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锅炉烟气高低温余热回收装置

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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、天然气等燃料中均含有硫,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度或使用传热极差的非金属材料(如搪瓷管)来缓解结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又势必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。这是一个世界性难题。

  目前,中小型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度仍会低于酸露点温度,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,从而传热效率急剧下降。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种倍数关系,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”(参见顾维藻等著《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参数这一新理念。从根本上解决了低温腐蚀难题。

  “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。被预热了的空气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,实现了节能的目的。

  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,实现了壁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,远离酸露点的腐蚀区域,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)实现了换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,适应锅炉的各种品种以及传热负荷的变化,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。

江西11选5  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家和针织品生产基地。集团总资产近5亿元。水、电、汽及污水处理等基础设施配套齐全。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℃),为烟气比热;

  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,计算的节能量与实际运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:排烟温度始终维持在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。完全达到设计指标和经济运行指标的要求。

  第三台锅炉于2002年5月份正式运行,排烟温度为120℃-125℃,管壁温度≥95℃,可以调控且调控方便,热风温度达到设计要求,≥151℃。

  结论

江西11选5  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,用户自己测量平均每台锅炉年节约燃煤为1244吨,估算年综合节能效益约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难题,还可以带来可观的经济效益和社会效益。


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