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摘要：近些年，国内外来对锅炉烟气余热的回收利用研究越来越深入，余热利用方式越来越多。对锅炉尾部烟气的进行余热利用在提高锅炉的热经济性的同时减少了动力燃料的消耗，另外还能减轻对环境的污染。文章针对CFB锅炉系统余热、乏汽回收进行了探讨，为其他行业的烟气余热回收利用方面提供借鉴。
关键词：CFB锅炉系统；余热；乏汽回收
由于当初设计的原因，CFB锅炉除氧器乏汽、CFB锅炉定排乏汽和CFB锅炉尾部排烟热量都向周围环境中排放，这不仅造成了能源和水资源的浪费，还给周边的环境造成污染，也给职工的身心健康造成不良影响。
1 CFB锅炉除氧器泛汽回收
1.1 CFB锅炉除氧器简况
CFB锅炉用水采用热力除氧为主，化学除氧为辅的方式，除氧器额定工作压力为0.588MPa，工作温度为158℃。在CFB锅炉项目设计时，除氧乏汽直接对空排放，造成除氧蒸汽用量大大增加，蒸汽排出的噪音也严重影响操作人员的身心健康，为了提高经济效益指标，实现锅炉岛零排放，结合现场设备用能实际情况，决定回收除氧乏汽。
1.2 CFB锅炉除氧器回收除氧乏汽的措施
（1）增加一条管线将除氧乏汽引至补水加热器进汽总管，同时对原有补水加热器进行改造，在壳程增加一根DN100的放空管，将溶解氧移至此管排大气，从而较好地保证了除氧效果。补水加热器结构形式为顺流列管式，除氧余汽走壳程，除盐水走管程，经过换热后，加温的除盐水再进入除氧器进行除氧。由于提高了进除氧器除盐水的温度，这样在一定程度上也可减少除氧器的耗汽量。
（2） 增加一条管线将补水加热器疏水管与疏水箱进水管连通。在除氧余汽经补水加热器与除盐水换热冷凝后，流入两台容积为30m3的疏水箱汇集。然后用疏水泵将凝结水打入冷渣器冷却水回水管回到除盐水罐。CFB锅炉除氧器泛汽回收流程如图1所示。
1.3 CFB锅炉除氧器回收除氧乏汽后的效果
該项目正式投入运行，平均每小时回收20吨除氧乏汽，每年除氧乏汽系统创效情况计算如下：
补水加热器进口除盐水压力1.35MPa，水温54℃，对应热焓227.2 kj /kg，出口除盐水压力1.35MPa，水温79℃，对应热焓331.78 kj /kg，补水量450t/h，计算出每小时除氧乏汽系统回收热焓为：
（335.78-227.2）×450×1000=48861000 kj/h
将以上热焓折算成标煤，回收后乏汽凝液2t/h，按年运行时间8000小时，每年可节约标煤13329.28吨。
本改造项目为车间在原有设备的基础上，自主研发设计的除氧乏汽回收装置，该技术改造一次性投资仅15万元，全部回收了除氧乏汽排空余热和凝液的回收，对除氧器的安全运行和除氧水质达标没有任何影响。
2 CFB锅炉定排乏汽回收
2.1 CFB锅炉定排乏汽简况
定排扩容器是锅炉连排扩容器排污水、定排水、吹灰蒸汽疏水等低温热的回收和处理设施。其主要工艺过程是上述疏水在定排扩容器内降压后闪蒸出乏汽，常规的锅炉房设计上这些乏汽都是直接对空排放，而闪蒸后的高盐浓度的排污水则排入排污降温池，经过冷却水冷却后排入污水线。乏汽直接排放不仅浪费热量和水量，而且部分湿蒸汽还被吸入排放口附近的一、二次风机，造成风机入口消音器等设备的腐蚀，影响设备使用寿命和安全运行。另外，当进入扩容器的疏水量过大时，排入排污降温池的排污水也极易出现带汽现象，造成排污池附近水汽迷漫。详见图2。
2.2 CFB锅炉定排乏汽回收措施
通过采用冷渣器冷却水作为冷源，增加了一台板式换热器与定排直接对空排放的乏汽换热，同时将定排扩容器底部直排水管改为水封管，防止部分闪蒸蒸汽随底部排水管排走，减少热量损失，实现所有回收乏汽，在回收定排乏汽凝液时，利用原疏水反上水管线将凝液回收至疏水箱，充分利用了原有设备和管线，改动最小，流程简单，热回收效率高。CFB锅炉定排乏汽回收流程如图3所示。
