燃煤锅炉烟气余热回收利用研究

燃煤锅炉烟气余热回收利用研究
摘要：在我国社会经济和科学技术不断提升的大环境下，我国坚持走可持续
发展道路，然而电力企业开发了一种从燃煤锅炉烟气中提取部分水蒸气及其潜热
的先进余热回收技术。

回收水质量高并且不含矿物质，可以用作几乎所有工业过
程的补充水。

该技术进一步发展成为两设计阶段，适用于火力发电厂的烟气应用。

关键词：燃煤锅炉；烟气余热；燃烧效率
引言
火力发电厂锅炉主要是为人们日常生活、生产等提供稳定的电力，并且在强
调节能减排的情况下，火力发电厂锅炉生产尚未完成该目标，这样也阻碍其发展
进程。

基于此，如何将烟气余热利用技术应用到火力发电厂锅炉尾部烟气中，成
为重点解决和研究的一项内容，根据实际情况，选择合适技术方案，以此有效提
升企业节能减排的效果，提升火力发电厂锅炉生产的效益，更为后期的发展，提
供了坚实的基础。

1TMC工程技术原理
废气在纳米多孔陶瓷膜管的一侧流动，另一边是冷锅炉补给水流动反流。

烟
气中的水蒸气通过内部分离膜层（60～80Å空隙大小），然后通过中间层（500Å
空隙大小），最后通过基板（孔径0.4ｎｍ）。

烟气中的其他气体成分被冷凝液
阻止通过烟膜。

凝结水及其潜热与冷锅炉补给水结合，帮助在进入锅炉给水箱或
除氧器之前提高其温度。

在TMC单元的水边保持一个小的真空空间，以防止由于
液体压力头引起的水回流，并为水通过膜提供额外的驱动力。

然而，需要一些改
进来降低模块成本、安装成本，提高可维护性，能够满足企业的经济性，特别是
对于利润丰厚的改造锅炉市场，需要更加紧凑和用户友好的设计。

对于现场实际
应用的TMC设计考虑了以下关键因素：更高容量的模块化设计减少了每单位烟气
流量所需的模块数量，从而可以扩展到更大的回收处理系统。

采用通过利用向上
的废气流和向下的水流来降低占地面积要求的设计。

这种设计允许将ＴＭＣ直接
安装在锅炉顶部，从而也降低了管道系统和安装成本。

改进管束设计，以便更有
效地利用膜表面，从而减少所需的管子数量。

将TMC模块配置到一个外壳中，以
便预组装模块、电气、管道和组件。

这降低了安装成本，并允许在不完全拆卸TMC容器的情况下进行模块维护。

2余热锅炉安全问题
（1）自动控制系统安全问题。

余热锅炉自动控制系统是余热锅炉安全运行
的关键，余热锅炉要充分对各类报警、超压自动排空、给水量三冲程控制、自动
排污、连续排污等锅炉的程序和硬件设施的进行设计和安装，保证余热锅炉的正
常运行。

余热锅炉在设计锅炉控制系统时，应设有锅筒水位报警系统（高、低水
位报警信号须能区分）、锅炉蒸汽压力超压报警系统、锅炉连续给水自动控制系统、锅炉蒸汽温度检测显示报警系统、烟气温度检测显示等。

锅炉连续给水自动
控制系统一般选用水位三冲量自动控制系统，利用锅筒水位、给水量和蒸汽产量
三个参数进行锅筒水位调节。

锅筒水位高、低报警：当锅筒水位达到高于+50mm
或者低于-50mm时，触发报警，自动控制系统自动调节给水系统（给水阀）。

锅
炉蒸汽压力超压报警系统：设计运行压力2.5MPa，当锅筒压力达到2.55MPa触发
超压报警，当压力达到2.58MPa时，程序自动控制排空阀对空排汽卸压。

（2）
负压运行问题。

在硫化锌精矿沸腾焙烧制酸工艺中，系统的负压值是一个关键的
指标。

在沸腾焙烧制酸工艺中要尽量降低烟气系统的阻力，保持系统稳定运行的
负压值。

烟道、余热锅炉上金属粉尘沉积和烟气管道复杂直接导致烟气阻力增加
负压不足，清灰工作不及时会造成锅炉0压或正压运行。

3烟气余热回收技术
3.1温差发电技术
两种不同金属材质的导线连接在一起，组成闭环回路，当加热导线连接处其
中1个节点时，回路中产生电流；将2种不同金属材质的导线连接在一起，另一
端保持开路状态，当两端产生温差时，开路中产生电动势，这种效应称为赛贝克
效应。

