提高鍋爐復合相變回收煙氣熱值措施

陳靈磑張 印陳 亮

1.中國石化河南石油勘探局雙河社區中心；2.中國石化河南石油勘探局第一采油廠

提高鍋爐復合相變回收煙氣熱值措施

陳靈磑1張 印2陳 亮2

1.中國石化河南石油勘探局雙河社區中心；2.中國石化河南石油勘探局第一采油廠

相變換熱器以其高效節能的優點在燃煤鍋爐上得到廣泛的應用，然而其實際運行中的換熱效率卻總是達不到理論設計值。針對此問題，通過對唐河基地兩臺鍋爐存在的問題及具體情況的分析，找出換熱效率低的原因并采取了相應的措施。使唐河基地在復合相變鍋爐熱值提高治理上積累了一定經驗，同時使煙氣回收熱值大大提高。

唐河基地鍋爐隊于2011年10月通過節能改造工程引進兩臺FXH－2型復合相變換熱器，設計換熱功率為0.394MW。復合相變換熱器基本原理：將定量清水（液相）注入相變鰭片管束，吸收高溫煙氣后，變為飽和蒸汽（汽相），低溫鍋爐回水在汽包內與蒸汽發生熱交換后，回水溫度升高進入鍋爐主外供熱管道，蒸汽放熱后，溫度降低，變為液相后重新吸收煙道高溫煙氣變成蒸汽，繼續與鍋爐回水熱交換。液相—汽相—液相不停變化而發生吸熱—放熱—吸熱，周而復始。復合相變換熱器能夠在大幅降低排煙溫度的前提下，有效防止低溫腐蝕，從而為鍋爐節能技術開辟了一條廣闊的途徑。

設備現狀

“鍋爐復合相變回收煙氣熱值”是衡量相變換熱工況的關鍵指標之一，該指標的高低直接反映了相變的節能能力，也是影響鍋爐綜合效率提高以及鍋爐標準化管理的短板。根據2013.01－2013.12期間120d供暖鍋爐運行報表綜合統計平均值，實測相變的循環流量為20m3/h，相變的進水平均溫度為42.55℃，相變的出水平均溫度為53.17℃，水的比熱容是4.2KJ/（Kg×℃），故一臺鍋爐每小時的相變回收煙氣熱值為：

回收煙氣熱值設計值為1418400 KJ/Kg/h，因此實際運行時回收煙氣熱值與設計值存在差距，2013年度相變實際運行時回收煙氣熱值未達標。根據同樣方法計算了2012年度相變實際運行回收煙氣熱值，統計結果如圖1所示。

由圖1統計結果可看出鍋爐復合相變回收煙氣熱值呈逐年下降趨勢，而回收煙氣熱值低將嚴重影響鍋爐效率提高，節能效果弱化，增加尾部煙氣濃度，減排作用降低，因此此問題亟待解決。

存在問題分析

通過對復合相變換熱器生產現場調查，得知存在以下問題。

內部積灰

鰭片管內部有不同程度的灰垢出現，而且灰垢結構緊密附著，不易清除。積灰會使鰭片管內徑變大，有效通風截面積變小，影響引風量，從而減小鰭片管導熱系數，影響熱交換從而降低相變出水溫度。

內部滲漏

1#相變換熱器鍋爐底部經常由水珠滲出，經查是內部漏失。鰭片管內部缺水會使相變換熱器壁溫升高，影響熱交換，導致排煙溫度升高，人為制造“酸露點”，從而加快本體腐蝕。

壁溫不穩

在設置值為108℃的條件下，壁溫呈不規律性變化，最高達132℃，最低僅為58℃。壁溫不穩不僅影響熱交換，使排煙溫度升高、加快本體腐蝕，同時將使本體內部氣體干度降低，灰垢粘連，給弱爆吹灰帶來難度。

排煙溫度較高

通過統計鍋爐供暖報表，發現排煙溫度為183℃，排煙溫度偏高會使得壁溫低，相變出水溫度低，影響熱交換，降低換熱效率。

圖1 改造前鍋爐復合相變換熱器回收煙氣熱值統計圖

圖2 影響因素頻次排列統計表

圖3 改造后影響因素頻次排列統計

圖4 改造前后鍋爐復合相變換熱器回收煙氣熱值統計圖

內部水擊

2#相變換熱器鍋爐發生輕微水擊，會使內部氣化而“窩氣”，導致本體內部缺水，增加安全隱患。

運用排列圖調查以查找造成以上問題的癥結，根據2013.01－2013.12之間影響熱交換各種因素次數記錄，進行統計，得出圖2所示結果。由圖2可知，運行工況突變是影響復合相變換熱器的主要癥結，占總原因的75%，如果能克服該原因，就可以大大提高換熱效率。