定排乏汽回收项目的相关设施安装投用后，消灭了定排扩容器排汽管外排乏汽，平均每小时回收2吨定排乏汽，每年定排乏汽系统创效情况计算如下：
换热器进口冷却水压力0.3MPa，水温40℃，对应热焓167.8kj /kg，出口冷却水压力0.2MPa，水温45℃，对应热焓188.6 kj /kg，冷却水量150t/h，计算出每小时定排乏汽系统回收热焓为3120000 kj/h，将回收的热焓折算成标煤，回收乏汽凝液2t/h，年运行时间8000小时计算，节约标煤851.14吨。
回收热焓：（188.6-167.8）×150×1000=3120000 kj/h
节约标煤：3120000÷106×8000×0.0341=851.14吨
本改造项目是回收装置排污水在定排的闪蒸乏汽，有效利用了除盐水原有压差，在回收乏汽余热和凝液的同时，又没有增加多余的能耗点，实现了CFB锅炉岛零排放，达到了清洁生产的目的。
3 CFB锅炉烟气余热回收
3.1 CFB锅炉烟气余热回收简况
由于煤在燃烧时通常会产生硫氧化物（SO2和SO3），硫氧化物与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽，当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（结露），对尾部换热器造成酸结露腐蚀，所以，锅炉在设计时，不得不通过提高排烟温度或使用传热极差的非金属材料（如搪瓷管）来缓解结露腐蚀现象的产生，并没有从根本上解决问题。
目前CFB锅炉排烟温度在（155～160）℃之间，锅炉排烟热损失大，如果采用普通的列管式换热器回收烟气中的余热，将排烟温度降低至130℃以下，则势必会发生露点酸腐蚀，影响设备长周期使用寿命，且当运行工况出现变化时，也无法直接对金属壁温进行有效调整，在防止尾部换热器露点腐蚀上处于被动防护。计划通过采用相变换热器回收技术，解决以上问题。 3.2 CFB锅炉烟气余热回收方案
相变换热器安装在锅炉尾部，设备本体分为两部分，下段安装在烟道内，设备为换热管束，主要作用是吸收烟气中的热量，上段安装在烟道外，换热管束上方，设备为表面式换热器，主要起集汽、换热的作用（详见图4）。向相变换热器内注入一定传热介质后，使整个相变换热器处于全密闭状态，传热介质在相变下段吸收烟气中的热量，汽化后的蒸汽经集汽管排至换热器顶部表面式换热器，在换热器内，热量被冷却介质吸收升温，而传热介质则冷凝后靠自重经下降管回落至烟道换热器内，重新吸收烟气的热量。
该技术主要是利用压力与饱和温度一一对应的热力学基本原理，使所有在烟道内的管束都处于同一压力下，保证所有管束金属壁温都在可控范围内，解决了采用普通冷源直接与烟气换热易在冷源进口处发生SO2低温腐蚀的突出问题。
3.3 CFB锅炉烟气余热回收项目效果
相变换热器后，锅炉运行参数如表2所示：
相变换热器安装投用后，引风机进口负压分别提高了（0.44/0.4）kPa，这主要是由于安装相变换热器后，烟道内烟气流通阻力变大，为维持炉膛负压不变，引风机进口增加抽力；两侧排烟温度分别降低了（28.46/29.91）℃，冷却水流量约45t/h，温升56.33℃。在实际操作中，主操可利用两侧调节阀对冷却水水量进行调节，实现对过热器壁温的可调可控，改变相变后的出口烟温。
通过吸收排烟余热，通过查表可知除盐冷却水进口热焓：227.83kJ/kg，出口热焓：464.18kJ/kg，按相变换热器每年运行8000小时计算，年回收热焓：（464.18-227.83）×45×103×8000=85.09×106 MJ