温差发电技术就是利用热电材料的塞贝克效应实现热能到电能的直接转化。

因成本限制，温差发电技术一直局限于军事和航天领域，由于其对低温余热的利
用潜力而被逐渐完善开发，目前发达工业国家已经开始研究温差发电技术对低品
位余热、废热的回收利用技术。

目前，对温差发电技术的研究集中在基础理论、
热电材料制备和发电器理论模型等方面，这一技术还可以和供热供水系统进一步
结合，大幅提高能源的利用效率。

3.2储能技术
（1）压缩空气的储能技术。

压缩空气的储能技术是指在能耗非峰值时段，
利用多余的能量驱动压缩机将空气储存在容器内，在能耗峰值时段，储存的空气
驱动发电机发电。

压缩空气储能的技术储能效率可达70%，运行周期较长，可以
灵活调节1个工厂或地区的能源消耗情况。

但是，目前相关技术在锅炉烟气余热
回收中投入使用的案例较少，而且储能设备造价高昂，经济效益较弱。

（3）潜
热储能技术。

该方式是利用物质发生固-液相变的相变潜热进行储能，因此具有
较高的储能容量。

用于潜热储存的原介质有磷酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、氟化物、氯化物以及氢氧化合物的低共熔混合物，根据实际工况的温度，选择不同的储热
介质。

目前，相变储能技术在工业领域中已有实际应用，但是这项技术由于存在
相变过程，存在传热效率较低、导热性能较差等问题。

（3）热化学储能技术。

热化学储能技术是先利用吸热反应储存能量，再利用放热反应释放能量。

这种系
统与潜热储能系统同样具有在恒温下存储、释放能量的优点。

热化学储能系统不
需要绝缘的储能容器，但其反应装置复杂、精密，必须由经过训练的人员进行仔
细维护，只适用于较大型的系统。

4余热利用技术发展趋势
余热利用技术在火力发电厂锅炉尾部烟气中，可以根据实际情况，通过利用
合理的方式，对锅炉进行设计和改造，有效降低烟气的排放温度，这样可以使大
量的中低温热能收回，并且提升其利用效率，以此保证良好的生产效益。

同时，
在降低排烟温度的时候，还可以根据实际情况，保持金属受热面壁的温度处于温
度较高的状态，以此避免漏酸点产生腐蚀区域以及堵灰区域等现象的产生，锅炉
设备的维护成本也会有所下降。

另外，火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术通
过不同的技术方案，可以保证换热器金属受热面最低避面温度满足生产的需求，
并且可以根据实际情况处于可控可调的状态，也促使双循环壁温可以根据实际情
况，余热回收装置做出适当的调节，这样可以满足锅炉生产燃料以及传热负荷的变化，烟气温度和避免温度之间处于平衡的状态，进而避免产生高温能量消耗，加强现有能源的利用。

但是，在火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术应用的时候，还是会面临着一些问题有待解决，需要不断加强研究和优化，促使技术得到更好的发展。

结语
根据以上的综合论述，可以知道节能降耗、强化资源利用效率等是当今社会发展的重点，从火力发电厂发展的角度来说，锅炉烟气余热得到充分的利用，不仅可以实现良好的生产效益，也紧跟社会发展的脚步。

但是，火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术在应用的时候，切记一定不能盲目，需要根据情况，采取合理的方案，加强对各项资源的整合，进而为提升经济效益提供支撑。

参考文献
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