相變式換熱器在我廠長期投運和管控要點

王承國

摘 要：復合相變換熱器主要功能是低溫排煙和熱源回收，這種余熱回收技術(shù)和裝置（FXH）回收鍋爐尾部煙氣余熱，這樣可以加熱除鹽水，這些加熱的水供用戶或鍋爐除氧器使用，而且鍋爐的排煙溫度將降低，從180℃降到119℃，煙煤煙氣露點最好在93.9℃左右，滿足這些要求可以有效地控制熱效率、節(jié)能降溫、防腐能力。

關(guān)鍵詞：鍋爐排煙溫度；鍋爐；復合相變換熱器；防腐降溫；節(jié)能降耗

引言

排煙損失是鍋爐各項損失中所占的比例最大。在高參數(shù)的體現(xiàn)更加明顯，排煙損失量達到了75%左右，還有可能更高。本公司擁有3臺UG-170/9.8-M2型號的CFB鍋爐，設(shè)計的排煙溫度達到140℃，在平時的運行時溫度大概為165℃-170℃左右，這樣就會使鍋爐的經(jīng)濟性降低。

1 相變式換熱器工作原理

利用優(yōu)化設(shè)計來構(gòu)造一個聯(lián)系緊密的機構(gòu)化整體，氣液之間存在一些特性，比如“兩相同向流動”、“汽液相變換熱”、“工質(zhì)自然循環(huán)”等，這樣液化潛熱和氣化潛熱交替變換，在2198kJ/kg高效率高性能情況下傳熱。在平均溫差在20℃時，相變式換熱器的傳熱特性達到102以上的量級性，軟化水相變潛熱傳遞熱量，熱管的下端繼續(xù)加熱，這樣水所吸收熱量達到飽和蒸汽，在一定的壓力作用下，使其被壓到熱管的上端面，從而向外擴散出熱量，凝結(jié)成液體，通過汽水分離器使飽和水回到受熱段，往復循環(huán)，再汽化，這樣熱量就可以從高端向低端的單向傳熱?？梢?，F(xiàn)XH具有很多優(yōu)點，比如說避免低溫腐蝕，換熱管束壁溫均勻、易控制、易調(diào)節(jié)，有效地降低排煙溫度等等。

2 節(jié)能效益計算

2.1 回收熱量

由于本公司運行狀況比較特殊，白天和夜晚負荷存在很大的區(qū)別，排煙溫度也存在差異，溫度較高，面對這樣的問題，之前我們所考慮的措施是增加省煤器，這樣使排煙的溫度降低，回收熱量，之后通過進一步的學習和查閱資料發(fā)現(xiàn)復合相變換熱器技術(shù)已經(jīng)成熟，相當先進，最重要的是對鍋爐的燃燒影響不大。所以我們公司采用了復合相變技術(shù)和設(shè)備。

額定蒸發(fā)量為170t/h，將出口煙氣溫度以172℃來計算，后尾部排煙溫度為119℃，這個范圍的煙氣降溫幅度為53℃。

等效標煤量為3483t/a。

對復合相變換熱器技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計后，使原來排放煙氣中3968kW熱量，按照運行6500小時的標準來看，相當于每年每臺爐可以節(jié)約3484噸的標煤。

2.2 引風機和鼓風機能耗計算

（1）煙氣阻力上升300Pa左右。（2）耗電量增加了34.85kW，占總節(jié)能量的0.88%。（3）年總耗電增加226525千瓦時。

2.3 循環(huán)經(jīng)濟效益分析

復合相變換熱器技術(shù)進行優(yōu)化改造設(shè)計后，有效的使煙氣余熱得到回收，還使鍋爐的整體提高，使燃料的消耗變少，這樣進一步使二氧化硫和二氧化碳的排放減少，保護環(huán)境。

3 項目主要技術(shù)指標

3.1 項目的指導思想和原則

（1）符合國家節(jié)能降耗的能源政策：一定要充分回收鍋爐排煙余熱，提高鍋爐的熱效率，節(jié)約能源。（2）鍋爐排煙余熱利用在維持鍋爐已有的結(jié)構(gòu)和工藝系統(tǒng)基本不變的前提下進行，對鍋爐運行無不良影響。（3）在鍋爐出力不變的情況下，節(jié)省了燃料消耗，也減少了污染物的排放量。

3.2 復合相變換熱技術(shù)

復合相變換熱器這個技術(shù)利用“相變段”和不同“強化傳熱技術(shù)”有效設(shè)置，首先考慮的是換熱器最低金屬壁面溫度。再者，由于最低金屬壁面溫度對低溫腐蝕產(chǎn)生影響，提出了將其置于可調(diào)可控狀態(tài)的概念?？傊?，復合相變換熱技術(shù)是原創(chuàng)性節(jié)能技術(shù)，高效可靠，其核心內(nèi)涵。

（1）在鍋爐的改造和優(yōu)化中，既可以使排煙溫度降低，還可以使受熱壁面溫度保持較高的溫度，遠離酸露點的腐蝕區(qū)域，從而避免結(jié)露腐蝕和堵灰，很大程度上節(jié)約了設(shè)備的維護成本。（2）使受熱面最低壁面處于可調(diào)控的狀態(tài)，使復合相變換熱器具有一定的調(diào)節(jié)能力，使排煙和壁面溫度保持穩(wěn)定，保證鍋爐能夠滿足燃料品種和負荷的變化。

4 工程影響因素及解決措施

4.1 對現(xiàn)有風機的影響

本項目中，復合相變換熱器吸收煙氣余熱，煙氣增加了阻力損失，達到480Pa，因為排煙溫度降低，減小了引風機入口流量，可以抵消220Pa流阻，最后實際增加了300Pa阻力，對引風機沒有負面影響。

4.2 系統(tǒng)防堵防積灰問題

對于防堵防積灰問題，一定要把阻力、磨損、換熱面積和經(jīng)濟等因素視為重點考慮對象，同時適當?shù)乜刂乒に嚵魉?。由于負荷和燃料變化可調(diào)控，使其始終控制在酸露點溫度以上，根本上解決了酸露腐蝕問題，弱爆吹灰器定時的正常吹灰，這樣就不會產(chǎn)生結(jié)露、積灰。在相變下段底部裝置灰斗，方便檢修和應急使用。

4.3 相變換熱器設(shè)備的運行和維護

在布置鍋爐尾部煙道時，受熱面很容易出現(xiàn)積灰沉降現(xiàn)象，多次改進，增加導流板，使換熱器中各個流通面有一個合適的煙氣流度，換言之，就是積灰的“最小起飛速度”。相變壁溫根據(jù)煤的含硫情況，及時調(diào)整。

5 結(jié)束語

優(yōu)化改造后，大幅度地降低了鍋爐的排煙溫度，進入布袋塵器煙氣的溫度被降低過后，有利于發(fā)揮布袋除塵的效果和延長使用周期。壁面的溫度高于換熱器的最低壁面溫度，有效地避免相變換熱器結(jié)露、腐蝕和堵灰等問題的產(chǎn)生，一方面可以大幅度地提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，另一方面為國家節(jié)約了很多能源。后續(xù)考慮的是濕法脫硫前增加相變式換熱器，達到節(jié)能量最大化。

參考文獻

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