将回收热量按入炉煤平均热值20.5MJ/kg则算成煤量为：
85.09×106÷20.5=4150.7t
按年节约煤炭4150.7吨，按煤炭价格750元/吨计算，降本创效311.3万元。
相变冷却水跟炉相变冷却水共用一台75kW的管道泵，该泵设计流量150t/h，1#炉用水约45t/h，2#炉用水约45t/h。投用2#炉相变换热器后，该管道泵运行功耗约增加23kW，每年增加电耗23×8000=18.4万kw，按每度电0.702元计算，增加运行成本12.9万元。
由于进除氧器除盐水进行了加热，相应除氧器耗中压蒸汽减少。折合减少中压蒸汽用量85.09×106 MJ÷3061MJ/t=27798t。由于3#汽轮机仍有中抽富余，相当于减少中抽量27798t，按平均每减少10t抽汽，减少发电228kwh计算，共計减少发电量27798÷10×228=633794.4kwh，按每度电盈利0.08元计算，减少发电创效5.1万元。
相变换热器投运后，两侧换热器壁温分别为116/115℃，两侧排烟温度分别降低了28/29℃，在日常运行中，锅炉主操可通过调整调节阀开度来调整冷却水水量，实现对过热器壁温的可调可控，在避免相变金属壁表面出现低温腐蚀的前提下，改变相变后的出口烟温。
4 结束语
随着节能减排观念的深入人心，我国各个行业的节能减排也会得到大力发展，CFB锅炉系统作为我国现阶段烟气余热利用的重点领域，其相应的新理论、新技术都在不断涌现，相应的工程也在逐渐引起人们的注意，设计安装合理的余热回收系统不仅提高了产业效率，同时为我国的环保建设事业尽了一份力量。
参考文献：
[1] 徐钢，许诚，杨勇平，等.电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化[J].中国电机工程学报，2013，33（14）：1-8.
[2]宋景慧，李永毅，李方勇，等.电站锅炉深度余热利用系统变工况节能效果分析[J].锅炉技术，2015（6）：6.
关键词：CFB锅炉系统；余热；乏汽回收
由于当初设计的原因，CFB锅炉除氧器乏汽、CFB锅炉定排乏汽和CFB锅炉尾部排烟热量都向周围环境中排放，这不仅造成了能源和水资源的浪费，还给周边的环境造成污染，也给职工的身心健康造成不良影响。
1 CFB锅炉除氧器泛汽回收
1.1 CFB锅炉除氧器简况
CFB锅炉用水采用热力除氧为主，化学除氧为辅的方式，除氧器额定工作压力为0.588MPa，工作温度为158℃。在CFB锅炉项目设计时，除氧乏汽直接对空排放，造成除氧蒸汽用量大大增加，蒸汽排出的噪音也严重影响操作人员的身心健康，为了提高经济效益指标，实现锅炉岛零排放，结合现场设备用能实际情况，决定回收除氧乏汽。
1.2 CFB锅炉除氧器回收除氧乏汽的措施
（1）增加一条管线将除氧乏汽引至补水加热器进汽总管，同时对原有补水加热器进行改造，在壳程增加一根DN100的放空管，将溶解氧移至此管排大气，从而较好地保证了除氧效果。补水加热器结构形式为顺流列管式，除氧余汽走壳程，除盐水走管程，经过换热后，加温的除盐水再进入除氧器进行除氧。由于提高了进除氧器除盐水的温度，这样在一定程度上也可减少除氧器的耗汽量。
（2） 增加一条管线将补水加热器疏水管与疏水箱进水管连通。在除氧余汽经补水加热器与除盐水换热冷凝后，流入两台容积为30m3的疏水箱汇集。然后用疏水泵将凝结水打入冷渣器冷却水回水管回到除盐水罐。CFB锅炉除氧器泛汽回收流程如图1所示。
1.3 CFB锅炉除氧器回收除氧乏汽后的效果
該项目正式投入运行，平均每小时回收20吨除氧乏汽，每年除氧乏汽系统创效情况计算如下：
