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摘要：我公司240t/hCFB锅炉运行多年以来，排烟温度一直过高，使得脱硫用水量和锅炉用煤量增加，造成锅炉热效率降低，同时还降低了布袋除尘器的使用寿命。节能环保工作目前作为火电厂的重点工作之一，定温热管技术作为高效的换热技术，已在各电厂得到广泛应用，并取得了良好的效果。本文通过定温热管技术对我公司240t/hCFB锅炉烟气中的余热有效的回收与利用进行了可行性与经济性分析，为后期该项目的实施提供了宝贵的经验。
关键词：烟气余热;烟气温度;定温热管技术;节能
1概况
我公司现有240t/hCFB锅炉2 台，配套2 台50MW的抽凝式汽轮发电机组。锅炉由一个燃烧室、两台汽冷旋风分离器、一个尾部竖井组成，尾部竖井布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空预器。公司现有供热站提供对外用水，供水温度为85-90℃，回水温度为45-55℃，供热站热源采用3 段抽汽进行加热，夏季用汽量约为16t/h。目前锅炉的排烟温度偏高，低负荷时排烟温度为150℃，满负荷为170℃，按平均排烟温度160℃进行设计，拟将锅炉的排烟温度降低到110℃，可以使锅炉热效率提高2.5%左右，从而降低能源消耗。定温热管技术对烟气余热的回收与利用符合国家的节能减排政策要求，具有良好的社会效益和经济效益。
2低温腐蚀的发生机理
锅炉燃料的燃烧为生产提供热能，燃料含水以及燃料燃烧过程中产生的水蒸汽，是锅炉排烟尾气中水蒸汽的主要来源。当燃料含水率较高，锅炉的负荷较低，尾部换热器的冷介质的入口温度较低时，换热面温度会低于烟气的露点温度（45～65℃），水蒸汽在换热面上凝结，对换热器产生腐蚀，且凝结水捕集烟气中的灰粒，导致尾部换热器换热面出现结垢性积灰。此外，由于燃料中含有硫份，燃烧过程中产生SO3，SO3与水蒸汽结合生成H2SO4蒸汽，导致烟气露点温度升高，冷凝水对设备的腐蚀性增加。因此换热设备壁面温度低于烟气酸露点温度，是产生低温腐蚀和低温积灰的根本原因。
3定温热管技术介绍
热管技术：将一根封闭管填充入工作介质后再进行密封，热管的一端为蒸发端，热管的另一端为冷凝端，当热管的蒸发端受热时液体工作介质蒸发汽化（吸热过程），将热量传递到冷凝端，在冷端遇冷后释放出热量后冷凝结成液体（放热过程），液体再流回蒸发端，如此反复循环传递热量。
定温热管技术：可以精确控制热管的壁面温度的热管。通过控制热管内介质的相变温度，实现在不同的热介质温度下，热管具有不同的换热性能，实现在某一设定温度下，热管不进行换热;设定温度之上，热管才开始换热的具有特殊传热性能的热管。
4定温热管技术原理
4.1 技术原理
通过设定换热器的启动温度，控制换热器换热面的壁面溫度始终高于一定的值，当将换热器的该温度值设定为酸露点温度时，可以从低温腐蚀的机理上彻底解决酸/水露点造成的低温腐蚀和积灰问题;在解决低温腐蚀和积灰问题的同时，降低排烟温度，提高锅炉效率，减少脱硫系统用水量，并且恒定经过换热器之后的烟温，能达到保护后续设备的目的。
4.2 关键技术特点
业内人员多年研究，有效解决锅炉低温腐蚀及积灰，可以精确控制换热器的壁面温度高于烟气露点温度。在进一步降低锅炉排烟温度，最大限度地回收烟气余热的前提下，可以保证换热器的壁面温度始终高于烟气的酸露点及水露点温度，从根本上解决了换热器的低温腐蚀及低温积灰的问题。同时，当锅炉负荷波动时，还可稳定锅炉的排烟温度。
因低温换热技术可以解决在低温烟气中的露点腐蚀和积灰问题，可以有效的延长设备的使用寿命;低温换热技术的恒定排烟温度的特点，可以保证低温换热器之后设备运行的安全性。因此，可以通过低温换热技术进一步降低烟气的温度，回收烟气中的热量，达到节能减排的目的。
5定温热管技术应用
通过在锅炉尾部增加节能器，来达到锅炉排烟余热的最大化利用，将排烟温度降低到110℃。在锅炉的空预器之后，除尘器之前的水平烟道内增加一级节能器。通过节能器对供暖回收进行预热，烟气显热通过水路系统返回供暖系统，达到节能减排的目。
6节能效果
