440t/h循環流化床鍋爐相變換熱器設計與應用

夏興龍，馮包永

（1.兗礦集團濟三電力有限公司，山東 濟寧 272169；2.哈爾濱鑫北源電站設備制造有限公司，哈爾濱 150046）

1 引言

相變換熱技術是全新的換熱技術，以壁面溫度控制作為換熱器最基本的設計參數，采用熱管原理，利用除鹽水液汽相變段壁面溫度微小梯度降，汽化潛熱吸熱量大，根據飽和蒸發吸熱、凝結傳熱原理，一定壓力下，煙氣中的加熱器壁溫被加熱介質（除鹽水）適當地提高，解決了壁溫低造成的低溫腐蝕。通過設置閉路的外置相變換熱器，回收煙氣中的余熱加熱熱水，實現了降低煙溫、節能的目的。

2 應用設計

2.1 440t/h 循環流化床鍋爐運行參數

鍋爐效率90.7%；排煙熱損失5.48%；鍋爐排煙溫度設計141℃，運行在160℃。一次風、二次風未設計暖風機。一次風空預器出口風溫220℃，二次風空預器出口風溫215℃（冬季）。冷渣器冷卻出水120t/h，入水溫度55℃，出水溫度為60℃～80℃。尾部煙道截面2600mm×3200mm。

2.2 燃料分析及酸露點計算

煤質分析如表1 所示。煙氣酸露點計算如下：

β為常數，當α=1.2 時，取β=121；飛灰系數αfh=0.7

表1

2.3 相變換熱器應用設計

煙道內的壁溫溫度設計為110℃。

系統的接入方式是：在鍋爐除塵設備之前水平煙道中安裝相變換熱器吸熱段，可將鍋爐運行時的排煙溫度從162℃降低到132℃，相變換熱器受熱面的管壁溫度111℃高于燃料酸露點溫度73.1℃，換熱器可實現不積灰、不結露和不腐蝕。

系統的接出方式是：在水平一次風、二次風道位置加裝相變換熱器吸熱段，通過吸熱段將回收的煙氣余量的大部分用于加熱來自鍋爐空預器的進口風，把一、二次空預器進口風溫始終加熱至60℃以上，在夏季，吸熱段的煙氣余熱可用來加熱除鹽水（從冷渣器來的），將出口水溫加熱至95℃以上，從而達到回收煙氣余熱、提高鍋爐系統熱效率的目的。在各種工況下，自動控制系統用來保證鍋爐的排煙溫度穩定在設計值，避免發生低溫腐蝕。

為實現閉式自循環，煙氣外相變換熱器應布置在上部位置。為防止受熱面積灰，應布置無損傷吹灰器，如超聲波吹灰器。設計參數如表2；系統布置圖如圖1。

表2 設計參數

3 系統影響分析

（1）對除塵器影響。應用相變換熱器改造后，電除塵器的入口煙溫降至160℃左右。布袋除塵器對煙溫的適應范圍為130℃～145℃，最佳排煙煙溫應控制在140℃以下，最大承受煙溫為160℃。煙溫的降低有利于布袋除塵器的應用。

（2）對現有風機影響。在現有煙道中布置受熱面阻力增加350Pa 左右，煙氣溫度降低抵消部分阻力對引風機出力的影響，但總引風量會略有增加。

4 相變換熱器在尾部煙道應用的優點

圖1 系統布置圖

（1）為高效換熱技術的應用，利用介質在一定壓力下飽和蒸汽換熱，系統造價低，結構設計簡單，運行方便，可控性強，在120℃～180℃低溫煙氣再利用中可以發揮高效能。

（2）相變換熱器設置在尾部煙道，可降低排煙溫度，回收率高。

（3）通過在尾部煙道設置相變換熱器設置，可使受熱面壁面高于酸露點溫度，減少結露腐蝕和堵灰現象的發生。

（4）提高了一次風、二次風進風溫度，優化了空預器運行工況，從根本上杜絕了低溫腐蝕對空預器的損壞。

5 結論

根據目前電廠低溫煙氣再利用技術的應用和研究，通過相變技術降低煙溫并用于加熱一次風、二次風，既提高了鍋爐熱效率，最大限度地回收了熱能，又提升了空預器入口風溫，冬季杜絕了低溫腐蝕的發生。相變技術使煙道換熱器壁溫遠遠高于酸腐蝕結露溫度，有效解決了低溫省煤器腐蝕、積灰、結露等難題，使布袋除塵器濾袋使用壽命大大延長，確保了布袋除塵器的安全可靠性能。

［1］蔣敏華，肖平.大型循環流化床鍋爐技術［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］路春美，程世慶，王永征.循環流化床鍋爐設備與運行［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］黨黎俊.循環流化床鍋爐的啟動調試與安全運行［M］.北京：中國電力出版社，2003.