同步增加，需要明确对应的控制区间。一方面，材料耐温性越好，对应的材料成本会进一步增加，同时提升燃煤产业的生产成本，为后续的管道材料升级带来前所未有的压力和障碍，另一方面，根据软件端口设定的温度控制保准，COP的监测极限控制在280摄氏度，能够实现最大的热能控制效率，从而减少相应的浪费和能源损失。综合其他因素的影响，确定烟气温度为280摄氏度，作为热力系统余热控制的最佳温度。热力系统的热量，大多会根据冷凝口的温度变化而变化，并且与冷凝水抽水位置相关。因此，为了进一步提升冷凝水温度，需要对热泵制热量以及COP进行控制，强化热能系统中的冷凝水加热系统，以及净化系统。以冷却塔入口为例，设定温度为31度，经过蒸发器的热量回收，控制相应的温度，并将多余热限制在冷凝水中，进一步实现冷凝水的有效吸热，提升系统的热能吸收比重，控制了热能的传递程序，进一步保障热能的利用效率。
结论：
综上所述，通过对燃煤厂的烟气余热问题进行研究和分析，提出一种新型余热耦合提质利用热泵系统的方法，既能够实现能源综合利用价值的提升和改善，将多余能源进行有效转化和利用，同时也能够降低现有烟气中的颗粒数量，能够最大限度起到环境保护的作用，为燃煤电厂后续的生产作业提供了有效的帮助和支持。
参考文献：
[1]安美燕,赵心蕊,徐震原.工业余热回收的耦合压缩-吸收式高温热泵循环[J/OL].上海交通大学学报:1-10[2021-03-22].
[2]李军烁,沈成喆,魏书州.凝汽机组余热余压梯次利用耦合供热系统研究[J].热能动力工程,2020,35(09):10-15.