改造的具體情況

（1）針對內部積灰問題，采取控制原煤、增加放灰口、及時防灰的對策

從原煤入庫階段保證其均勻的顆粒度；強化燃燒，“厚煤層，高風壓，跑慢車，薄煤層，低風壓跑快車”保證原煤充分燃盡，減少飛灰灰量；啟用煤層噴淋，增加濕度，增加原煤的膠結性，飛灰隨渣排出；運用BFA－Ⅶ型弱爆炸波吹灰器對相變本體內部的鰭片管束進行吹灰；由于廠家設計相變內部全封閉，內部積灰無法隨時放出，影響換熱效果，因此在上部增加防灰口，便于停爐保養時用壓縮空氣或水力沖刷清灰；增加本體錐形下部積灰箱，督促員工每班放灰3次，使放灰常態化。

（2）針對內部滲漏問題，采取補漏，更換排污閥的措施

首先對相變換熱器本體進行試壓，找出漏點為相變底部滲漏，其次更換滲漏閘門以解決內部滲漏問題。

（3）針對壁溫不穩的問題，采取靈活多變的控制方式，維護核心元件

在極端寒冷天氣，通常為保證足夠的回水溫度而暫時加大鍋爐負荷，因此燃燒室尾部煙氣溫度比平時高100℃左右，此時相變鰭片管的壁面溫度瞬間高于設定值，使控制系統“鈍化”，電動閥反應遲鈍。此種情況下，將控制方式改為手動，通過人力開啟電調閥門，使進入本體內部的鍋爐回水量增加，吸收熱量，降低壁溫。鍋爐負荷較輕時，發揮控制系統的優勢，將控制方式改為自動。由于在工況條件不理想的多粉塵場合，電調閥門開啟不靈敏而導致進水量偏少，影響壁溫波動的靈敏度，因此必須進行必要的保養。對策實施后，故障現象消失，壁溫不穩問題得到解決。

（4）針對排煙溫度較高問題，采取開啟旁通、增加給水的措施，以挖掘功能潛力

在高負荷下爐膛溫度達到900℃左右，排煙溫度持續高升，采取將電動閥開度在100%，并開啟旁通閥門以補充鍋爐回水量，吸取熱量，以降低排煙溫度。若上述措施不明顯，可加大循環泵頻率，瞬時循環流量由220t/h增加到300t/h，進入相變內部的回水流量也由20t/h提高到30t/h，以使煙溫恢復正常。

（5）針對內部水擊問題，采取泄壓、優化定額水量

水擊出現時，由于存在一定的沖擊力從而對本體及管網產生一定的沖擊，本體的安全性受到考驗。由于設計缺陷，鰭片管束未安裝壓力表，員工無法知曉內部壓力，給操作帶來一定的盲目性，因此必須安裝壓力表。廠家設計相變內部需要進450Kg的水，但經實踐發現水汽化時內部壓力高達0.6MPa，與鍋爐回水進行熱交換時過程迅速，蒸汽變為熱水，內部空間體積減小，未交換的蒸汽因流速過快發生沖擊。因此保守進350Kg的水，督促員工及時檢測鰭片管束內部的壓力，一旦壓力超過0.6MPa及時排氣泄壓。同時編制水擊應急處置預案，實現相變穩態安全運行模式。

對2014.1－2014.11的故障類型次數進行記錄和統計，結果如圖3所示。由圖3結果可以看出運行工況突變占總原因的10.5%，不再是影響復合相變換熱器的主要癥結。

根據2014.01－2014.12期間120d供暖鍋爐運行報表綜合統計平均值，實測相變的循環流量為25m3/h，相變的進水平均溫度為42.35℃，相變的出水平均溫度為61.11℃，水的比熱容是4.2KJ/（Kg×℃），故一臺鍋爐每小時的相變回收煙氣熱值為：

改造前后鍋爐復合相變換熱器回收煙氣熱值統計如圖4所示，由圖4可以明顯看出改造后回收煙氣熱值大大提高，從而提高了換熱效率。

結語

通過找到影響煙氣回收熱值提高的主要癥結，并通過一系列具體改造措施的實施，使問題得到解決，改造后煙氣回收熱值也大大提高。通過強化燃燒、及時放灰，實現了節能減排，煙塵、CO2、SO2、氮氧化物均大幅減少。

陳靈磑，男，河南靈寶人，1985年12月出生，大學本科，助理工程師，工作單位：中國石化河南石油勘探局雙河社區中心。