440t/h循環(huán)流化床鍋爐相變換熱器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

夏興龍，馮包永

（1.兗礦集團(tuán)濟(jì)三電力有限公司，山東 濟(jì)寧 272169；2.哈爾濱鑫北源電站設(shè)備制造有限公司，哈爾濱 150046）

1 引言

相變換熱技術(shù)是全新的換熱技術(shù)，以壁面溫度控制作為換熱器最基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，采用熱管原理，利用除鹽水液汽相變段壁面溫度微小梯度降，汽化潛熱吸熱量大，根據(jù)飽和蒸發(fā)吸熱、凝結(jié)傳熱原理，一定壓力下，煙氣中的加熱器壁溫被加熱介質(zhì)（除鹽水）適當(dāng)?shù)靥岣?，解決了壁溫低造成的低溫腐蝕。通過設(shè)置閉路的外置相變換熱器，回收煙氣中的余熱加熱熱水，實(shí)現(xiàn)了降低煙溫、節(jié)能的目的。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)

2.1 440t/h 循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行參數(shù)

鍋爐效率90.7%；排煙熱損失5.48%；鍋爐排煙溫度設(shè)計(jì)141℃，運(yùn)行在160℃。一次風(fēng)、二次風(fēng)未設(shè)計(jì)暖風(fēng)機(jī)。一次風(fēng)空預(yù)器出口風(fēng)溫220℃，二次風(fēng)空預(yù)器出口風(fēng)溫215℃（冬季）。冷渣器冷卻出水120t/h，入水溫度55℃，出水溫度為60℃～80℃。尾部煙道截面2600mm×3200mm。

2.2 燃料分析及酸露點(diǎn)計(jì)算

煤質(zhì)分析如表1 所示。煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算如下：

β為常數(shù)，當(dāng)α=1.2 時(shí)，取β=121；飛灰系數(shù)αfh=0.7

表1

2.3 相變換熱器應(yīng)用設(shè)計(jì)

煙道內(nèi)的壁溫溫度設(shè)計(jì)為110℃。

系統(tǒng)的接入方式是：在鍋爐除塵設(shè)備之前水平煙道中安裝相變換熱器吸熱段，可將鍋爐運(yùn)行時(shí)的排煙溫度從162℃降低到132℃，相變換熱器受熱面的管壁溫度111℃高于燃料酸露點(diǎn)溫度73.1℃，換熱器可實(shí)現(xiàn)不積灰、不結(jié)露和不腐蝕。

系統(tǒng)的接出方式是：在水平一次風(fēng)、二次風(fēng)道位置加裝相變換熱器吸熱段，通過吸熱段將回收的煙氣余量的大部分用于加熱來自鍋爐空預(yù)器的進(jìn)口風(fēng)，把一、二次空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫始終加熱至60℃以上，在夏季，吸熱段的煙氣余熱可用來加熱除鹽水（從冷渣器來的），將出口水溫加熱至95℃以上，從而達(dá)到回收煙氣余熱、提高鍋爐系統(tǒng)熱效率的目的。在各種工況下，自動(dòng)控制系統(tǒng)用來保證鍋爐的排煙溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值，避免發(fā)生低溫腐蝕。

為實(shí)現(xiàn)閉式自循環(huán)，煙氣外相變換熱器應(yīng)布置在上部位置。為防止受熱面積灰，應(yīng)布置無損傷吹灰器，如超聲波吹灰器。設(shè)計(jì)參數(shù)如表2；系統(tǒng)布置圖如圖1。

表2 設(shè)計(jì)參數(shù)

3 系統(tǒng)影響分析

（1）對除塵器影響。應(yīng)用相變換熱器改造后，電除塵器的入口煙溫降至160℃左右。布袋除塵器對煙溫的適應(yīng)范圍為130℃～145℃，最佳排煙煙溫應(yīng)控制在140℃以下，最大承受煙溫為160℃。煙溫的降低有利于布袋除塵器的應(yīng)用。

（2）對現(xiàn)有風(fēng)機(jī)影響。在現(xiàn)有煙道中布置受熱面阻力增加350Pa 左右，煙氣溫度降低抵消部分阻力對引風(fēng)機(jī)出力的影響，但總引風(fēng)量會(huì)略有增加。

4 相變換熱器在尾部煙道應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

圖1 系統(tǒng)布置圖

（1）為高效換熱技術(shù)的應(yīng)用，利用介質(zhì)在一定壓力下飽和蒸汽換熱，系統(tǒng)造價(jià)低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，運(yùn)行方便，可控性強(qiáng)，在120℃～180℃低溫?zé)煔庠倮弥锌梢园l(fā)揮高效能。

（2）相變換熱器設(shè)置在尾部煙道，可降低排煙溫度，回收率高。

（3）通過在尾部煙道設(shè)置相變換熱器設(shè)置，可使受熱面壁面高于酸露點(diǎn)溫度，減少結(jié)露腐蝕和堵灰現(xiàn)象的發(fā)生。

（4）提高了一次風(fēng)、二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度，優(yōu)化了空預(yù)器運(yùn)行工況，從根本上杜絕了低溫腐蝕對空預(yù)器的損壞。

5 結(jié)論

根據(jù)目前電廠低溫?zé)煔庠倮眉夹g(shù)的應(yīng)用和研究，通過相變技術(shù)降低煙溫并用于加熱一次風(fēng)、二次風(fēng)，既提高了鍋爐熱效率，最大限度地回收了熱能，又提升了空預(yù)器入口風(fēng)溫，冬季杜絕了低溫腐蝕的發(fā)生。相變技術(shù)使煙道換熱器壁溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于酸腐蝕結(jié)露溫度，有效解決了低溫省煤器腐蝕、積灰、結(jié)露等難題，使布袋除塵器濾袋使用壽命大大延長，確保了布袋除塵器的安全可靠性能。

［1］蔣敏華，肖平.大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］路春美，程世慶，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］黨黎俊.循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)調(diào)試與安全運(yùn)行［M］.北京：中國電力出版社，2003.