淺談集中供熱熱水鍋爐節(jié)能器的優(yōu)化設(shè)計

劉 寧

天科泰瑞檢測（天津）有限公司

正文：

一、集中供熱熱水鍋爐所用節(jié)能器普遍存在的問題

結(jié)合各方面的技術(shù)資料，就供熱鍋爐運(yùn)行中的實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)大部分在用的燃?xì)忮仩t所用節(jié)能器運(yùn)行中普遍存在的以下幾個方面的問題，直接影響著鍋爐的安全運(yùn)行和運(yùn)行成本。

本文以14MW燃?xì)鉄崴仩t為例，對節(jié)能器的優(yōu)化設(shè)計的必要性予以論述。

1、鍋爐原有的節(jié)能器布置不合理，大部分鍋爐經(jīng)過1～2個供暖期的運(yùn)行，節(jié)能器所用肋片管出現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重，肋片幾乎腐蝕爛掉難以清除，鐵銹將煙氣通道堵塞，使得節(jié)能器的受熱面積大量減少，實(shí)際上又恢復(fù)到無節(jié)能器的狀態(tài)在運(yùn)行，導(dǎo)致鍋爐的排煙溫度偏高，鍋爐效率較低，燃料消耗量增加，運(yùn)行成本大幅度地提高。

2、節(jié)能器受熱面未采取防腐處理措施。

3、由于節(jié)能器一體式，不能在停爐后拆分，無法對受熱面進(jìn)行清理和保養(yǎng)。

4、煙氣阻力增加，耗電量增加。

5、天然氣燃燒所產(chǎn)生的熱量大部分有熱水鍋爐吸收，進(jìn)入節(jié)能器前的煙氣為高溫?zé)煔猓o節(jié)能器時的煙氣溫度通常＞150℃），不會產(chǎn)生冷凝水，不會對鍋爐產(chǎn)生危害。但是煙氣進(jìn)入節(jié)能器后，經(jīng)過換熱使得煙氣溫度進(jìn)一步降低，就會產(chǎn)生冷凝水，冷凝潛熱就會釋放出來，這部分熱量被節(jié)能器吸收，就會提高鍋爐熱效率；同時低溫冷凝水又會對節(jié)能器產(chǎn)生腐蝕作用，而且空氣中含有一定的灰塵，運(yùn)行中它可以吸附在肋片之間，經(jīng)過時間的聚集，使得肋片管嚴(yán)重堵塞，若不能在每個采暖周期后進(jìn)行及時的保養(yǎng)維護(hù)，就會出現(xiàn)肋片腐蝕脫落，堵塞煙氣流通通道影響煙氣的排放。

①造成煙氣阻力增加，鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)的耗電量增加；

②受熱面堵塞使得換熱面積減少，起不到肋片管的換熱效果，此時鍋爐的排煙溫度又會大幅度的提高，從而使得鍋爐熱效率降低，使得鍋爐失去了節(jié)能器換熱能力，在此工況下運(yùn)行，排煙溫度可高達(dá)150℃，鍋爐熱效率僅為92.6%，燃料消耗量約為1490NM3/h。

二、節(jié)能器的優(yōu)化設(shè)計

1、節(jié)能器是一種煙氣冷凝回收裝置。煙氣在節(jié)能器內(nèi)橫向沖刷肋片管，通過受熱面吸熱，使得煙氣溫度降低。

2、模塊式節(jié)能器就是將傳統(tǒng)的節(jié)能器設(shè)計成若干個單元進(jìn)行組裝，使其外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，降低設(shè)備投資，安裝、便于停爐檢修。

3、模塊式節(jié)能器采用螺旋翅片管為換熱元件，其熱效率高，節(jié)能效果顯著。

4、節(jié)能器由4組對流管束組成，每組對流管束由2根立式φ108×4.5的集箱與60根φ42×3的翅片管組成，翅片管錯列放置，便于冷凝水及時向下流動，大大地降低了冷凝水存留在翅片上的停留時間，能夠降低對翅片的腐蝕速度。