（1） 有利于提高除尘器效率。烟气温度降低，相应的降低除尘器烟气通道内的烟气流速，这些因素都有利于提高布袋除尘器的收尘效率，同时还能延长布袋除尘器的使用寿命;
（2） 烟气温度的降低可以减少脱硫系统用水量的消耗;
（3） 定温启动热管可设置启动温度，当烟气温度高于热管启动温度时，热管开始工作，反之则不换热。因此该装置可以很好地控制换热器壁面温度，从而有效躲避低温腐蚀。并且，当锅炉排烟温度发生波动时，可以稳定排烟温度，保证排烟温度不低于100℃。
（5） 热管作为节能器使用，可以很好的将烟气与补水分开，即使设备被损坏，也不会引起补水泄漏进烟气中情况发生。节能器采用旁通方式接入系统，当发生故障，补水可以通过旁通管路直接通过，不影响锅炉的正常运行。
（6） 烟气的流阻以及风机的引风流量降低，降低了风机的轴功率的消耗。
7经济效益
节能量Q=V0×Cp×△T×η÷3600
式中：V0，Nm3/h，为烟气流量;Cp，1.359kJ/（Nm3.℃），为烟气比热;△T，℃，为改造前后排烟温度差;η，0.88，为传热效率。
节约标煤量△G1=Q×3600÷29307
式中：Q—节能量，kw;29160—标煤的热值，kJ/kg;
△G2= △G1×H
式中：Q—节能量，kw;H—年运行有效小时数，小时
综上所述，利用锅炉烟气的余热，按锅炉240t/h负荷计算，将烟气温度从160℃降至110℃计算，节能率2.5%左右，按年运行时间7200h计算，锅炉每年可回收4480.6吨标煤的热量。按标煤的价格300元/吨计算，年节能效益为134.4万元。
参考文献：
[1] 张红.热管技术及工程应用[M].化学工业出版社，2006
[2] 信丹丹.热管技术及在降低锅炉排烟损失中的应用研究[D].东北电力大学.2012.
[3] 周武，向朝晟，李建.火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术[J].东方电气评论，2012，01
[4] 孙海鹏.浅谈热管技术在工业锅炉余热回收上的应用[J].锅炉制造，2011，33
[5] 杨菊青.锅炉余热回收技术的应用[J].节能科技，2012，21
[6] 李玉忠.发电厂燃煤锅炉烟气余热利用关键技术分析[J].节能，2012，02
作者简介：
于季鹏（1985-），男，汉族，陕西临潼人，工程师，毕业于西安交通大学，本科，发电公司锅炉专业工程师，从事循环流化床锅炉技术管理工作。
关键词：烟气余热;烟气温度;定温热管技术;节能
1概况
我公司现有240t/hCFB锅炉2 台，配套2 台50MW的抽凝式汽轮发电机组。锅炉由一个燃烧室、两台汽冷旋风分离器、一个尾部竖井组成，尾部竖井布置有高温过热器、低温过热器、省煤器和空预器。公司现有供热站提供对外用水，供水温度为85-90℃，回水温度为45-55℃，供热站热源采用3 段抽汽进行加热，夏季用汽量约为16t/h。目前锅炉的排烟温度偏高，低负荷时排烟温度为150℃，满负荷为170℃，按平均排烟温度160℃进行设计，拟将锅炉的排烟温度降低到110℃，可以使锅炉热效率提高2.5%左右，从而降低能源消耗。定温热管技术对烟气余热的回收与利用符合国家的节能减排政策要求，具有良好的社会效益和经济效益。
2低温腐蚀的发生机理
锅炉燃料的燃烧为生产提供热能，燃料含水以及燃料燃烧过程中产生的水蒸汽，是锅炉排烟尾气中水蒸汽的主要来源。当燃料含水率较高，锅炉的负荷较低，尾部换热器的冷介质的入口温度较低时，换热面温度会低于烟气的露点温度（45～65℃），水蒸汽在换热面上凝结，对换热器产生腐蚀，且凝结水捕集烟气中的灰粒，导致尾部换热器换热面出现结垢性积灰。此外，由于燃料中含有硫份，燃烧过程中产生SO3，SO3与水蒸汽结合生成H2SO4蒸汽，导致烟气露点温度升高，冷凝水对设备的腐蚀性增加。因此换热设备壁面温度低于烟气酸露点温度，是产生低温腐蚀和低温积灰的根本原因。
3定温热管技术介绍
热管技术：将一根封闭管填充入工作介质后再进行密封，热管的一端为蒸发端，热管的另一端为冷凝端，当热管的蒸发端受热时液体工作介质蒸发汽化（吸热过程），将热量传递到冷凝端，在冷端遇冷后释放出热量后冷凝结成液体（放热过程），液体再流回蒸发端，如此反复循环传递热量。
