金屬管換熱器在燃煤電廠應用及存在問題

王翠萍

摘要：換熱器的發展已經經歷了幾個階段，尤其是在燃煤電廠中的應用價值逐漸得到體現。使用換熱器可以更好地節約資源，對于環境保護具有非常重要的現實意義。基于此，本文通過將重點闡述金屬換熱器在燃煤電廠中的應用以及存在的相關問題。

關鍵詞：金屬換熱器;燃煤電廠;應用;存在問題

引言

由于節能減排政策的實行，以及我國工業可持續健康發展的要求，燃煤電場節能改造已經成為一個必然趨勢。在改造過程中，金屬換熱器由于自身的優點，應用越來越多，但在實際工作中依然存在一定的問題，需要給出針對性的改進措施，從而提高燃煤電廠的綜合效益。

1、金屬管煙氣換熱器概述

按照煙氣的溫度進行劃分，可以將金屬管的煙氣換熱器分為低溫換熱器、中溫換熱器和高溫換熱器。按照換熱器翅片的差異，可以將換熱器分為H型翅片、螺旋翅片和針形翅片換熱器等。

2、換熱器常用布置

煙氣冷卻器和煙氣再熱器是換熱器布置時需要重點考慮的部分，對于煙氣冷卻器通常不知在電除塵器前端，可以及時降低入口的煙氣溫度，這種設備也可以布置在濕法脫硫之前，從而降低脫硫塔入口的煙氣溫度。煙氣冷卻器回收的的熱量可以作為一種低溫能源進行再次利用，通常被用于加熱排煙溫度。

3、電除塵器前煙氣冷卻器的作用以及存在的相關問題

在電除塵器前端布置煙氣冷卻器，可以降低電除塵器的煙氣溫度，通過這種方式煙氣中的大部分三氧化硫可以在煙氣冷卻器中冷卻，并吸附在粉塵表面，改變粉塵的性質，促進顆粒的凝聚效果，提高除塵效率。因此，通常情況下將煙氣冷卻器和低溫電除塵器成為低溫電除塵系統。

在進一步研究中發現，部分機組的煙氣冷卻器存在積灰、磨損嚴重等問題，這些問題在工程運行中需要格外注意以免降低工作效率。對于磨損而言，這是煙氣冷卻器運行中常見的現象，同時磨損程度與燃料的類型也有很大的關聯，通常燃燒高灰煤的電場，磨損會更加嚴重，另一方面，飛灰的濃度也是影響磨損的重要因素。通過進一步研究發現，磨損速度與煙塵濃度、煙塵流速、流場、飛灰的物理化學性質有關，同時也會受到受熱面布置、結構特性以及運行狀況等方面的影響。

對于煙塵濃度而言，濃度越高，磨損風險越高。煙氣流速與飛灰顆粒的動能與撞擊次數有關，飛灰顆粒的動能與速度正相關。而流場方面，煙氣與流場不均與，也會導致設備出現局部磨損情況，整個飛灰顆粒的大小、形狀、軟硬對于磨損也有影響。其次，對于硬度較高、棱角鋒利的顆粒相對磨損程度要嚴重。飛灰顆粒的磨損情況與二氧化硫的含量有一定關系。灰的濃度對于磨損也會產生直接影響，一旦在生產中使用的是高灰分，低熱量的劣質煤，整個煙氣冷卻器將會發生嚴重的磨損情況。

在設備的安裝過程匯總，受熱面的布置對于整個效果也會產生影響。由于飛灰重力作用的影響，對于換熱管也會造成一定的沖刷，但這種影響并沒有想象中那么嚴重。由于較小的飛灰顆粒加速并不突出，因此對換熱器形成的沖擊力也相對有限。鍋爐在低負荷狀態下工作時，由于煙氣的流速相對較低，煙氣攜帶飛灰的能力也會下降，形成一種流化磨損現象，這種磨損相對于垂直布置更為嚴重。對于水平布置的煙氣冷卻器的磨損情況與自上而下垂直布置的煙氣冷卻器在實際上差別不是很大，但由于水平布置的形式更容易造成積灰問題，會減少煙氣的流通截面積，使煙氣流速提升，因此在布置方式的選擇上也更傾向于自上而下的垂直布置。

對于設備的結構特性，換熱管的布置方式，通常會使用錯列、順列、橫向間距和縱向間距等幾種方式，布置方式不同造成的磨損程度也會有所差異。通常情況下，使用H型的翅片在磨損程度上要好于螺旋翅片，使用順列的布置方式比錯列的方式可以有效降低磨損程度，通常對于節距的選擇會結合換熱設備的具體參數情況、積灰情況以及磨損現象進行綜合選擇。在運行過程中，由于鍋爐負荷的增加，整個煙氣流速也會得到增加，飛灰的磨損程度就會加大。對于負壓燃燒的鍋爐，煙氣容積增加流速也會變強，加速對設備的磨損。具體在鍋爐燃燒時，由于燃燒不夠充分，會導致飛灰中的碳含量增加，整個焦炭顆粒的硬度就會增強，這種情況也會加劇磨損。

通過進一步的研究發現，對于整個煙氣冷卻器的防磨損問題，需要結合主動預防和被動預防兩個方面進行處理。第一，在設備的設計制造過程中需要嚴格控制煙氣的流速情況，對于燃燒高灰煤的情況，在設計流水時應該控制在每秒8.5米;對于煙氣和飛灰的流場應該保持均勻，整個均流系數應該控制在一定的范圍內。對于整個設備的布置方式應該盡量的保持科學合理，如果布置空間充足，優先選擇煙氣自上而下的垂直布置方式，對于被動防磨，如果飛灰濃度較高，在設備的迎風一側要安裝一定數量的假管，假管不會參加換熱，實質上只是一種防磨措施。

4、濕法脫硫前煙氣冷卻器的作用及存在問題

將金屬管煙氣冷卻器安置在濕法脫硫裝之前，可以有效降低脫硫塔入口的煙氣溫度，能降低脫硫塔的能量消耗，還能起到減少煙氣量的作用，從而降低風機阻力電耗。

5、煙氣換熱器作用以及存在的問題

煙氣再熱器可以通過提升排煙溫度來降低白煙排放，當前日本通過利用高煙溫進行排放，可以提升煙氣的擴散水平，同時還在電除塵器前設定一定的煙氣冷卻裝置，從而及時對電除塵器的煙氣溫度進行控制，實現提高除塵效率、降低脫硫消耗的目的。另外一方面，以水作為換熱介質，可以及時將回收的煙氣再加熱，從而提升排煙的溫度，增強擴散能力。我國通常使用的設備在材料的選擇方面存在一定困難，因此在使用過程中存在一定的腐蝕風險。

6、結語

綜上所述，低溫金屬管煙氣換熱器在燃煤電廠中進行應用，需要重視對相關設備的使用和安裝順序，有效緩解磨損、耗能和腐蝕等問題，從而真正意義上實現節能減排，促進可持續發展。

參考文獻：

[1]丁得龍.燃煤電廠管式煙氣換熱器的材質選擇與設計[J].資源節約與環保，2017 （12）：1+9.

[2]郭瀅，劉含笑，崔盈，李文華，郭鏈.煙氣換熱器及其在燃煤電廠煙氣治理中的作用[J].山東化工，2017，46 （13）：161-163+169.

[3]殷戈.燃煤電廠中間熱媒體煙氣換熱器系統改造[J].發電設備，2016，30 （03）：191-193.