鍋爐尾部煙氣余熱在除塵過程中的利用

文 // 齊欣 謝正武 蔣宏利 中節(jié)能科技投資有限公司

電站鍋爐的除塵方式通常采用電除塵或袋式除塵，無論是袋式除塵器還是電除塵器，在除塵器開始投入運(yùn)行期間都很容易發(fā)生內(nèi)部結(jié)露現(xiàn)象。除塵器內(nèi)部結(jié)露的原因主要是由于在啟動(dòng)初期除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的溫度低于煙氣的露點(diǎn)，當(dāng)煙氣接觸這些低溫表面時(shí)，煙氣中的水蒸氣就會(huì)在低溫表面凝結(jié)形成水滴，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生后，水滴會(huì)與鍋爐煙氣中的灰粒或除塵器內(nèi)部已分離下來的灰粒結(jié)合形成泥漿，泥漿的形成不但會(huì)引起灰的板結(jié)、結(jié)塊，影響灰的輸送和流動(dòng)性，還會(huì)影響除塵器的安全運(yùn)行；對(duì)于袋式除塵器，會(huì)引起濾袋的阻力在短時(shí)間內(nèi)急劇上升，不但造成引風(fēng)機(jī)電耗急劇增加，還會(huì)嚴(yán)重的影響鍋爐的正常運(yùn)行，同時(shí)還大大縮短濾袋的運(yùn)行周期和使用壽命；對(duì)于電除塵器，會(huì)大大降低對(duì)灰塵的捕集效率，增加除塵的電耗，嚴(yán)重的還會(huì)引起內(nèi)部短路，造成重大事故。

1 鍋爐點(diǎn)火過程中的除塵問題

在鍋爐的點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，隨著點(diǎn)火過程的延續(xù)和鍋爐負(fù)荷的增加，鍋爐尾部煙道內(nèi)的排煙溫度是逐漸上升的。在點(diǎn)火初期，排煙溫度相對(duì)較低的時(shí)候，為了避免煙氣直接進(jìn)入除塵器內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)露現(xiàn)象，此時(shí)，除塵器的進(jìn)口煙道閥關(guān)閉，旁路煙道閥打開，排煙流經(jīng)除塵的旁路煙道通過引風(fēng)機(jī)排入煙囪；隨著點(diǎn)火過程的延續(xù)和鍋爐負(fù)荷的增加，當(dāng)排煙溫度上升到一個(gè)相對(duì)比較高的水平時(shí)，快速開啟除塵器進(jìn)口煙道閥，關(guān)閉旁路煙道閥，使得大量的高溫?zé)煔庋杆倭鹘?jīng)除塵器的內(nèi)部，對(duì)除塵器內(nèi)部進(jìn)行快速加熱，由于此時(shí)煙氣量大、煙氣溫度水平高，所以可以在一定程度上可降低結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。在現(xiàn)場(chǎng)通常的操作情況下，在鍋爐的點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，為了確保煙氣進(jìn)入除塵器不會(huì)造成除塵器內(nèi)部結(jié)露，當(dāng)鍋爐尾部排煙溫度低于120℃時(shí)候，煙氣通過除塵器的旁路直接排放；只有當(dāng)鍋爐尾部煙氣溫度高于120℃，且達(dá)到一定的流量的時(shí)候，才能直接進(jìn)入除塵器，因此，這樣不但造成了點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)還造成了很大程度上的能量浪費(fèi)。

2 過去通常采取的解決措施

為了避免在鍋爐的啟動(dòng)過程中，溫度相對(duì)較低的煙氣進(jìn)入除塵器引起結(jié)露，目前通常的措施是采取除塵器灰斗預(yù)熱，預(yù)熱一般采用電加熱。在鍋爐啟動(dòng)的過程中，煙氣進(jìn)入除塵器之前，啟動(dòng)除塵器灰斗電加熱裝置，對(duì)除塵器灰斗進(jìn)行預(yù)熱升溫。一般情況下，當(dāng)除塵器內(nèi)的溫度上升到80℃以上，同時(shí)鍋爐尾部的排煙溫度達(dá)到120℃以上時(shí)，關(guān)閉除塵器旁路，打開除塵器進(jìn)口煙道閥，使高溫?zé)煔庋杆俪錆M除塵器，快速提高除塵器內(nèi)部的溫度，避免煙氣中的水分形成結(jié)露。采用灰斗電加熱方式對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱，首先存在設(shè)備故障率高、能耗高的問題；其次，由于通過對(duì)灰斗的加熱間接加熱除塵器的內(nèi)部，加熱效率也相對(duì)比較低，加熱時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；另外，在加熱初期，通過對(duì)灰斗的加熱間接加熱除塵器的內(nèi)部，也會(huì)造成灰斗內(nèi)產(chǎn)生的部分水蒸氣在除塵器內(nèi)的上部凝結(jié)，并不能完全消除除塵器內(nèi)部的結(jié)露現(xiàn)象。