定温热管技术：可以精确控制热管的壁面温度的热管。通过控制热管内介质的相变温度，实现在不同的热介质温度下，热管具有不同的换热性能，实现在某一设定温度下，热管不进行换热;设定温度之上，热管才开始换热的具有特殊传热性能的热管。
4定温热管技术原理
4.1 技术原理
通过设定换热器的启动温度，控制换热器换热面的壁面溫度始终高于一定的值，当将换热器的该温度值设定为酸露点温度时，可以从低温腐蚀的机理上彻底解决酸/水露点造成的低温腐蚀和积灰问题;在解决低温腐蚀和积灰问题的同时，降低排烟温度，提高锅炉效率，减少脱硫系统用水量，并且恒定经过换热器之后的烟温，能达到保护后续设备的目的。
4.2 关键技术特点
业内人员多年研究，有效解决锅炉低温腐蚀及积灰，可以精确控制换热器的壁面温度高于烟气露点温度。在进一步降低锅炉排烟温度，最大限度地回收烟气余热的前提下，可以保证换热器的壁面温度始终高于烟气的酸露点及水露点温度，从根本上解决了换热器的低温腐蚀及低温积灰的问题。同时，当锅炉负荷波动时，还可稳定锅炉的排烟温度。
因低温换热技术可以解决在低温烟气中的露点腐蚀和积灰问题，可以有效的延长设备的使用寿命;低温换热技术的恒定排烟温度的特点，可以保证低温换热器之后设备运行的安全性。因此，可以通过低温换热技术进一步降低烟气的温度，回收烟气中的热量，达到节能减排的目的。
5定温热管技术应用
通过在锅炉尾部增加节能器，来达到锅炉排烟余热的最大化利用，将排烟温度降低到110℃。在锅炉的空预器之后，除尘器之前的水平烟道内增加一级节能器。通过节能器对供暖回收进行预热，烟气显热通过水路系统返回供暖系统，达到节能减排的目。
6节能效果
（1） 有利于提高除尘器效率。烟气温度降低，相应的降低除尘器烟气通道内的烟气流速，这些因素都有利于提高布袋除尘器的收尘效率，同时还能延长布袋除尘器的使用寿命;
（2） 烟气温度的降低可以减少脱硫系统用水量的消耗;
（3） 定温启动热管可设置启动温度，当烟气温度高于热管启动温度时，热管开始工作，反之则不换热。因此该装置可以很好地控制换热器壁面温度，从而有效躲避低温腐蚀。并且，当锅炉排烟温度发生波动时，可以稳定排烟温度，保证排烟温度不低于100℃。
（5） 热管作为节能器使用，可以很好的将烟气与补水分开，即使设备被损坏，也不会引起补水泄漏进烟气中情况发生。节能器采用旁通方式接入系统，当发生故障，补水可以通过旁通管路直接通过，不影响锅炉的正常运行。
（6） 烟气的流阻以及风机的引风流量降低，降低了风机的轴功率的消耗。
7经济效益
节能量Q=V0×Cp×△T×η÷3600
式中：V0，Nm3/h，为烟气流量;Cp，1.359kJ/（Nm3.℃），为烟气比热;△T，℃，为改造前后排烟温度差;η，0.88，为传热效率。
节约标煤量△G1=Q×3600÷29307
式中：Q—节能量，kw;29160—标煤的热值，kJ/kg;
△G2= △G1×H
式中：Q—节能量，kw;H—年运行有效小时数，小时
综上所述，利用锅炉烟气的余热，按锅炉240t/h负荷计算，将烟气温度从160℃降至110℃计算，节能率2.5%左右，按年运行时间7200h计算，锅炉每年可回收4480.6吨标煤的热量。按标煤的价格300元/吨计算，年节能效益为134.4万元。
参考文献：
[1] 张红.热管技术及工程应用[M].化学工业出版社，2006
[2] 信丹丹.热管技术及在降低锅炉排烟损失中的应用研究[D].东北电力大学.2012.
[3] 周武，向朝晟，李建.火力发电厂锅炉尾部烟气余热利用技术[J].东方电气评论，2012，01
[4] 孙海鹏.浅谈热管技术在工业锅炉余热回收上的应用[J].锅炉制造，2011，33
[5] 杨菊青.锅炉余热回收技术的应用[J].节能科技，2012，21
[6] 李玉忠.发电厂燃煤锅炉烟气余热利用关键技术分析[J].节能，2012，02
作者简介：
于季鹏（1985-），男，汉族，陕西临潼人，工程师，毕业于西安交通大学，本科，发电公司锅炉专业工程师，从事循环流化床锅炉技术管理工作。