摘 要 本文简要阐述了电厂锅炉烟气余热的理论基础：减少热损失为原则、利用总能系统;分析了烟气余热利用系统的热力学研究：烟气余热应用热力学分析法、尾部烟道侧烟余热、回热系统侧排挤抽汽。其中热力学分析法分为：热平衡法、等效热能转换法等。

关键词 电厂锅炉;烟气余热;热力学

引言

天津某发电厂采用的方案为两部分，以其中二期2×328.5MW工程3号机组烟气余热梯级利用项目为例。其一，在SCR脱硝系统出口、空气预热器入口的烟道位置，采集部分烟气;其二，在除尘器后、引风机前的烟道内，安装烟气换热器FGCM。

1 电厂锅炉烟气余热的理论基础

（1）减少热损失。电厂锅炉的热损失是指：由于热量转化造成的能源形态不可逆转问题。烟气余热是用来缓解热损失的有效途径。根据实际需求施行电厂锅炉的运转，提供保质保量的供能，尽可能地减少不可逆转化的能源损失，保障电厂锅运行的质量要求。导致热量转化的原因有：是鍋炉有效的热输出状态下产生的热量损失;排烟热损失，是热量损失占比最大的，占据高达15%;化学不完全燃烧热损失，占热量损失的5%;机械不完全燃烧损失，占热量损失的3%;散热损失占比最小，大约1%。利用烟气余热减少热损，实现能源的循环利用，提高电厂锅的经济效益。

（2）应用总能系统。总能系统取决于烟气余热能量的容量，对能量进行能力、量配比，将动能、热能、势能之间进行科学配比与转换。综合考虑热力、经济、环保因素，提高电厂锅设备的能源利用率，实现能源的循环利用，最大程度的挖掘能源价值，减少能源过渡浪费，避免废气排放，缓解“雾霾”生态问题。烟气余热的开发利用，采取科学的预测进行能源回收，选择具有净化功能、处理废气的设备，来提高资源循环利用的效能。

2 烟气余热利用系统的热力学研究

（1）烟气余热应用热力学分析法。第一，热平衡法。热平衡法是热力系统中常见的分析方法，对热力系统中各个子系统列出能量平衡式，在利用方程式求解，应用串联计算方法。热平衡法的理论原理：在汽水系统基础研究中，将汽水引入系统热平衡，转化热平衡内部结构，重新计算汽水系统的各热平衡指数，逐步推演出烟气余热利用的应用结果。热平衡法具有适用性、原理通透性的特点，极易被人接受。

在人工计算时，对热平衡的每个方程式展开详细计算，采取逐个未知数依次获解的方式，提高方程式计算的准确性，保障每个方程式只有一个未知数，计算方式采取的次序是由高到低。热平衡法的理论基础是热力学的第一定律，其内容简单通透，计算结果具有准确性、科学性。利用热平衡法，分析烟气余热工作原理，分析发现：烟气余热的科学利用，有利于实现能源循环利用，应继续研发相关技术，提高能源的利用率[1]。

第二，等效热能转换法。等效热能转换法是根据热力学原理，实现热能转换的过程。等效热能转换法基于电厂锅炉设备、热力结构、各参数等因素，研究热能转换的工作效率与热量利用率。依据已经确定的蒸汽、回热等参数;将燃料的燃烧率、机组蒸汽的流动量作为固定参数;热力系统的微小调整，统计各级抽汽产生的影响;利用简单的局部运算方式，取代整体计算，提高计算的准确性。

锅炉烟气变换热量的前后期的热能转换值，存在动态变化的特点;而动态的热能转换值是电厂锅炉余热利用的总热量值;依据电厂锅炉燃料总数与燃烧率，结合热力学原理知识，计算烟气的组成成分，总结烟气的排放数值;烟气释放的热量，是获取加热后凝结水释放的热量。利用热能转换法，分析电厂锅炉烟气余热的工作原理，分析发现：电厂锅炉烟气余热，实现能源循环利用，降低电厂锅炉的成本投入，减少废气排放的空气污染，有利于保护生态环境[2]。

第三，矩阵法。矩阵法是综合计算机处理技术，实现热力系统分析的方式。由于回热加热器的热平衡方程式采取的是线性代数方程，具体表现为：将抽气量转换为自变量。因此，矩阵方程可以作为热量平衡的分析方法，由矩阵运算获取抽气量的数值，推算热力系统的其他经济性指标。矩阵法的热平衡法分析主要体现在回热系统的非调节抽气量的数值分析上，由于模型中不建设锅炉、汽轮机、再热器等元素，缺少热力系统参数，不存在经济指标相互间的数学关系。因此，矩阵法的分析效能受限于回热系统。

第四，循环函数法。将回热加热器系统划分成若干个小型加热模块，将计算锅炉进水系数问题转换为计算各小型加热模块的进水系统问题，将问题分解转化的分析方式。将热力系统分为主循环与次循环两个领域，二者对性能指标影响成叠加关系。当热力系统的局部发生微小变化时，对于主循环系统影响不大;通过计算变化的循环指标数值，来推算性能指标的变化，计算过程较为简单地分析方法，计算过程中需要严格把握数值准确性。

（2）其他分析法。第一，凝结水-烟气换热器（FGCB）。FGCB系统分为A、B两部分设置，系统的凝结水，采集的是B005低压加热器进口的凝结水，利用回水返回至B005低压加热器出口的方式，用来排挤B005低压加热器的抽汽，从而提高汽轮机的做功效率。THA工况下的凝结水流速为每小时121.9吨。FGCB系统利用变频泵，来调节凝结水流速，从而实现出口水温与B005出口凝结水温保持一致的工艺效果。

第二，吹灰器系统。在烟道FGCA、FGCB模块之间设置声波吹灰器，用来清洁换热器，提供做功效率，保障系统运行的清洁环境。

3 结束语

综上所述，通过对电厂锅炉烟气余热应用的热力学原理展开分析，从中发现：想要提高烟气余热利用率，实现资源的循环利用，需要严格控制烟气在回收过程中的能量匹配。应不断研发能量梯级设计的优化技术，来提高余热回收的热力特性，实现能源最大利用的目标。

参考文献

[1] 黄振军.火力发电厂锅炉运行优化分析[J].计算机产品与流通，2019，（11）：79.

[2] 刘家友.锅炉烟气余热能量置换梯级利用增效机制与实验研究[D].济南：山东大学，2019.