煙氣余熱量利用系統分析

梁曉林

摘? 要：選擇低溫省煤器回收煙氣余熱，通過換熱器內工質的蒸發、冷凝，將熱量回收加以再利用。選擇合理的壁溫，運用控制壁溫技術，達到既節能又安全不腐蝕管道的目的。

關鍵詞：余熱;余熱回收

1.概況

某項目作為北方嚴寒地區城市的配套基礎設施，新建大型采暖熱源發展熱電聯產，預計到2020年末供熱面積將達到2346×10⁴m²。本期建設規模為2×80MW熱電聯產機組，同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置。留有再擴建的條件。

2.煙氣余熱換熱器的對比分析

2.1 壁溫可調式換熱器

一般來說，要利用鍋爐尾部的煙氣熱量（低溫余熱），提高鍋爐的熱效率，就必須降低鍋爐尾部的煙氣溫度。但如果安裝于鍋爐尾部的換熱器受熱面的最低壁溫低于煙氣的酸露點，將發生嚴重的酸露腐蝕和堵灰，影響鍋爐的安全運行。為了保證鍋爐安全運行，排煙溫度不能設計得很低。

壁溫可調式換熱器它采用相變介質（一般為除鹽水）作為熱媒將傳統的一次換熱改為兩次換熱（第一次換熱為煙氣與相變介質的換熱，第二次換熱為相變介質與冷源的換熱）。通過對兩個換熱過程的控制，達到了控制煙氣側換熱器壁面溫度的目的。通過對相變介質溫度的控制實現對換熱器壁面溫度的控制，從而達到最低壁溫高于煙氣酸露點的要求

a）壁溫可調式智能換熱器技術主要特點

壁溫可調式智能換熱器技術有如下主要特點：

（1）能夠在鍋爐的設計和改造中，大幅度降低煙氣的排放溫度，使鍋爐煙氣余熱被有效回收，產生十分可觀的經濟效益;

（2）在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度始終高于酸露點，從根本上避免了結露腐蝕和由此發生的堵灰，大幅度降低設備的維護成本;

（3）保證換熱器金屬受熱面最低壁面溫度處于可控可調狀態，使壁溫可調式智能換熱器具有相當幅度的調節能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對穩定，并能適應鍋爐的燃料品種以及負荷的變化;

（4）在保留熱管換熱器具有高效傳熱特性的同時，通過適時排放不凝氣體有效解決壁溫可調式智能換熱器可能出現的老化問題，大大延長設備的使用壽命。

3.余熱回收方案設計

3.1 主要設計參數的選擇

由以上計算可見，煙氣酸露點為95℃，綜合考慮安全性與成本的因素，將低溫省煤器最低壁面溫度設計為100℃，以此為依據進行換熱計算。

根據鍋爐資料，鍋爐設計排煙溫度為145℃，為確保換熱器不發生酸露腐蝕，則換熱器出口排煙溫度取110℃是較為經濟的選擇。

3.2 余熱回收冷源的選擇

為確保換熱器不發生酸露腐蝕，余熱回收換熱器設計壁溫為100℃，本工程為背壓機供熱項目，沒有凝結水，因此采用熱網回水作為冷源。

3.3 余熱回收指標計算

從上表可以看出每臺機組煙氣余熱供熱量為5MW，節約標煤2920t。考慮到裝設換熱器后，煙氣阻力約增加300Pa，引風機能耗將增加75kW。

3.4 經濟分析

鍋爐設備年利用小時數按4000h，則兩臺機組余熱回收裝置年回收熱量14606GJ/a。全廠節煤約5843噸，按可研階段的資料：標煤價526元/噸，全廠節煤效益為每年307.3萬元。

煙氣由138℃降為105℃后，全廠脫硫系統減少耗水量20t/h，全年節水80000噸，按水價0.8元/噸計算，全廠節水效益為每年6.4萬元。

4.設備防堵防磨問題

設備堵灰發生的原因是因為受熱面金屬壁面溫度過低，低于酸露點，使受熱面結露，從而導致煙氣中灰分粘附在受熱面上，形成堵灰。低溫省煤器的設計是以壁面溫度作為第一設計參數，其最低壁面溫度整體均勻，在正常運行狀況下，可根據負荷及燃料變化可控可調，使其始終控制在酸露點溫度以上，所以能從機理上根本解決酸露腐蝕及堵灰問題。

5.結論

通過對煙氣余熱利用系統的分析，得出了以下結論：

1）本工程鍋爐排煙的低溫腐蝕露點溫度～95℃。采用了酸露點的在線測量裝置，選取余熱換熱器壁溫110℃。保證換熱器可安全可靠運行。

2）本工程煙氣余熱利用回收熱量10MW。

3）本工程加裝煙氣余熱利用系統后，全廠脫硫裝置能節水20t/h。

4）設備靜態投資，回收期為2.5年

參考文獻

[1]? 李鋒，端木琳，付林，等.煙氣-水直接接觸式換熱性能研究[J].暖通空調，2017（12）.91-96.