摘要：我國(guó)余熱資源豐富，目前煙氣熱損失是電站鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)。煙氣余熱利用換熱器通過對(duì)煙氣余熱的二次吸收，提升余熱利用效率，對(duì)于提升鍋爐運(yùn)行效率有重要的意義。另外煙氣余熱利用換熱器配合除塵設(shè)備使用可以明顯增強(qiáng)除塵效率，有助于降低煙氣污染排放。煙氣余熱利用換熱器在鍋爐系統(tǒng)中的增配使用能有效節(jié)約能源，降低煙氣污染排放，有效推動(dòng)我國(guó)鍋爐使用行業(yè)“節(jié)能減排”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。文章將對(duì)我國(guó)余熱利用情況、煙氣余熱回收利用技術(shù)及煙氣余熱利用換熱器進(jìn)行介紹，以供參考。

關(guān)鍵詞：余熱利用；煙氣余熱利用換熱器；煙氣冷卻器；低溫省煤器；節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TK172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）33-0001-06

1 煙氣余熱利用的前景

1.1 我國(guó)余熱資源情況

余熱資源是指在現(xiàn)有條件下，在能源利用設(shè)備中沒有被利用的多余或廢棄的能源，是有可能回收而尚未回收的能量，廣泛存在電站鍋爐及工業(yè)設(shè)備中。從其來源分可分為高溫?zé)煔庥酂?、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱等六類，其中，高溫?zé)煔庥酂峥偭考s占余熱總資源的50%，冷卻介質(zhì)余熱占余熱總資源的20%，廢汽廢水余熱占11%。

余熱屬于二次能源，我國(guó)余熱資源豐富，各種工業(yè)爐窯的能量支出中，廢氣余熱約占15%～35%，鍋爐煙氣熱損失是各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般在5%～8%之間。特別是在鋼鐵、電力、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業(yè)，余熱資源約占其燃料總消耗量的17%～67%，其中可回收率達(dá)60%。目前，我國(guó)余熱資源利用比例低，大型鋼鐵企業(yè)余熱利用率約為30%～50%，其他行業(yè)則更低，余熱利用提升潛力大。

高溫?zé)煔獾呐艧煖囟雀咭恢笔怯绊戝仩t經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要原因。國(guó)家質(zhì)檢總局頒布的《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》也明確規(guī)定，“鍋爐排煙溫度設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，并且符合以下要求：（一）額定蒸發(fā)量小于1t/h的蒸汽鍋爐，不高于230℃；（二）額定蒸發(fā)量小于0.7MW的蒸汽鍋爐，不高于180℃?！睘闇p輕低溫腐蝕，一般排煙溫度設(shè)計(jì)在130℃～150℃，但由于尾部受熱面積灰、腐蝕、漏風(fēng)和燃燒工況的影響，實(shí)際運(yùn)行排煙溫度大都高于設(shè)計(jì)值20℃以上，燃用高硫煤的鍋爐排煙溫度甚至高達(dá)200℃。排煙溫度每升高10℃，鍋爐熱效率約下降1%。對(duì)大型發(fā)電鍋爐，鍋爐效率已高達(dá)90%～94%，哪怕鍋爐效率提高1%，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也是巨大的，因此鍋爐的運(yùn)行效率直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如果能有效利用這些余熱，則可節(jié)約大量能源，減少大氣污染，且降低企業(yè)生產(chǎn)成本，因此余熱利用對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排及環(huán)保戰(zhàn)略具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 燃煤電廠的發(fā)展

目前，我國(guó)煤炭產(chǎn)量約一半用于發(fā)電，約73.4%的裝機(jī)是火電機(jī)組，發(fā)電量的81%來自火電。一次能源結(jié)構(gòu)決定了我國(guó)在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)以化石燃料為主要能源?；痣娧b機(jī)仍然在發(fā)電裝機(jī)中占有決定性地位。發(fā)電企業(yè)燃料成本占全部成本的70%以上。

