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、節能降溫、防腐能力。

關鍵詞：鍋爐排煙溫度；鍋爐；復合相變換熱器；防腐降溫；節能降耗

引言

排煙損失是鍋爐各項損失中所占的比例最大。在高參數的體現更加明顯，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濟性降低。

1 相變式換熱器工作原理

利用優化設計來構造一個聯系緊密的機構化整體，氣液之間存在一些特性，比如“兩相同向流動”、“汽液相變換熱”、“工質自然循環”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，凝結成液體，通過汽水分離器使飽和水回到受熱段，往復循環，再汽化，這樣熱量就可以從高端向低端的單向傳熱。可見，FXH具有很多優點，比如說避免低溫腐蝕，換熱管束壁溫均勻、易控制、易調節，有效地降低排煙溫度等等。

2 節能效益計算

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現復合相變換熱器技術已經成熟，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和設備。

額定蒸發量為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進行優化設計后，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，占總節能量的0.88%。（3）年總耗電增加226525千瓦時。

2.3 循環經濟效益分析

復合相變換熱器技術進行優化改造設計后，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，保護環境。

3 項目主要技術指標

3.1 項目的指導思想和原則

（1）符合國家節能降耗的能源政策：一定要充分回收鍋爐排煙余熱，提高鍋爐的熱效率，節約能源。（2）鍋爐排煙余熱利用在維持鍋爐已有的結構和工藝系統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

復合相變換熱器這個技術利用“相變段”和不同“強化傳熱技術”有效設置，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生影響，提出了將其置于可調可控狀態的概念。總之，復合相變換熱技術是原創性節能技術，高效可靠，其核心內涵。

（1）在鍋爐的改造和優化中，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域，從而避免結露腐蝕和堵灰，很大程度上節約了設備的維護成本。（2）使受熱面最低壁面處于可調控的狀態，使復合相變換熱器具有一定的調節能力，使排煙和壁面溫度保持穩定，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、換熱面積和經濟等因素視為重點考慮對象，同時適當地控制工藝流速。由于負荷和燃料變化可調控，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，這樣就不會產生結露、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，受熱面很容易出現積灰沉降現象，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”。相變壁溫根據煤的含硫情況，及時調整。

5 結束語

優化改造后，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露、腐蝕和堵灰等問題的產生，一方面可以大幅度地提升企業的經濟效益，另一方面為國家節約了很多能源。后續考慮的是濕法脫硫前增加相變式換熱器，達到節能量最大化。

參考文獻

[1]張洪源.鍋爐煙氣余熱回收利用分析與措施研究[J].企業技術開發，2009，1（5）：159.

[2]王炎.復合相變換熱器技術與裝置[J].上海節能，2008，1（2）：21-24.

[3]李玉忠，柯秀芳.循環流化床鍋爐煙氣余熱的利用[J].機電工程技術，2009，38（8）：138-139.

[4]張海云，嚴海鷹.超導熱管在鍋爐煙氣余熱回收中的應用[J].中州煤炭，2009，1（9）：98-99.