补水加热器进口除盐水压力1.35MPa，水温54℃，对应热焓227.2 kj /kg，出口除盐水压力1.35MPa，水温79℃，对应热焓331.78 kj /kg，补水量450t/h，计算出每小时除氧乏汽系统回收热焓为：
（335.78-227.2）×450×1000=48861000 kj/h
将以上热焓折算成标煤，回收后乏汽凝液2t/h，按年运行时间8000小时，每年可节约标煤13329.28吨。
本改造项目为车间在原有设备的基础上，自主研发设计的除氧乏汽回收装置，该技术改造一次性投资仅15万元，全部回收了除氧乏汽排空余热和凝液的回收，对除氧器的安全运行和除氧水质达标没有任何影响。
2 CFB锅炉定排乏汽回收
2.1 CFB锅炉定排乏汽简况
定排扩容器是锅炉连排扩容器排污水、定排水、吹灰蒸汽疏水等低温热的回收和处理设施。其主要工艺过程是上述疏水在定排扩容器内降压后闪蒸出乏汽，常规的锅炉房设计上这些乏汽都是直接对空排放，而闪蒸后的高盐浓度的排污水则排入排污降温池，经过冷却水冷却后排入污水线。乏汽直接排放不仅浪费热量和水量，而且部分湿蒸汽还被吸入排放口附近的一、二次风机，造成风机入口消音器等设备的腐蚀，影响设备使用寿命和安全运行。另外，当进入扩容器的疏水量过大时，排入排污降温池的排污水也极易出现带汽现象，造成排污池附近水汽迷漫。详见图2。
2.2 CFB锅炉定排乏汽回收措施
通过采用冷渣器冷却水作为冷源，增加了一台板式换热器与定排直接对空排放的乏汽换热，同时将定排扩容器底部直排水管改为水封管，防止部分闪蒸蒸汽随底部排水管排走，减少热量损失，实现所有回收乏汽，在回收定排乏汽凝液时，利用原疏水反上水管线将凝液回收至疏水箱，充分利用了原有设备和管线，改动最小，流程简单，热回收效率高。CFB锅炉定排乏汽回收流程如图3所示。
定排乏汽回收项目的相关设施安装投用后，消灭了定排扩容器排汽管外排乏汽，平均每小时回收2吨定排乏汽，每年定排乏汽系统创效情况计算如下：
换热器进口冷却水压力0.3MPa，水温40℃，对应热焓167.8kj /kg，出口冷却水压力0.2MPa，水温45℃，对应热焓188.6 kj /kg，冷却水量150t/h，计算出每小时定排乏汽系统回收热焓为3120000 kj/h，将回收的热焓折算成标煤，回收乏汽凝液2t/h，年运行时间8000小时计算，节约标煤851.14吨。
回收热焓：（188.6-167.8）×150×1000=3120000 kj/h
节约标煤：3120000÷106×8000×0.0341=851.14吨
本改造项目是回收装置排污水在定排的闪蒸乏汽，有效利用了除盐水原有压差，在回收乏汽余热和凝液的同时，又没有增加多余的能耗点，实现了CFB锅炉岛零排放，达到了清洁生产的目的。
3 CFB锅炉烟气余热回收
3.1 CFB锅炉烟气余热回收简况
由于煤在燃烧时通常会产生硫氧化物（SO2和SO3），硫氧化物与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽，当锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（结露），对尾部换热器造成酸结露腐蚀，所以，锅炉在设计时，不得不通过提高排烟温度或使用传热极差的非金属材料（如搪瓷管）来缓解结露腐蚀现象的产生，并没有从根本上解决问题。
目前CFB锅炉排烟温度在（155～160）℃之间，锅炉排烟热损失大，如果采用普通的列管式换热器回收烟气中的余热，将排烟温度降低至130℃以下，则势必会发生露点酸腐蚀，影响设备长周期使用寿命，且当运行工况出现变化时，也无法直接对金属壁温进行有效调整，在防止尾部换热器露点腐蚀上处于被动防护。计划通过采用相变换热器回收技术，解决以上问题。 3.2 CFB锅炉烟气余热回收方案