1.3 煤電機(jī)組大氣污染情況

2011年全國(guó)火電裝機(jī)容量和發(fā)電量分別比上一年增長(zhǎng)8.17%和14.16%，2009年全國(guó)電力煙塵年排放量為235萬噸，2011年就降到155萬噸；2009年全國(guó)二氧化硫排放總量為2214.4萬噸，電力行業(yè)二氧化硫排放量約占全國(guó)排放總量的46.4%，為1027.5萬噸。2011年全國(guó)電力二氧化硫排放降到913萬噸，電力行業(yè)二氧化硫排放量約占全國(guó)排放總量的比重降到41.2%；2009年全國(guó)氮氧化物排放總量為1692.7萬噸，電力行業(yè)氮氧化物排放量約占全國(guó)排放總量的49%，截止2011底，全國(guó)已投運(yùn)脫銷機(jī)組1.4億千瓦，具有年脫除氮氧化物140萬噸的能力。說明近幾年來，電力行業(yè)污染物排放大幅度下降，在全國(guó)所占的比例也同時(shí)降低。

1.4 “十二五”煤電發(fā)展趨勢(shì)

因此，發(fā)電企業(yè)面臨污染物排放的總量控制和指標(biāo)控制的雙重壓力，不得不在提高機(jī)組參數(shù)、提高效率、節(jié)水、節(jié)油、節(jié)電以及余熱回收方面下功夫，這增加了電廠投資和運(yùn)行成本。對(duì)鍋爐輔助設(shè)備制造廠來說帶來了新的市場(chǎng)，對(duì)煙氣余熱回收這種新項(xiàng)目的推廣帶來了不可多得的機(jī)遇。

1.5 煤電鍋爐余熱利用情況

電站鍋爐是現(xiàn)代火力發(fā)電廠的主要設(shè)備之一，鍋爐排煙熱損失是電站鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般在5%～8%之間，占鍋爐總熱損失的80%或更高。一般來說，排煙溫度每升高10℃，鍋爐熱效率大約降低1.0%，發(fā)電煤耗增加2克/千瓦時(shí)左右。我國(guó)“十二五”煤電發(fā)展的目標(biāo)是從機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析、設(shè)備質(zhì)量以及燃料管理等多個(gè)方面入手，在燃煤發(fā)電生產(chǎn)過程中減少煤源消耗、降低供電煤耗，實(shí)現(xiàn)2015年比2010年通過火電煤耗下降而節(jié)約標(biāo)煤3523萬噸。推動(dòng)煤電繼續(xù)向大容量、高參數(shù)、環(huán)保型方向發(fā)展，優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式。實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的綠色發(fā)展，化石燃料的高效清潔利用，燃煤電廠煙氣余熱深度回收利用，火電廠煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的達(dá)標(biāo)排放成為重要課題。煙氣余熱利用換熱器是有助于實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)綠色發(fā)展的有效鍋爐輔助設(shè)備，目前在我國(guó)還處于起步

階段。

2012年國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、財(cái)政部以[2012]1662號(hào)文下發(fā)了《關(guān)于開展燃煤電廠綜合升級(jí)改造工作的通知》，要求各發(fā)電企業(yè)針對(duì)單機(jī)容量大于10萬千瓦、小于100萬千瓦的燃煤機(jī)組實(shí)施綜合升級(jí)改造，項(xiàng)目的年節(jié)能量包括發(fā)電降耗和供熱改造提效兩部分，并給予一系列優(yōu)惠政策的支持。其中鍋爐系統(tǒng)改造項(xiàng)目列為首項(xiàng)的是“鍋爐排煙余熱回收利用”，升級(jí)提效的效果是“采用煙氣余熱利用換熱器技術(shù)，若排煙溫度降低30℃，機(jī)組供電煤耗可降低1.8克/千瓦時(shí)，脫硫系統(tǒng)耗水量減少70%”。目前鍋爐煙氣余熱回收已是一項(xiàng)成熟技術(shù)，適用于排煙溫度比設(shè)計(jì)高20℃的機(jī)組運(yùn)用。國(guó)家發(fā)改委等三部委文件的下發(fā)，對(duì)煙氣余熱回收利用起到了助推的作用。

