关于火电厂利用锅炉余热采暖制冷的研究

关于火电厂利用锅炉余热采暖制冷的研究

陈学联

（江苏徐塘发电有限责任公司江苏省徐州邳州市221300）

摘要：随着经济的发展，环境污染问题和能源枯竭问题随之而来，保持环境和资源的可持续发展是社会亟待解决的问题之一。火电厂的能源消耗巨大，在火电厂中开展节能降耗工作能够有效缓解资源紧缺等问题。对火电厂中的锅炉余热利用现状进行分析，提出一系列回收利用锅炉余热的具体措施，以期降低火电厂的热能损失。

关键词：火电厂；锅炉余热；采暖制冷

大型火电厂对煤炭、石油和天然气等能源的需求量大且排出的污水废气会严重影响环境质量，因此应在火电厂中大力推行节能降耗的理念以降低负面影响程度。火电厂的锅炉热量大多随着废气的排出而散失，而这部分废气的温度普遍达到150℃左右，因此直接排出废气会造成热量的严重浪费。对锅炉热气的回收利用，能够有效降低火电站的发电成本从而提高经济效益和社会效益。

一、对火电厂中锅炉余热回收利用的重要性

火电厂发电是通过煤炭、石油等燃料将锅炉内的水进行加热，并将加热后的水转变成高压水蒸气，通过蒸汽带动机器设备的运转，从而使发电机能够持续转动，因此，火电厂发电是将化学能转换成热能，再将热能转变成机械能，最终转化为电能的过程。在能量转换过程中存在能源的严重浪费，对火电厂中锅炉余热进行回收利用不仅能够降低发电成本，更能有效进行生态保护。其重要性主要表现在以下三个方面:一是降低火电厂的发电成本，由于锅炉燃烧所需要的资源大多是不可再生资源，随着资源利用量增加会导致资源总量的减少，即生产成本的不断提高，因此在生产过程中应坚持以最少资源获得最大产出的原则；二是协调火电厂、能源与环境的和谐发展，若不注重资源的有效利用盲目增加火电厂的发电量，会导致资源的严重枯竭，进而影响到火电厂的发展，除此之外，若在发电过程中不注重对环境的保护，火电厂若在发展过程中对环境不断造成严重污染，就会阻碍到其自身的发展；三是增强对生态的保护，火电厂在发电过程中对能源进行燃烧会产生二氧化硫和一氧化碳等污染物，若不尽快开展节能降耗工作，会严重影响人类健康。[1]

二、火电站锅炉的使用现状及问题

2.1锅炉的自动化水平较低

一是锅炉对燃料的利用率较低，能源的燃烧效果欠佳导致锅炉排放的废气中有毒物质较多，从而对环境造成严重污染；二是锅炉的自动化水平较低，大多数大型火电厂能够使锅炉自动化水平达到理想状态，但中小型火电厂中仍然普遍存在锅炉运行的自动化问题，通常表现为自动控制装置少、锅炉装置功能不完善以及锅炉运行状态欠佳，这些问题都会对锅炉的运行效率造成严重影响，从而降低火电厂的经济效益。

2.2锅炉余热利用率低

据相关统计显示，我国总电能中火电厂生产的电能能够达到80%以上，火电厂发电主要是通过锅炉燃烧能源实现的，而这部分能源中化石能源的比例已经达到80%以上。通过对化石能源的燃烧可以排放出各种废气废水，而这部分排放物大多是有余热的，并且据有关统计资料显示总能耗中的余热资源能够达到30%以上，若能够对锅炉排放的烟气余热进行回收利用，即便利用率仅为50%，每年节省的煤炭量也能够达到0.35亿吨以上。但是在现实应用过程中，火电厂对烟气余热的利用率远远达不到50%，回收技术和回收装置的缺失导致余热的利用率低下。[2]

三、火电厂提高锅炉余热利用率的措施

3.1引进有效锅炉余热利用设备

据有关资料数据显示，火电厂煤炭燃烧产生的总热量中排烟损失的热能达到6%到12%，因此利用锅炉烟气余热是实现锅炉节能减排的重要措施。一般来说锅炉排烟的温度每增加10℃，热损失就会增加1%左右，也就是说每生产1度电要增加2g煤的消耗量。为防止热损失增加，可以利用冷却器进行余热回收。

