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相变换热工业锅炉烟气余热回收技术分析

   日期:2016-06-12     来源:论文网    浏览:81    

  据统计,我国有约三分之二的能源被锅炉消耗掉了,全国80%的工业用煤用于锅炉燃烧。随着科学技术的不断发展,锅炉技术在近百年中不断地改进和提高,现代大型锅炉的效率已经接近极限。锅炉的热损失主要包括排烟损失、化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、散热损失、灰渣物理热损失等项目。其中,排烟损失是最主要的部分,约占整个锅炉热损失的70%~80%。一般地,排烟温度每降低15℃,可使锅炉热效率提高1%。因此,降低排烟温度是提高锅炉效率的最有效的途径。

  锅炉排烟损失作为锅炉效率损失最大的部分无疑是进一步提高锅炉效率的方向。但是,锅炉专家在降低排烟温度的探索中遇到了不可逾越的障碍,即烟气酸露点。排烟温度低于烟气中SO3的露点时,在受热壁面上会凝结酸露,低温酸露出现,会导致腐蚀漏风与积灰(结露性),其危害极大:一方面导致漏风,既增大风机电耗,又造成炉膛缺风,使燃烧恶化,热效率降低。另一方面导致积灰,使受热面换热能力下降。积灰严重时会形成堵灰,不仅影响传热,而且可能因烟道阻力剧增而限制锅炉出力,甚至被迫停炉。如何能够降低排烟温度而有保证不发生酸露腐蚀,一直以来是业内的一大难题。

  文章对新型相变换热锅炉烟气余热回收技术进行了分析,并通过与传统技术比较,得到其性能及可行性等的相关结论,供有关技术人员参考。

  1 传统的设计方法

  保证锅炉尾部受热面不发生低温腐蚀的核心是控制换热器最低壁面温度高于烟气酸露点的温度。

  在传统的设计方法中,最低壁面温度取决于烟气酸露点的温度和预热空气的最低温度。例如,一台锅炉的空气预热器是末级受热面,空气侧进口温度为25℃,排烟温度为150℃,根据空气侧和烟气侧对流换热系数可以算出则空气预热器最低壁面温度70℃。一般地,在冷空气温度一定的情况下,设计排烟温度大约是最低壁面温度的2倍。

  2 相变换热技术原理

  相变换热烟气余热回收系统由传统的间壁式换热器和相变换热器组合而成,其核心是相变换热器。相变换热器利用介质相变过程中温度不变的特性,具有在整个换热器沿程壁面温度恒定的优良特性。相变换热器分为蒸发换热面、冷凝换热面、上升管、下降管、汽水分离装置两部分。蒸发换热面内部的液态介质吸收烟气热量而变成汽水混合物上升,经过汽水分离装置后,汽体上升进入冷凝换热面,在其中放热加热外部的冷空气后凝结后汇集到汽水分离装置。介质在相变换热器内部依靠密度差形成自然循环。

  相变换热器技术通过改变锅炉排烟温度和最低壁面温度的函数关系,巧妙地化解了降低锅炉排烟温度与酸露点腐蚀的矛盾,较好地解决了锅炉排烟温度难以降低的难题。实现了在保证锅炉尾部受热面不结露的情况下,将排烟温度降至极限,从而大大提高了锅炉效率。

  相变换热器能够实现排烟温度仅比最低壁面温度高15℃。相比传统设计方法,能够将锅炉排烟温度稳定降低30~100℃,回收的热量可用于锅炉送风预热,也可加热锅炉凝结水,冬季也可用于加热冬季厂区供暖水系统。可实现锅炉效率提高2%~7%。而且对于越是排烟温度高的锅炉的节能效果越显着。

  相变换热器可以通过调节系统冷源的流量,调节换热器金属受热面最低壁面温度,使其具有相当幅度的调节能力,使排烟温度和壁面温度保持相对稳定,并能适应锅炉的燃料品种以及负荷变化。

  3 结束语

  相变换热器最低壁面温度整体可控可调,并可在保证受热面不结露的前提下降低排烟温度,有效提高设备热效率和防腐能力。可广泛适用于电力、石油、化工、冶金、石化、纺织、医药等行业的各种燃煤、燃油、燃气锅炉、窑炉、注汽炉、加热炉及各种换热设备之中。应用前景广泛,推广潜力巨大,尤其适合燃用高硫分燃料,排烟温度较高,尾部受热面腐蚀严重的锅炉。

 
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