2 煙氣余熱利用換熱器產(chǎn)品介紹

省煤器是鍋爐重要部件之一，是在鍋爐尾部煙道中加熱鍋爐給水的受熱面，起到節(jié)省燃料和降低排煙溫度的作用。而煙氣余熱利用換熱器為近年來的行業(yè)新產(chǎn)品，其既可以通過改造方式加裝在原有鍋爐上，也可以安裝在新建鍋爐上。從1985年開始，我國(guó)開始引進(jìn)國(guó)外“煙氣深度冷卻余熱利用”技術(shù)，進(jìn)行煙氣余熱利用換熱器的研究。進(jìn)入21世紀(jì)，針對(duì)行業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)內(nèi)制造商加大了研究力度和投入，針對(duì)煙氣深度冷卻余熱利用技術(shù)所涉及的酸腐蝕和積灰問題進(jìn)行重點(diǎn)突破。隨著國(guó)內(nèi)材料技術(shù)、外擴(kuò)展受熱面技術(shù)及火電行業(yè)整體技術(shù)水平的提高，鍋爐輔助設(shè)備行業(yè)技術(shù)也取得了重大進(jìn)展，“煙氣深度冷卻余熱利用”中的酸腐蝕和積灰等關(guān)鍵性難題得到突破。我國(guó)煙氣余熱利用換熱器制造開始進(jìn)入技術(shù)創(chuàng)新和突破的新時(shí)期。

近幾年，煙氣余熱利用換熱器原材料成本逐步走低，電煤價(jià)格卻步步攀升，火電行業(yè)最大的成本支出為煤等化石燃料，發(fā)電煤耗指標(biāo)的高低決定著火電行業(yè)的盈虧。同時(shí)在節(jié)能環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)、國(guó)家對(duì)火電廠節(jié)能減排工作要求不斷提升的情況下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、減排環(huán)保對(duì)發(fā)電企業(yè)變得日益重要。降低排煙溫度成為火電行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、減排環(huán)保的重要途徑之一。目前煙氣余熱利用換熱器在國(guó)內(nèi)電廠的應(yīng)用處于起步階段。

2.1 節(jié)能降耗

2.1.2 加熱熱網(wǎng)水用于供熱，也可作為冷暖空調(diào)的熱源。

2.1.3 用于加熱脫硫后的低溫?zé)煔猓ㄏ喈?dāng)于GGH的功能）。布置在脫硫塔之前的煙氣冷卻器與脫硫塔之后的煙氣加熱器的工質(zhì)形成一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)。煙氣余熱利用換熱器加熱工質(zhì)，工質(zhì)在煙氣加熱器側(cè)放熱，加熱低溫?zé)煔?，其具有降低煙囪的低溫腐蝕作用；同時(shí)有利于消除煙囪的“煙羽”（影像視覺效果）、“石膏雨”（污染環(huán)境）的現(xiàn)象。與GGH相比，換熱器無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，具有不漏風(fēng)（原煙氣側(cè)與凈煙氣側(cè)實(shí)現(xiàn)完全隔離）、不易堵塞、換熱面易于清理的優(yōu)點(diǎn)。

2.1.4 作為暖風(fēng)器的熱源，加熱鍋爐進(jìn)風(fēng)。

2.2 節(jié)水

除以上用途可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗之外，將煙氣余熱利用換熱器安裝于脫硫塔之前，有利于降低脫硫系統(tǒng)為使煙塵溫度降至脫硫最佳工藝溫度的強(qiáng)制冷卻耗水量，具有“節(jié)水”的功效。

