近年来，为了减少火电厂锅炉排烟热损失，我国投产的大型燃煤火电机组均设置烟气余热利用装置，用于加热凝结水、生水、生活用水等^[1]。为了保证热电机组的低压加热器的安全运行，在采暖期不进行烟气余热回收^[2]。目前国内针对燃煤机组的烟气余热利用装置的优化运行研究较多，但针对冷热电三联供机组节能运行的研究较少。本文以内蒙古京能盛乐热电有限公司（以下简称盛乐电厂）350MW超临界冷热电三联供锅炉为例，通过计算比较锅炉烟气余热利用装置运行方案及冬季、夏季的节能数据，确定符合冷热电三联供机组烟气余热利用特点的运行参数，对提高机组运行的经济性具有重要意义^[3]。1 烟气余热利用装置概况

盛乐电厂350MW超临界机组采用2机1塔，2台机组的脱硫吸收塔、烟气余热利用装置布置在同一间接空冷塔内。烟气余热利用装置主要由烟气冷却器、供回水管路、供回水调门、升压泵、疏水管路等组成。烟气冷却器主要是对锅炉排放的烟气热量进行有效回收。由于每台锅炉以单烟道进入脱硫吸收塔，烟道直径较大（引风机后烟道直径7250mm），考虑换热器制造、运输等因素，将原有烟道分为甲、乙侧2个烟道，每个烟道布置1台换热器。烟气由进口喇叭扩口均分至2台换热器，经换热器降温后再汇流至1个总烟道，然后进入脱硫吸收塔。甲、乙侧单烟道迎风面尺寸约为5.9m×11.5m。烟气冷却器主要设计参数如表 1所示。

表1(Table 1)

表 1 烟气冷却器主要设计参数

表 1 烟气冷却器主要设计参数

烟气冷却器加热的方案主要有3种，分别为：加热凝结水（一般只用于纯发电机组），冬季采暖期加热热网水及夏季非采暖期加热制冷驱动热水（只适用于冷热电三联供机组），加热热网水（一般用于热电机组）。以下对盛乐电厂冷热电三联供机组锅炉烟气余热利用可采用的3种方案进行分析。2.1 方案1：加热凝结水

在冬季采暖期，机组凝结水作为热网加热器中疏水冷却器冷源，需要从凝结水系统中7号低压加热器前分流出部分凝结水，从而使得低压加热器中凝结水量减少、温度升高。为了保证低压加热器的安全运行，在采暖期不进行烟气余热回收，所以此方案年收益仅考虑非采暖期。2.2 方案2：冬季加热热网水、夏季加热制冷驱动热水

此方案在采暖期和非采暖期均有足够流量的冷源水来回收烟气余热。每台锅炉烟气冷却器的进水量由水泵出口的调节阀调节。在保证烟气出口温度和管壁温度的前提下，利用2个支路上的调节阀跟踪调节进入换热器的水量，进而控制每台锅炉烟气换热器的出口烟温，以获得烟气余热资源回收利用的最大效益。该方案中烟气冷却器供回水装置结构示意图见图 1。

图1(Figure 1)

图 1 烟气冷却器供回水装置结构示意图

此方案为冬季加热热网水，原理同冬季加热热网水、夏季加热制冷驱动热水方案一样，不同的是此方案只能在采暖期加热热网水。3 烟气冷却器节能计算3.1 计算方法

通过计算烟气冷却器回收热量，可以推算出锅炉节煤量以及减少的污染物排放量。具体计算方法如下。

待回收烟气总热量按公式（1）计算，不同负荷下加热水质量根据公式（2）计算。在不同工况下烟气余热利用装置的设计参数如表 2所示。

V_g—烟气量，kg/h；

C_g—烟气比热容，取1.158kJ/（kg·℃）；

Δt₁—烟气余热利用装置进、出口烟气温差，℃；

C—水比热容，kJ/（kg·℃）；

M—加热水质量，kg；

Δt₂—水加热前、后温差，℃。

Φ_（kj）—烟气余热利用装置效率，取0.93。

通过上述不同工况下对烟气余热冷却器回收热量的计算，得到锅炉产生这些热量的耗煤量。每小时回收总热量对应的节煤量按公式（3）计算：

B—每小时节煤量，kg/h；

q_net—标煤发热量，kJ/kg；

η_gl—锅炉效率，取93.8%。

表2(Table 2)

表 2 不同负荷下烟气余热利用装置主要设计参数及由此计算的回收热量、加热水质量

表 2 不同负荷下烟气余热利用装置主要设计参数及由此计算的回收热量、加热水质量

盛乐电厂350MW机组年利用小时数按5708h计，据此计算单台锅炉节能量。3.2 计算数据

在4种不同工况下，分别计算出3种烟气余热回收方案的回收热量、加热水质量（见表 2），然后计算出单台锅炉的节煤量、减少污染物排放量。根据计算数据得到图 2—图 5。

图2(Figure 2)

图 2 不同负荷下年节煤量

图3(Figure 3)

图 3 不同负荷下每年减少CO2排放量

（1）由图 2—图 5可以看出，3种方案对节省煤量，减少CO₂、SO₂、NO_x排放量均有明显的作用，其中效果最明显的是第2种方案，即冬季加热热网水、夏季加热制冷驱动热水。

图4(Figure 4)

图 4 不同负荷下每年减少SO2排放量

图5(Figure 5)

图 5 不同负荷下每年减少NOx排放量

（2）本机组为冷热电三联供机组，烟气余热利用装置利用率较高。不同工况下，不论采暖期还是非采暖期，冷热电三联供机组都可以充分利用烟气余热利用装置。

（3）根据计算得到的烟气余热利用装置回收热量及热水质量数据可以看出，工况从BMCR变至50%THA，回收热量效果递减；从50%THA变至40%THA，回收热量又增多。同样的，工况从BMCR变至50%THA，加热水质量递减；从50%THA变至40%THA，加热水质量又增多。4 重点解决的技术问题

烟气余热利用装置在运行过程中会出现磨损、积灰、腐蚀等问题，为此盛乐电厂对系统做了进一步优化，具体效果待投产运行后论证。4.1 防磨损

换热器安装位置为除尘器后，烟气中的烟尘质量浓度经过除尘器从38.74g/m³降至35.8mg/m³，灰粒对受热面金属的冲击强度大大降低，因此可不对换热管做防磨处理^[4]。4.2 防积灰

烟气经除尘器后烟尘质量浓度极低，受热面积灰的概率大大降低；同时在换热器设计时，管间烟气流速较大，具有较好的自清灰功能，因此盛乐电厂的烟气余热利用装置积灰程度较低。4.3 防腐蚀

换热面的管壁最低温度低于烟气的酸露点，容易造成酸露腐蚀。为了防止换热器的酸露腐蚀，所有的外换热面材料均使用ND钢，内管换热面使用20号钢厚壁管，同时保证换热面最低温度不低于80℃，将设备的腐蚀风险降到最低。5 结论及建议

对盛乐电厂350MW冷热电三联供超临界机组锅炉烟气余热利用装置的加热凝结水，冬季采暖期加热热网水、夏季非采暖期加热制冷驱动热水及加热热网水3种烟气余热回收方案进行比较分析，可以看出，采用3种方案均可以节省煤量，减少CO₂、SO₂、NO_x排放量，其中冬季加热热网水、夏季加热制冷驱动水节能效果最明显^{[5, 6, 7]}。

在系统运行中，由于烟气余热吸收热量，烟气温度太低容易造成烟气余热利用装置发生酸腐蚀，可通过供回水量将烟气温度控制在酸露点以上。