摘要：隨著能源和環境問題日益嚴峻，國家對電站的問題日益突出，對環保工作要求更高，低低溫煙氣處理技術在在許多發電站得到了應用，它不僅保證了較高的除塵效率，而且解決了下游設備的防腐蝕問題。

前言

隨著能源環境問題日益嚴峻，國家對電站的節能環保工作提出了更高的要求，低低溫煙氣處理技術在許多電站得以應用。其將電除塵器進口前的煙溫深度降低至露點附近，煙氣中的硫酸霧會被飛灰顆粒吸附，然后被電除塵器捕捉后隨飛灰排出，不僅保證了更高的除塵效率，還解決了下游設備的防腐蝕難題。

1 火電廠低低溫煙氣處理系統煙氣余熱利用技術的研究背景

實踐證明，低低溫煙氣處理技術與濕法煙氣脫硫工藝的組合可以達到高效除塵、脫硫的效果，是達到電站鍋爐煙氣超凈排放的有效途徑之一。另一方面，回收的煙氣余熱若引入蒸汽回熱系統，用于加熱凝結水，則成為低低溫煙氣余熱利用系統，可以節省回熱抽汽，起到替代部分低壓加熱器的功能，節省的抽汽返回汽輪機繼續做功，會提高機組的循環效率。因此，電站低低溫煙氣余熱利用系統使環保與節能相結合，具有雙重功效。電站熱系統節能分析方法大多以熱力學第一定律為依據，如施延洲等在某電廠煙氣余熱利用系統熱力試驗中采用熱平衡法進行節能分析。閆水保、郭江龍等指出了等效熱降法、矩陣法和循環函數法等分析方法之間的關系。這些方法均基于能量和質量的守恒，利用系統熱力學平衡的概念來分析、完善所研究系統，但它們僅考慮了能量的數量而忽視了能量的品質，所以在分析系統能量品質下降的原因上無能為力，因此也無法正確地分析系統節能和優化的潛力。而熱力學第二定律指出了能量轉換的方向性，注重于能量的品質與可用性。以熱力學第二定律為依據的熵產法能夠對煙氣余熱利用過程中的不可逆損失進行分析和量化，同時辨識系統中不可逆損失的原因和產生的部位，可以清晰揭示出能量在傳遞和轉換的各環節中能量耗損的分布特征，從而更好地為提高低低溫煙氣余熱利用的有效性指引方向。

2 低溫余熱回收過程的實驗分析

在空氣預熱器出口和電除塵器之間的煙道中增設低低溫省煤器，將煙溫深度降低至約90℃，其水側通常與回熱系統中的某級（或某幾級）低壓加熱器并聯連接，回收的余熱用于加熱部分凝結水，以排擠對應的抽汽，增加機組做功功率。相對低低溫煙氣單級回熱利用，如低低溫省煤器并聯于幾級回熱加熱器，則稱之為低低溫煙氣多級回熱利用。自x一l級加熱器出口引出凝結水進入低低溫省煤器加熱，吸收煙氣余熱熱負荷后，回到m級加熱器人口的主凝結水管道，此過程中，排擠了x～m級加熱器的抽汽。以低低溫煙氣末級回熱利用熵產分析為基礎，對其多級級回熱利用系統進行熵產分析。基于上述流程，于某垃圾焚燒電廠內完成了示范項目的建設與調試，并開展了工業化實驗分析。圖 1 為所述方案的正視流程和側視流程圖。

2.1 實驗案例一

除塵后的低溫煙氣條件：溫度150℃，含塵量約2g/Nm3，流量約92，881Nm3/h，含水率31%。除塵后的低溫煙氣1呈U形流過整套系統。在入口側，煙氣1首先經熱管2降溫后回收部分顯熱，溫度降低至120℃，之后進入列管冷凝器3的殼程將煙溫降至露點溫度以下，約34℃。管程內的常溫冷卻水5被相應加熱并獲得熱水6。在該過程中，余熱回收總量可達13MW，煙氣冷凝液4則由設備底部排出。在出口側，低溫煙氣經熱管2回收入口側煙氣1顯熱后溫度重新升高，達到80℃，最后經煙囪順利排出。采用上述方法回收所得余熱每小時可將300t水由20℃加熱至60℃，該熱水可作為鍋爐給水循環利用或周邊居民生活供熱。