2.3 減排

在電除塵器之前加裝煙氣余熱利用換熱器，降低進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度，可以降低煙氣體積流量，降低煙氣流速，同時(shí)降低飛灰比電阻，從而大大提高電除塵器的除塵效率。對(duì)電袋復(fù)合式除塵器或布袋除塵器而言，降低煙氣溫度，可提高除塵器濾袋的使用壽命，延長(zhǎng)濾袋的更換周期，減少電廠的維護(hù)費(fèi)用。

3 煙氣余熱利用換熱器行業(yè)發(fā)展推動(dòng)因素及需求情況

3.1 火電行業(yè)的大發(fā)展帶來的市場(chǎng)新增需求

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)和對(duì)電力的需求擴(kuò)大，2011年火力發(fā)電量達(dá)到3.90萬億千瓦時(shí)，電站鍋爐產(chǎn)量達(dá)到53.88萬蒸發(fā)量噸。持續(xù)增長(zhǎng)的電力需求為煙氣余熱利用換熱器創(chuàng)造了市場(chǎng)空間。

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，我國(guó)火力發(fā)電裝機(jī)量2015年將達(dá)9.28億千瓦，2020年裝機(jī)量將達(dá)11.7億千瓦，比2011年的7.07億千瓦有大幅提升。

3.2 國(guó)家“節(jié)能減排”政策推動(dòng)新型省煤器的發(fā)展

節(jié)能減排是我國(guó)未來社會(huì)發(fā)展的重要工作。煙氣余熱利用換熱器通過對(duì)煙氣余熱的二次吸收，有效節(jié)約能源，提高煤利用效率，利于煤炭深加工利用的實(shí)現(xiàn)，將有效推動(dòng)煤電機(jī)組滿足《節(jié)能減排“十二五”》中對(duì)火電行業(yè)單位機(jī)組每千瓦時(shí)的發(fā)電耗煤量減少8克的節(jié)能要求。

5 行業(yè)發(fā)展存在的主要問題及對(duì)策建議

節(jié)能減排是我國(guó)當(dāng)前推動(dòng)工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的國(guó)策。隨著《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》的實(shí)施，我國(guó)火電行業(yè)在培養(yǎng)大型化、規(guī)?；拇笾行碗娬镜耐瑫r(shí)，向低能耗、低排放的方向發(fā)展，而煙氣余熱利用換熱器能夠在降低大型火電鍋爐能耗的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升除塵器的除塵效果，在政策和市場(chǎng)需求的雙重推動(dòng)下，煙氣余熱利用換熱器未來將迎來廣泛的市場(chǎng)空間。雖然國(guó)內(nèi)開展燃煤電廠余熱深度利用研究已有較長(zhǎng)時(shí)間，但煙氣余熱利用換熱器技術(shù)的成熟及應(yīng)用始于近兩年，仍存在推廣及應(yīng)用速度緩慢及市場(chǎng)機(jī)制不健全、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、技術(shù)交流欠缺等問題。

針對(duì)上述問題，相關(guān)協(xié)會(huì)及政府部門應(yīng)首先充分發(fā)揮政策的導(dǎo)向作用，積極扶持煙氣余熱利用換熱器骨干企業(yè)并提高其自主創(chuàng)新能力，健全行業(yè)的市場(chǎng)管理機(jī)制，規(guī)范監(jiān)督管理；其次還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國(guó)際交流與合作，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)新型省煤器生產(chǎn)企業(yè)與國(guó)外同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)的溝通交流，推動(dòng)技術(shù)引進(jìn)與吸收，不斷提高行業(yè)的整體水平。

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[17] 節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃．

作者簡(jiǎn)介：江哲生，國(guó)家電網(wǎng)公司能源部教授級(jí)高級(jí)工程師；許傳凱，西安熱工研究院副總工程師，研究員。

（責(zé)任編輯：王書柏）