可选择的余热回收设备有前置空气预热器，主要由回转式换热器、热管式换热器、管壳式换热器以及水煤式换热器等构成。一是回转式换热器，结构是转子和风罩，转子利用风罩可在不同部分进行气体流动，这种结构不仅能够使设备保持良好运行，还能节省空间、降低维护费用，但同时存在一定的弊端，回转式换热器虽然维护成本低但投资花费高，并且在运行过程中泄露问题比较突出。二是热管式换热器，是由支持热管、热管和隔板构成，由于这种换热器较高的传热效率，普遍应用在航天、化学和电力等领域。三是管壳式换热器，由壳体、前端管箱和后端结构构成，这种换热器的制造成本低且对环境的适应性较强，因而广泛应用于电力、海水淡化、化工和钢铁等领域，但此类换热器由于自身结构的限制导致其自身阻力较大，因此存在严重的磨损问题。四是水煤式换热器，这种换热器的优点是能够隔离低温侧和高温侧，相较回转式换热器的初始投资较低并且不存在装置泄漏问题。因此在实际应用过程中应结合各种换热器的物理特性、优点、弊端以及发电厂的实际情况选择合适的换热器类型。[3]

3.2加强锅炉技术改造

对锅炉技术进行改造主要包括两个方面：利用锅炉烟气的余热和对锅炉的蒸汽冷凝水进行回收利用。一是锅炉烟气余热的利用:：大型火电厂的烟气余热能够达到230℃到480°之间，对这部分烟气的利用过程是通过空气预热器将烟气温度传导至锅炉内燃烧所用的空气，这一过程就能直接将其转换成热风，然后将这部分热风鼓入锅炉内，通过这一回收利用过程不仅能够减少有毒烟气的排放，还能极大降低燃料的使用量。二是对蒸汽冷凝水的回收利用，现阶段我国60%以上的工业用蒸汽锅炉能够使蒸汽冷凝水回收利用率达到80%，若能够在回用蒸汽冷凝水的过程中引进先进技术，就能够使蒸汽冷凝水的利用率达到95%以上，该利用率标志着火电厂能够节约30%到40%的燃料，因此这项技术能够极大降低火电厂的能源消耗量。通过在锅炉内引进余热回收装置，能够通过余热回用系统将锅炉的高温烟气余热回收，并利用这部分高温烟气形成蒸气，通过锅炉的燃烧降低散热损失，并在燃烧和余热回收过程中减少烟气中的有害物质，从而使火电站的发电过程向环境友好型转变。

3.3加大政策支持力度

加强火电厂锅炉余热的回收利用是加强环境保护和节约资源的重要举措，不仅需要火电厂积极引进先进的机器和技术，政府还应通过一定政策对这一举措支持鼓励。一是完善锅炉节能减排服务体系，为相关关火电厂提供技术支持；二是建立相关监督管理机构，加强火电厂对锅炉节能减排的管理和监督；三是积极开展锅炉节能效率测试工作，通过测试寻找造成能源浪费的原因，并对提高余热利用效率的途径进行研究；四是对各地火电厂的余热利用效能进行测评，对于积极发展余热利用技术引进先进设备的企业进行政策支持和物质奖励。

结论

火电厂在发电过程中排放的废气废水中含有大量的余热，若能够通过一定的机器和技术对这部分余热进行回收利用，不仅能够减少对环境的污染还能提高资源利用率，因此对锅炉余热进行回收利用具有重要意义。现阶段火电站的锅炉使用问题主要表现在自动化水平低和余热利用率低等方面，本文对火电厂提高锅炉余热利用率进行研究，提出了引进相关设备、技术等措施，并倡导政府加强政策支持，以期对我国火电厂的可持续发展提供一定的借鉴。

参考文献

[1]白秀平,王娟,安旭东.火电厂锅炉余热利用技术[J].干燥技术与设备,2012,10(03):40-44.

[2]银梅,国永旺.火电厂低品位热能的利用——某电厂锅炉排烟余热回收利用[J].内蒙古煤炭经济,2015(10):118+127.

[3]贾金婵.火电厂锅炉炉渣余热回收技术探讨[J].中国新技术新产品,2015(16):73.