相变换热器安装在锅炉尾部，设备本体分为两部分，下段安装在烟道内，设备为换热管束，主要作用是吸收烟气中的热量，上段安装在烟道外，换热管束上方，设备为表面式换热器，主要起集汽、换热的作用（详见图4）。向相变换热器内注入一定传热介质后，使整个相变换热器处于全密闭状态，传热介质在相变下段吸收烟气中的热量，汽化后的蒸汽经集汽管排至换热器顶部表面式换热器，在换热器内，热量被冷却介质吸收升温，而传热介质则冷凝后靠自重经下降管回落至烟道换热器内，重新吸收烟气的热量。
该技术主要是利用压力与饱和温度一一对应的热力学基本原理，使所有在烟道内的管束都处于同一压力下，保证所有管束金属壁温都在可控范围内，解决了采用普通冷源直接与烟气换热易在冷源进口处发生SO2低温腐蚀的突出问题。
3.3 CFB锅炉烟气余热回收项目效果
相变换热器后，锅炉运行参数如表2所示：
相变换热器安装投用后，引风机进口负压分别提高了（0.44/0.4）kPa，这主要是由于安装相变换热器后，烟道内烟气流通阻力变大，为维持炉膛负压不变，引风机进口增加抽力；两侧排烟温度分别降低了（28.46/29.91）℃，冷却水流量约45t/h，温升56.33℃。在实际操作中，主操可利用两侧调节阀对冷却水水量进行调节，实现对过热器壁温的可调可控，改变相变后的出口烟温。
通过吸收排烟余热，通过查表可知除盐冷却水进口热焓：227.83kJ/kg，出口热焓：464.18kJ/kg，按相变换热器每年运行8000小时计算，年回收热焓：（464.18-227.83）×45×103×8000=85.09×106 MJ
将回收热量按入炉煤平均热值20.5MJ/kg则算成煤量为：
85.09×106÷20.5=4150.7t
按年节约煤炭4150.7吨，按煤炭价格750元/吨计算，降本创效311.3万元。
相变冷却水跟炉相变冷却水共用一台75kW的管道泵，该泵设计流量150t/h，1#炉用水约45t/h，2#炉用水约45t/h。投用2#炉相变换热器后，该管道泵运行功耗约增加23kW，每年增加电耗23×8000=18.4万kw，按每度电0.702元计算，增加运行成本12.9万元。
由于进除氧器除盐水进行了加热，相应除氧器耗中压蒸汽减少。折合减少中压蒸汽用量85.09×106 MJ÷3061MJ/t=27798t。由于3#汽轮机仍有中抽富余，相当于减少中抽量27798t，按平均每减少10t抽汽，减少发电228kwh计算，共計减少发电量27798÷10×228=633794.4kwh，按每度电盈利0.08元计算，减少发电创效5.1万元。
相变换热器投运后，两侧换热器壁温分别为116/115℃，两侧排烟温度分别降低了28/29℃，在日常运行中，锅炉主操可通过调整调节阀开度来调整冷却水水量，实现对过热器壁温的可调可控，在避免相变金属壁表面出现低温腐蚀的前提下，改变相变后的出口烟温。
4 结束语
随着节能减排观念的深入人心，我国各个行业的节能减排也会得到大力发展，CFB锅炉系统作为我国现阶段烟气余热利用的重点领域，其相应的新理论、新技术都在不断涌现，相应的工程也在逐渐引起人们的注意，设计安装合理的余热回收系统不仅提高了产业效率，同时为我国的环保建设事业尽了一份力量。
参考文献：
[1] 徐钢，许诚，杨勇平，等.电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化[J].中国电机工程学报，2013，33（14）：1-8.
[2]宋景慧，李永毅，李方勇，等.电站锅炉深度余热利用系统变工况节能效果分析[J].锅炉技术，2015（6）：6.