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锅炉烟气高低温余热回收装置

锅炉烟气高低温余热回收装置

发布日期:2014-08-07 作者: 点击:

    目前,我国国内应用锅炉的行业中,由于煤、石油、天然气?#28909;?#26009;中均含有硫,燃烧时通常会产生硫氧化物,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(称为酸露点),就会在其表面形成液态硫酸(称为结露)。长期以来,空气预热器的尾部受热面由于结露而引起的腐蚀时常发生,难以避免。以至于目前在锅炉设计时不得不通过提高排烟温?#28982;?#20351;用传热极差的非金属材料(如搪瓷管)来?#33322;?#32467;露和腐蚀现象的产生,并没有从根本上解决问题。而单纯提高排烟温度?#36136;?#24517;造成大量低温能源的浪费,无法进一步回收。尽管如此,空气预热器往往在运行一到两年后依旧会出现腐蚀,直至穿孔。这是一个世界性?#28895;狻?/p>

  目前,?#34892;?#22411;锅炉大多采用管式空气预热器,设计排烟温度居高不下。上世纪九十年代初,热管换热器曾在空预器改造中一度被推广,虽然一定程度上将排烟温度降低,但其尾部受热面的最低壁面温?#28909;?#20250;低于酸露点温度,不能避免结露导致的腐蚀,且热管普遍存在产生和积累不凝气体,逐渐老化,从而传热效率?#26412;?#19979;降。随着它的这些缺点不断被暴露,人们对应用热管换热器也采取了谨慎的态度。

  常用的换热器

  一般常用的换热器为管式换热器,其金属受热面最低壁面温度与热流体排放温度之间大致处于一?#30452;?#25968;关系,即排烟温度为140℃时相应的最低壁温仅为70℃左右。

  对于热管换热器,“如果金属受热面壁面温度要求不低于77.8℃时,其排烟温度通常不得低于155℃,否则必然引起低温结露腐蚀?#20445;?#21442;见顾维藻等著《强化传热》,科学出版社);

  上述换热器的壁温只能作为校核温度,也就是说,当运行工况因运行需要必须进行调整时,即便知道必然会发生低温腐蚀也无法避免,没有任何办法直接对壁温进行调整控制;

  复合相变换热技术是一个全新的换热技术,它采用了热管的原理,提出了“相变段”这一概念,开创了以“壁面温度”作为换热器最基本的设计?#38382;?#36825;一新理念。从根本上解决了低温腐蚀?#28895;狻?/p>

  “相变段”的概念是将原热管换热器中相互独立的部分,通过优化设计构造成一个关联的整体。保证“相变段”受热面最低壁面温度只有微小的梯度温降。同时,利用“相变段”将被加热介质(如空气、水)的温度适当地提高。被预热了?#30446;?#27668;可以保证下级空预器的安全,解决了低温腐蚀问题;被加热的水回收了烟气中的余热,实?#33267;?#33410;能的目的。

  通过“相变段”水量的调节,可以对受热面最低壁温面度实现闭环控制,实?#33267;?#22721;面温度的恒定和调高调低。

  概括复合相变换热技术,其核心内涵在于:

  (1)能够在锅炉的设计和改造中,大幅度降低烟气的排放温度,使大量的中低温热能被有效回收,产生十分可观的经济效益;

  (2)在降低排烟温度的同时,保持金属受热面壁面温度处于较高的温度水平,?#29420;?#37240;露点的腐?#36766;?#22495;,从根本上避免了结露腐蚀和堵灰现象的出现,大幅度降低设备的维护成本;

  (3)实?#33267;?#25442;热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态,使复合相变换热器能够在相当大幅度内,适应锅炉的各种?#20998;?#20197;及传热负荷的变化,使排烟温度和壁温保持相对稳定;

  (4)保留了热管换热器所具有的高效传热同时,排除不凝气体,大大延长了设备的使用寿命。

  复合相变换热技术的应用

  福建凤竹集团是福建省最大的针织漂染专业厂?#28082;?#38024;织品生产基地。集团总资产近5亿元。水、电、汽及污水处理?#28982;?#30784;设施配套齐全。该集团公司十分重视节能环保,先后获得环境保护设施运营资质证书和“全国乡镇环境保护先进单位”等多项荣誉。

  应用复合相变换热技术的经济效益

  仍以2001年福建凤竹纺织科技股份有限公司新购置的40t/h循环流化床锅炉为例,应用复合相变换器取得的直接经济效益情况分析计算如下:

  1.换热器回收热量Qg

  式中Vg=50630 Nm3/h,为蒸气产量为40t/h时的烟气流量;

  ρg=1.295 kg/Nm3,为烟气密度;

  Cpg=1.12 kJ/(kg℃),为烟气?#28909;齲?/p>

  t1为普通锅炉设计排烟温度;

  t2为使用复合相变换热器后的排烟温度;

  为设备保热系数,可取0.92。

  所以Qg=50630×1.295×1.12×(160-125)×0.92 / 3600= 656.8kw

  2.每年节煤量Gc

  式中Qg=656.8kw,为回收热量的千瓦数;

  Qp=5000大卡/kg,为煤的发热量;

  ηk=78%,为锅炉效率;

  860[大卡/(千瓦时)]为单位转换系数;

  HR为设备每年运行时数,即8000小时。

  所以Gc=860×656.8×8000 / (5000×0.78)=1158705 kg/年=1159吨/年。

  经过几年对节能效果的校核,计算的节能量与?#23548;?#36816;行的节能量基本一致。

  用户报告

  2003年福建凤竹集团有限公司出具的用户报告如下:

  我集团公司自1999年起先后在三台锅炉上运用了中源科扬节能技术有限公司的《复合相变换热器》,替代原设计的管式空气预热器。

  复合相变换热器在锅炉上,长期运行表明:

  安全、稳定、可靠,至今未发生任何结露、灰堵、腐蚀、穿孔等现象,未经过任何一次维修。2002年3月,打开最早一台(1999年9月起运行)的25t/h锅炉烟道的人孔观看,前两台锅炉运行的日记表明?#21495;?#28895;温度始终维持在120℃-125℃之间;热风温度完全达到设计要求,≥140℃;尾部受热面的最低管壁温度稳定地保持在100℃左右,且根据需要可调高调低;烟风道阻力正常。完全达到设?#28006;?#26631;和经济运行指标的要求。

  第三台锅炉于2002年5?#36335;?#27491;式运行,排烟温度为120℃-125℃,管壁温度≥95℃,可以调控?#19994;?#25511;方便,热风温度达到设计要求,≥151℃。

  结论

  福建凤竹集团自1999年开始在自备电站25t/h锅炉采用复合相变换热器技术,五年来连续改造安装了7台(自备电厂锅炉25吨、35吨、40吨、50吨各一台,600万大卡导热油炉3台)。前三年,用户自己测?#31185;?#22343;每台锅炉年节约燃煤为1244吨,?#28010;?#24180;综合节能效益约400余万元;

  福建凤竹纺织科技股份有限公司通过应用复合相变换热技术,证明了220t/h以下蒸汽锅炉设计排烟温度完全可以低于120℃,不仅从根本上解决了低温腐蚀?#28895;猓?#36824;可?#28304;?#26469;可观的经济效益和社会效益。


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