2.2 實驗案例二

低低溫煙氣余熱利用水側系統。為防止嚴重的低溫腐蝕，系統設置了回水再循環管路，6#低加進口的凝結水與再循環回水混合至70℃，進入低低溫省煤器被加熱至109.5℃，回到6#低加進口的凝結水主管路。應用低低溫煙氣余熱利用系統降低排煙溫度48℃，回收煙氣單位熱負荷69.33kJ／kg，熵產法計算蒸汽做功能力增加了7.66 kJ／kg，標準煤耗率降低2.15g（kw•h），全廠效率相對提高0.66％。按照計算結果，低低溫省煤器回收熱量的做功能力損失分布，表明總做功能力損失包含了煙氣余熱輸入損失、加熱器損失、汽輪機流動損失和凝汽器放熱損失等4項，分別占總損失的份額分別為85．23％、5．94％、3．96％和4．87％。

2.3 實驗案例三

電站機組回熱系統中，若因利用熱量改變而排擠某級加熱器抽汽，會對其后的各級加熱器造成影響。對于疏水式加熱器，抽氣量減少會使進入下級的疏水量會減少；對于匯集式加熱器，會使以后各級的凝結水量增加，這些原因都會造成后級加熱器的可利用熱量相對減少，因此，后面各級加熱器會增加抽汽量以保持熱量平衡。

3 結論

（1）煙氣冷卻器和回熱加熱器這兩種加熱器存在傳熱溫差，產生了加熱器傳熱損失。提高低低溫省煤器進、出口水溫，煙氣冷卻器傳熱溫差減少，傳熱損失降低；另外，煙氣冷卻器進、出口水溫的提高還可以排擠更高能級的回熱抽汽，回熱抽汽線的上移，從而使兩種加熱器的總傳熱損失減少。但過小的煙氣冷卻器端差會導致其傳熱面積增大、投入增加，低低溫省煤器出口水溫選擇往往要依據投資和收益進行綜合考慮。

（2）低低溫煙氣余熱利用系統通過加熱凝結水排擠回熱抽汽，在增加汽輪機做功的同時導致排汽量較原來增加2.79％，使汽輪機內流動損失和凝汽器放熱損失增加。對于汽輪機內流動損失，由于鍋爐排煙溫度的限制，低低溫省煤器排擠的抽汽一般為低壓回熱抽汽，僅造成的汽輪機低壓缸后部的流動損失增加，影響有限。汽輪機流動損失增加占總損失的3.96％。排汽量增加造成的凝汽器放熱損失增加占總做功能力損失的4.87％，而在以熱力學第一定律為基礎的分析方法中，排汽量增加導致冷源損失增大，回收余熱的所有做功損失都被歸為冷源損失之中。

（3）由于系統利用的是煙氣余熱，煙溫較低，因此煙氣余熱自身帶有大量的，構成了煙氣余熱輸入本項損失與利用煙溫相關，表明煙氣余熱利用系統的熱經濟性受到鍋爐原始排煙溫度的限制。如果鍋爐排煙溫度較高，一方面煙氣余熱輸入損失減小；另一方面，低低溫省煤器的出口水溫得以提高，加熱器傳熱損失降低，還可以排擠更高能級的抽汽，相同回收熱量下排擠抽汽量減少，凝汽器放熱損失也會降低，從而使系統的熱經濟性顯著提高。

4 結語

低低溫高效燃煤煙氣處理工藝具備除塵提效、節能減排、高效脫除SO3、緩解“石膏雨”、解決視覺污染、實現干煙囪排放等綜合優點，粵電大埔電廠大型機組示范應用所取得的優良效果更加驗證了該工藝的高效可靠性。該工藝未來必將成為超低排放的一種主流工藝，得到廣泛的推廣應用。