电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化

马震

摘要：近年来，伴随着科技的不断发展与提高，能源资源的开发日益增多。中国大部分的城市都以电站的燃煤为主，因为电站的燃煤是其最重要的发电设备。一座大电站的锅炉所消耗的热能占到一成。因此，对电站锅炉的余热进行深度利用，并对其尾部的受热面进行回收和利用，具有很强的实际意义。

关键词：电站锅炉；余热；深度利用；尾部受热；综合优化

电站的余热损耗，目前最好的办法就是将一个叫做换热器的“低温供应器”装到风箱的排气通道里。区域供暖锅炉优化的完整方案包括在原有锅炉的传统旋转式空气加热器之后添加一个新的前空气加热器。该技术的核心目的在于促使液滴内的气体发生凝结，降低在液滴内的热量传递，从而达到高效、低能耗、低排放的目的。

一、电站锅炉余热的优化利用

1.1电锅炉锅炉房余热系统存在的问题

机组运行后，大多数的热能可供使用，但也有相当一部分的热能会被排放出去。首先，对余热回收体系进行了改进。余热系统会把还没有燃烧干净的燃料排出。在排放完之后，大部分的燃料没有经过任何加工，仍然维持着原来的样子。这种洁净的自然能源在未经加工的情况下，会对生态系统带来极大的危害。但其碳排放高，能耗低。其次，运行厂房锅炉出口设备的设计存在故障，这意味着大量热量无法合理利用，这仍取决于后续解决方案。

1.2余热系统的优化

（1）空气预热器的改造

在余热的循环使用中，风源是最主要的一种。因此，在对余热回收系统进行优化时，最重要的目标就是将其替换成空管。总体而言，在电站中设置冷风加热装置，可以更好地发挥冷风加热装置的作用，增加热能及电能的利用。在操作过程中，这种设备能够加快尾气的降温速度，增加二氧化碳的利用率，减少燃料的消耗量。这样，在控制的废空气流动系统中，加热器的效能增加，加热器的温度下降，可以使总的热使用效能增加到某种程度。炉温的调控直接关系到烟气的降温速率及余热的利用寿命。因此，要达到最优的温度，就必须在运行期间进行动态调整。在电站中，通过对烟气的温度进行监测，既可以实现对烟气状态的有效监控，又可以节约很多能量。另外，采用温控方式，对电源进行适当的调节，可使系统的总体能耗得到进一步的提升。

（2）烟气处理

煤燃烧产生的烟气对周围的空气质量有很大影响。尾气在没有经过硫化和预处理的情况下，会在尾气中发生特殊积累，从而造成严重的环境污染。尾气中包含了大量的含硫化合物，硝酸盐，以及大量的碳源等对人体健康造成危害。其对电站自身及周围环境造成的危害不可忽略。新厂房将持续排放尾气，以降低污染。另外，为了降低烟气与周围大气的温差，在燃煤锅炉排烟系统中引入了步进加热器。同时，在传热过程中，传热过程中的温度差降低，传热过程中的传热损耗也随之降低，从而大大降低传热损耗。对锅炉的燃烧器进行了优化设计。

二、电站锅炉尾部受热面余热系统优化

2.1优化的原因

随着社会的不断进步，所有的产业都需要用到电。煤炭和电力的装机容量也在每年增长。其结果是，发电站需要大量的能量，并需要更多的燃料。发电后，由于已有的能源很难回收，加之电价的提高，使得电站面临着很大的困难和压力。现将电站优化方案列入了全国规划。要实现最大限度的节约能源，就必须关注电站各个工序，尤其是对锅炉后端的加热表面进行优化。在用锅炉的时候，大部分的热量都是来自于它的后部的换热器，但是大部分的热量都是在它的内部被大量的消耗掉的。而那些被烧掉的热能就不能被回收了，而且还会让火力发电站的锅炉变得更差，造成了大量的资源被浪费。为此，应该针对于电站尾部的实际受热部分进行综合的优化和完善。将尾部废物排气进行有效的处理，应利用热力学原理对能量问题和功能关系予以计算，与此同时要对相关的方法予以优化和确定。在真正的对尾部进行高效的优化过程中，有关工作人员应着重于对换热器的品质的控制，以增加换热效率，降低热损失，增加能量利用和汽轮机效率，并进一步完善热转换系统。在此基础上，改进后的废气治理体系，提高了废气的通量，提高了废气的能量利用率。这对于改善资源利用率至关重要。

2.2优化的综合考虑

有关工作人员应当注意冬季气温差异问题，对其进行最优、高效地使用，尤其是对其进行重点关注。由于改善了余热最优级别，因此对温度进行了有效的控制，并采用了一种新的方法来控制效率。周围的温度对其的作用很大，引起的反应也各不相同。在外界温度过低时，可能会造成加热器卡死等不良状况。加热炉一坏，就会引起一系列的装置失效，进而引发一系列的事故。这就会对能源的利用造成很大的不利，甚至会造成整个体系的瘫痪。外部环境温度会直接影响到内部温度变化的效率，所以，有些位于北方寒冷地区的电站会利用空气加热器等设备来提高锅炉的外部温度，同时节约并热量的使用。因为机组的安全性能直接关系到机组的使用寿命，所以必须保证机组的温度稳定，提高机组的能动性，并保证其正常工作。尾气中含有许多有毒有害物质，需要对其加以有效的治理，以维护环保及设备运行的稳定。烟气钻进及设备内的结构与特性的优化对设备的运行有较大的改善作用。而中国目前正加大对能源的使用与环保的力度，因此，废气排放的优化显得尤为必要。总之，我们应重点分析和解决优化系统框架内的问题，无论是碳控制、单个排气口的设置，还是热交换器和热交换器温差的控制。

2.3锅炉尾部排烟余热的利用

常规的人工加热方式是在锅炉后端受热面上进行，在较长时间内，烟气一直向空气中排出，不但对周围的空气质量产生很大影响，同时还会导致烟气温度明显下降。电站的炉子里的排气是很热的，一般都在100度以上；为使电站能更好地发挥其效益，必须将煤气锅炉的余热进行回收与利用。在此阶段，若能有效地利用余热，则可为输气管线带来较低的经济性。锅炉排气的余热能够对冷凝水进行充分的加热，生成的水蒸气进入到后续的汽轮机中进行工作，从而增大了整个电站的出力，从而有效地提升了系统的能源利用率。用低温风加热器来降温，一般能降温约30℃。此外，利用废热加热再生系统中的冷凝水不仅有助于减少再生蒸汽的提取，而且有助于实现发电站节能减排的目标。

2.4新型电锅炉尾部受热面系统优化

为了优化新厂用锅炉的后加热系统，应使用严格的分级系统，使用空气加热器，包括低温空气加热器、主空气加热器和高温空气加热器。烟气流经低温过热器后，热交换在低温加热器的影响下进行，随后是高温加热器和经济加热器，它们位于单独的尾管中，必须平行布置。最后，废气进入主尾烟囱，经过主空气加热器、低温空气加热器和低温加热器，经脱硫后进入大气。由空气加热器加热的温度空气最终与煤粉完全燃烧。新的优化配置进一步提高了煤粉的燃烧率，减少了换火过程中的损失，并显著优化了空气加热器和锅炉的换热过程。

结语

因此，要根据电站尾段的具体情况，进行全面的优化与改进。将尾部废物排气进行有效的处理，必须运用热力学理论分析其能耗问题及函数关系，并充分利用尾气中的能源，这是提高资源效率的关键。

参考文献

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