“一上一下”创新技术提升锅炉余热利用效率

  锅炉作为很重要且应用广泛的用能设备，其所有的环节的节能改造对于提高锅炉热效率至关重要。近日，由国家节能中心主办、新疆尔自治区能源安全监测中心协办的“锅炉烟气余热利用创新技术方案交流会”上，有两项技术崭露头角，分别针对锅炉烟气和锅炉排污水，通过“一上一下”的方式提升锅炉热效率。

  据了解，目前，这两项技术已在电力行业等多个项目上成功应用，根据第三方检验测试的机构和典型用户反馈，锅炉效率显著提升，节能降碳效果非常明显，机组运行稳定性、安全性和经济性也大幅提升。

  锅炉是最重要的用能设备之一，同时也是最重要的用煤设备，我国的锅炉用煤量约占煤炭消费总量的2/3。目前，我国共有锅炉约32万台，年消耗能源约20亿吨标准煤，碳排放量约占全国碳排放总量的40%，是我国能耗量最大、碳排放量最多的耗能设备。

  国家格外的重视锅炉能效提升，近期发布了多个文件。2023年12月，国家发展改革委等部门印发《锅炉绿色低碳高水平质量的发展行动方案》，提出到2025年，工业锅炉、电站锅炉平均运行热效率较2021年分别提高5个百分点、0.5个百分点。2024年5月，国务院印发《20242025年节能降碳行动方案》，明白准确地提出要推动煤电低碳化改造和建设，推进煤电节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”。2024年6月，国家发展改革委、国家能源局印发《煤电低碳化改造建设行动方案(20242027年)》，提出到2025年，煤电相关项目度电碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低20%左右。2024年7月，国家发展改革委、财政部印发《关于加力支持大规模设备更新和消费品以旧换新的若干措施》，统筹安排3000亿元左右超长期特别国债资金，在全国范围内加力支持设备更新和消费品以旧换新，将设备更新支持范围扩大到能源电力等重点领域及重点行业节能降碳，其中就包含锅炉更新改造。

  国家节能中心相关负责这个的人说：“这些政策的落实都需要节能降碳先进的技术的有力支撑。”

  “双碳”目标的实施和能源转型的加速，逐渐催生出以绿色低碳新质生产力为特征的新一轮产业革命，其中就包括以降本增效为内生动力的节能技术创新升级。国家节能中心相关负责人认为：“我们不仅要关注节能降碳技术的创新突破，还要关注科技成果转化和推广应用，只有把创新技术真正应用到产业，才能实现生产力的提高，才能推动新质生产力的发展。”

  近年来，我国通过大力实施煤电结构优化和转型升级，积极地推进燃煤工业锅炉节能环保综合提升，锅炉生产制造技术和节能环保运行水平明显提高。上述负责人坦言：“但整体看来，部分锅炉的能效水平依然较低，尤其是烟气余热利用仍有提升空间，节能减污降碳潜力仍然较大。”

  针对解决锅炉烟气问题，重庆鑫顺盛达科技有限公司与重庆大学合作，在三维内外肋片管强化换热技术基础上，分别研发了三维内外肋片管烟气暖风器节能防堵技术和三维内外肋片管空气预热器节能防堵技术。

  在上述负责人看来：“这项技术通过工艺和结构创新，有效扩展了换热面积，解决了空预器低温腐蚀、积灰和堵塞问题，减少了不完全燃烧损失，锅炉效率显著提升，机组稳定性也大幅度的提高，具有很大推广价值。”

  国家能源集团科学技术研究院国家重点实验室首席专家邢德山认为：“该技术最大的亮点是防堵和节能兼具。”

  国家电投集团贵州金元黔西电厂在国内燃煤机组中首家采用“三维肋片管烟气暖风器+回转式空预器+干烧系统”的技术路线，在回转式空气预热器正下方设置管式换热器作为暖风器使用，同时也是首家采用三维肋片管作为管式换热器进行换热的燃煤机组。

  国家电投集团贵州金元黔西电厂首席专家张耀表示：“通过本成果的实施，锅炉风温明显提升、机组带负荷能力明显提升、锅炉效率明显提高、风烟系统阻力下降、设备系统运行工况改善、设备寿命增加、设备维护量减少。”

  据张耀介绍，以3号机组为例，自2021年11月投运以来，按平均年发电量15亿千瓦时统计，单台机组同比改造前减少碳排放约33.178万吨。被贵州金元誉为“火电经济性的一座里程碑”。

  除黔西电厂外，黔北电厂、茶园电厂、重庆旗能自备电厂等公司也先后进行了三维内外肋片管高效烟气暖风器改造。为获得烟气暖风器运行的真实情况，西安热工研究院有限公司对上述烟气暖风器进行性能测试。

  西安热工研究院有限公司原副总经理张广才介绍：“由于入炉煤含灰量、含硫量较高且烟气NOx含量高，导致机组空气预热器阻力持续升高，排烟温度偏高，机组普遍无法带满负荷，进行烟气暖风器改造后，机组能够正常运行，带负荷能力明显提高。”

  与此同时，张广才还提到，改造后烟气暖风器漏风率较低，在1.0%左右。烟气侧阻力能够保持在750Pa左右，长时间运行阻力小于1000Pa。改造后锅炉排烟温度明显降低，热风温度显著提升，空气预热器运行正常，锅炉燃烧得到一定的改善，锅炉效率明显提高。

  在余热利用方面，锅炉余热利用传统做法是主要聚焦于烟气乏汽以及凝结水的余热利用，对锅炉中高温排污废水的余热回收关注较少。事实上，这些废水也含有大量热量，大型锅炉排污率一般为1%～3%，小型锅炉一般为5%～8%，排污水未能得到回收利用，造成了大量热量的浪费和水资源的浪费。

  为破解这一难题，在本次交流会上展示的另外一项技术杭州万得斯环保科技有限公司自主研发的“锅炉中高温废水余热回收及近零排放技术”效果显著。

  国家节能中心相关负责的人介绍：“该技术关注点是一直受到忽略的锅炉排污水热损失。这项技术把废水余热回收和污水处理两件事协同处理，采用特定的净化装置对中高温废水进行吸附过滤，可以远程智能化在线监控操作，整套系统实现了排污废水热量和工质的高效回收。”

  杭州万得斯环保科技有限公司总经理戎建华介绍：“该技术通过工艺、材料、设备、控制管理系统的四大创新，将锅炉排污水转变成高品质蒸汽，水资源回收利用率达到99%以上，余热回收利用率达到95%以上，实现了锅炉排污水废热的高效回收以及排污水的近零排放。”

  江西永冠科技发展有限公司在利用该项技术改造后取得了良好的应用效果。该公司热电厂现有3台65t/h循环流化床锅炉，该项目利回收锅炉连排水、定排水及各路车间回水并产生合格蒸汽供至生产车间使用。项目于2022年10月28日正式投入到正常的使用中，至今已回收5万余吨连排水。项目实现年节水量超24万吨，年节标煤量约0.2万吨，年减少CO2排放量约0.5万吨，年回收排污水效益超1280万元。

  中国电力网于1999年正式上线运行，是中国电力发展促进会主办的全国性电力行业门户网站。