蒸汽鍋爐余熱回收技術淺析

摘要：蒸汽鍋爐余熱問題不僅造成了嚴重的能源浪費，而且帶來了白色環境污染。本論文對鍋爐余熱的成因進行了分析，制定了工藝改造方案，優化了工藝流程，通過安裝余熱回收換熱器，提高鍋爐除氧給水溫度，降低除氧加溫耗汽量等措施的實施，有效解決了鍋爐余熱的浪費，消除了環境污染。同時也總結了工作的不足之處，并對后續工作做了進一步的展望。

關鍵詞：余熱回收除氧器工藝優化換熱器

1 .背景

眾所周知，蒸汽鍋爐余熱浪費能夠造成嚴重的能源浪費和白色環境污染。我公司熱力廠安裝蒸汽鍋爐12臺，其中9臺20t/h，3臺35t/h。蒸汽鍋爐均采用熱力除氧工藝運行，共有除氧器4臺，其中，75 t/h和45 t/h各1臺， 100 t/h共2臺。蒸汽鍋爐余熱浪費主要通過三個途徑產生：

（1） 鍋爐連續排污經膨脹箱擴容降壓后，二次蒸汽被回收利用，而高溫水（約120℃）直接排入渣池，熱量未進行回收利用，連續排污量約占鍋爐蒸發量的5%-10%。

（2） 鍋爐定期排污經膨脹箱擴容降壓后，二次蒸汽直接排入大氣，而高溫水（約120℃）直接排入渣池，全部熱量未進行回收利用。定期排污量約占鍋爐蒸發量的0.1%-0.5%。

（3） 鍋爐給水經熱力除氧加溫時，排除氧氣的同時一部分加溫蒸汽也排入大氣，排入大氣中的乏汽約占加溫蒸汽的5%-10%。

據統計我公司年生產供應蒸汽約56萬噸，鍋爐排污量約2.8萬噸，除氧產生的乏汽約0.17萬噸。

為有效抑制蒸汽鍋爐余熱浪費，減少能源浪費和白色環境污染，我們根據余熱產生的主要成因，制定了余熱回收方案，并實施了改造。

2 .改造方案

2.1 鍋爐排污余熱回收方案及工藝設計

鍋爐排污是保證鍋爐安全運行的重要環節。鍋爐排污分為定期排污和連續排污。定期排污又稱底部排污，每班一次，主要排除鍋爐集箱底部沉積物、水渣，防止水渣在某一部位聚集形成二次水垢。連續排污又稱表面排污，主要排掉鍋水表面的油脂和泡沫，降低鍋水的含鹽量，使鍋爐水質指標符合標準。鍋爐排污余熱回收的困難主要在定排管系統壓力不一致，易產生二次蒸汽造成振動。

經團隊分析討論確定方案加裝兩套水—水換熱器，熱源采用鍋爐定、連排排污水在換熱器管束內流動，換熱后排入沖灰溝內。冷源采用水處理軟化水在換熱器管殼內流動，吸熱后排入軟水箱。根據現場實際狀況一臺采用水平安裝，一臺采用立式安裝，具體措施如下：

（1） 在定排膨脹箱進口加裝閥門與定排膨脹箱隔離。

（2） 新敷設定排管道與鍋爐連排膨脹箱排污管合并。

（3） 鍋爐連排膨脹箱排污管出口加裝止回閥，防止定排排污水進入連排膨脹箱。

（4） 定連排合并后管道加裝過濾器接至換熱器，經換熱后排入沖灰溝內。

（5） 換熱器冷源采用水處理軟化水吸熱后排至軟水箱。

鍋爐排污余熱回收改造流程示意圖：

（1）換熱器水平安裝示意圖

（2）換熱器立式安裝示意圖

2.2 除氧余熱回收方案及工藝設計

熱力除氧原理是將鍋爐給水溫度加熱到沸點，使水沸騰，從而使水中溶解的氧被解析出來，在排除氧氣的同時一部分加溫蒸汽也排入大氣。除氧余熱回收的主要困難是除氧器工作壓力低，正常工作壓力在0.01-0.02MPa，要求換熱器阻力小于0.01MPa，若換熱器阻力大于0.02MPa，會造成除氧器工作壓力升高，影響正常運行。同時乏汽中混有氧氣，如作為閉式系統蒸汽回收，則氧氣會被帶入鍋爐給水系統，增加設備管道氧腐蝕。

經團隊分析討論確定方案加裝兩套汽—水換熱器，將除氧器排出的乏汽與除氧器給水換熱凝結回收，而氧氣等其他不凝結氣體通過排汽管排至大氣。經調研，換熱器選擇陜西新瑞冷暖機電設備廠生產的波紋管換熱器，該換熱器采用不銹鋼波紋管，換熱效率高且阻力很小。熱源為除氧乏汽在管殼內流動，換熱后凝結成水在管殼末端底部回收排入凝結水箱二次再利用，氧氣等其他不凝結氣體通過換熱器管殼末端頂部的排氣管排放至大氣。冷源采用除氧器進水在管束內流動，吸收除氧乏汽余熱后直接進入除氧器加溫。換熱器采用水平安裝，減少殼程阻力，保證除氧器工作壓力正常。

除氧余熱回收改造流程示意圖。

3 .改造效果

經過5個月的努力，鍋爐余熱回收改造順利完成，投入運行后效果良好，但也存在一些問題，具體內容如下：

3.1 好的方面

（1）鍋爐排污水溫度降低，大約為40-50℃，渣池環境大為改善同時消除了白色污染。換熱后的軟化水溫度提高了10度以上。

（2）除氧器向空排管道不再有蒸汽排出，除氧加溫耗汽量明顯降低，經統計除氧加溫每噸軟化水耗蒸汽量由過去的0.14噸降低到0.07噸。

3.2 存在問題與不足

由于現場位置限制，改造設計中一臺采用立式安裝，另一臺采用水平安裝。立式安裝熱源從換熱器頂部進入，底部排出，運行后無任何振動現象。水平安裝熱源從水平方向進入，水平排出。運行后出現汽水沖擊、振動問題，多次造成波紋管焊縫脫焊。

經分析換熱器水平安裝易造成氣體聚集在換熱器兩端封頭上部，不利于氣體排除，因此造成頻繁振動。

3.3 優化及改進

經分析討論確定改進換熱器封頭，將換熱器凸形封頭改為錐形，確保進出口端在換熱器最高處，便于氣體排出。改進后換熱器振動頻率、強度明顯降低，再未出現波紋管焊縫脫焊現象。綜上所述鍋爐排污余熱回收換熱器適合立式安裝，可避免振動現象發生。

4 .技術經濟及社會效益

4.1 按公司年產蒸汽56萬噸計算，節約鍋爐除氧加溫蒸汽約3920噸，回收凝結水約3920噸。折合資金約：3920噸×150元/噸+3920噸×50元/噸=78.4萬元，扣除設備改造購置、安裝成本費用13萬元，實際改造結余資金約65.4萬元。

4.2 本項目實施改造后，設備可至少在8年之內不發生管道堵塞，氧腐蝕等故障。實踐證明該余熱回收技術性能穩定、可靠，是成功的，具有大力推廣價值。

作者簡介：姓名：劉建華 （1978.03--）； 性別：女 籍貫：山東省平原縣 學歷：本科 現有職稱：工程師 ； 研究方向： 煙氣環保處理及誰水處理方面endprint