3 除塵器預(yù)熱新方法

本文介紹一種利用鍋爐點(diǎn)火升壓階段的向空排汽含有的熱能對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱的方法。首先設(shè)計(jì)一種除塵器預(yù)熱的裝置，由循環(huán)風(fēng)機(jī)、暖風(fēng)器、除塵器循環(huán)加熱風(fēng)道和相應(yīng)的控制閥門等設(shè)備構(gòu)成。為了避免點(diǎn)火階段鍋爐尾部的排煙直接進(jìn)入除塵器會(huì)引起除塵器內(nèi)部結(jié)露，通常需要對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般需要把除塵器內(nèi)部預(yù)熱到80℃以上，同時(shí)煙氣溫度達(dá)到120℃以上時(shí)，才允許大量煙氣迅速流通除塵器內(nèi)部，這樣可以基本上避免除塵器內(nèi)部結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。在通常的條件下，電站鍋爐在點(diǎn)火升壓開始直至汽輪機(jī)帶小負(fù)荷的期間內(nèi)，汽包產(chǎn)生的蒸汽在向空排汽閥的控制下通過排汽管道直接排向大氣，蒸汽中含有的大量熱能被白白的浪費(fèi)掉。采取利用鍋爐點(diǎn)火階段的向空排汽含有的熱能對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱，不但可以有效地避免鍋爐點(diǎn)火階段造成的除塵內(nèi)部的結(jié)露，還可以節(jié)約能源。

鍋爐啟動(dòng)過程中產(chǎn)生的溫度較高的蒸汽經(jīng)向空排汽支管引入到暖風(fēng)器中的蒸汽凝結(jié)放熱段，除塵器內(nèi)的空氣通過循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用，流經(jīng)暖風(fēng)器中的空氣吸熱段，在暖風(fēng)器內(nèi)完成蒸汽的凝結(jié)放熱和空氣的吸熱升溫過程，升溫后的空氣被送入除塵器的進(jìn)口，然后流經(jīng)除塵器的內(nèi)部，逐步加熱除塵器的內(nèi)部組件。在除塵器內(nèi)部放熱降溫后的空氣，從除塵器出口流出，然后通過循環(huán)風(fēng)機(jī)，再次進(jìn)入暖風(fēng)器中的空氣吸熱段進(jìn)行吸熱升溫，進(jìn)而完成對(duì)除塵器內(nèi)部預(yù)熱的整個(gè)熱空氣的循環(huán)過程。暖風(fēng)器中蒸汽凝結(jié)放熱后產(chǎn)生的凝結(jié)水，經(jīng)過凝結(jié)水疏水管排至疏水箱，對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行回收利用。熱空氣的整個(gè)循環(huán)流程流經(jīng)除塵器出口煙道、循環(huán)風(fēng)機(jī)、暖風(fēng)器中的空氣吸熱段、除塵器進(jìn)口煙道、除塵器內(nèi)部等相關(guān)設(shè)備。由于采用循環(huán)空氣流經(jīng)除塵器內(nèi)部逐漸加熱的預(yù)熱方法，因此，加熱更均勻，加熱效率比較高，熱能利用率也比較高。同時(shí)，由于采用除塵器內(nèi)部空氣的循環(huán)加熱的方法，因此在對(duì)除塵器內(nèi)部的整個(gè)加熱過程中，不會(huì)產(chǎn)生除塵器內(nèi)部結(jié)露的現(xiàn)象。

為了提高加熱效率以及提高熱能的利用效率，采用除塵器內(nèi)的空氣的循環(huán)加熱技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)空氣的循環(huán)加熱以及防止煙氣泄露到循環(huán)空氣中，在除塵器出口的煙道上設(shè)置有除塵器出口煙道閥門。為了實(shí)現(xiàn)除塵器內(nèi)空氣的循環(huán)加熱，暖風(fēng)器安裝在除塵器的循環(huán)加熱風(fēng)道上。

為了維持原鍋爐向空排汽系統(tǒng)的完整性，保持原向空排汽通道的暢通性，實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)器的檢修方便，暖風(fēng)器的蒸汽側(cè)的管道進(jìn)口設(shè)置在鍋爐向空排汽閥前的排汽管道上。鍋爐點(diǎn)火階段產(chǎn)生的蒸汽通過排汽支管流經(jīng)暖風(fēng)器對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱，待除塵器預(yù)熱階段完成后，再關(guān)閉排汽支管閥門。

為了更加有效地實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)初期產(chǎn)生的蒸汽對(duì)除塵內(nèi)的空氣的加熱，采用熱管式暖風(fēng)器。熱管式暖風(fēng)器相比于一般通常采用管式暖風(fēng)器的優(yōu)點(diǎn)是：首先，熱管式暖風(fēng)器的傳熱系數(shù)和換熱效率比較高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小；其次，熱管式暖風(fēng)器的抗腐蝕能力和安全運(yùn)行的性能比較好；最后，熱管式暖風(fēng)器能夠更加有效的避免蒸汽和空氣的交混和泄漏。

4 節(jié)能效果

目前，常用的除塵器預(yù)熱方式采用灰斗電加熱，電加熱的功率一般在幾百千瓦，通常電廠鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火的時(shí)間在3個(gè)小時(shí)以上，采用利用鍋爐生火排汽對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱的方法和裝置，不但可以提高加熱效率，節(jié)約電能，縮短加熱時(shí)間，還可以大大減少除塵器內(nèi)部結(jié)露的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)除塵的使用壽命。

5 結(jié)論

（1）利用鍋爐點(diǎn)火階段排放的蒸汽熱能對(duì)除塵器進(jìn)行預(yù)熱，節(jié)約能源。

（2）采用除塵器內(nèi)部空氣循環(huán)加熱技術(shù)，提高加熱效率和熱能的利用率。

（3）消除鍋爐在點(diǎn)火階段可能出現(xiàn)的除塵器內(nèi)部結(jié)露現(xiàn)象。

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程實(shí)施容易。