5、本節(jié)能器結(jié)構(gòu)布置4組對流管束，在鍋爐運(yùn)行中由于會產(chǎn)生大量的冷凝水，對節(jié)能器的對流管束造成低溫腐蝕，必須采用不銹鋼或者ND鋼材質(zhì)。

6、設(shè)計成模塊式便于在非供熱季節(jié)對每組對流管束進(jìn)行徹底的維護(hù)和保養(yǎng)，重新對節(jié)能器的翅片管進(jìn)行防腐處理，使之恢復(fù)到全新狀態(tài)，保證鍋爐高效節(jié)能。

7、模塊式節(jié)能器因?yàn)榻?jīng)過了特殊的防腐處理（肋片管經(jīng)過嚴(yán)格的防腐處理，耐低溫腐蝕），具有耐低溫腐蝕能力，而且在每個采暖結(jié)束后可以對其進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)、清理肋片間的灰塵，并對其作防腐處理，使得節(jié)能器的受熱面永遠(yuǎn)處于潔凈的狀態(tài)，不會對節(jié)能器造成損壞，大大地延長了節(jié)能器的使用壽命。節(jié)能器完好會集中供熱行業(yè)帶來的好處有：

①能夠發(fā)揮高效換熱能力，降低鍋爐排煙溫度。有關(guān)資料顯示：當(dāng)排煙溫度84℃，進(jìn)水溫度50℃時，冷凝率只有0.08；當(dāng)排煙溫度74～83℃，進(jìn)水溫度40～45℃時，冷凝率0.3～0.17；當(dāng)排煙溫度60℃，進(jìn)水溫度30℃時，冷凝率0.46。使用模塊式節(jié)能器，鍋爐每年都能保持節(jié)能器處于完好狀態(tài)運(yùn)行，若回水溫度為45℃，煙氣溫度一般均能降低到70℃，鍋爐煙氣中有20%水蒸氣冷凝，每立方米天然氣還可多回收潛熱761 KJ/NM3。每立方米天然氣可多回收煙氣顯熱1700KJ/NM3，在不考慮冷凝潛熱的回收的情況下，鍋爐熱效率可提高3.7%；達(dá)到96.3%，燃料消耗量約為1433NM3/h。由此可見，能夠始終保持節(jié)能器的完好，可保證鍋爐能夠達(dá)到高效節(jié)能運(yùn)行，不考慮冷凝潛熱回收僅顯熱回收就可節(jié)約燃料57NM3/h，節(jié)能器改造后，僅因節(jié)約燃料費(fèi)一項(xiàng)就可在1年內(nèi)即可收回投資成本。若考慮回收的潛熱，鍋爐熱效率可達(dá)到98%以上，節(jié)約的燃料更多。

②煙氣阻力減小，節(jié)約風(fēng)機(jī)的耗電量；

③水阻力較小，大大地減小了循環(huán)水泵所需要克服的系統(tǒng)阻力，從而降低循環(huán)水泵的耗電量；

8、節(jié)能器安裝時設(shè)置了冷凝水收集器，這樣可以保證產(chǎn)生的冷凝水不會回灌到燃?xì)忮仩t。節(jié)能器經(jīng)過換熱后煙氣產(chǎn)生的冷凝水由底部流到集水管中，然后排放到安全地點(diǎn)，如鍋爐房內(nèi)的排水溝，避免造成二次污染。

三、熱效率與耗氣量的計算

熱水鍋爐供熱量：Q=14000KW

天然氣低位發(fā)熱值：Qdw=36533KJ/NM3，

節(jié)能器進(jìn)口煙溫150℃，

節(jié)能器出口煙溫68℃，

過量空氣系數(shù)α=1.15

化學(xué)不完全燃燒損失q3=0.5%

機(jī)械不完全燃燒損失q4=0

散熱損失q5=1%

排煙損失q2=(100-q4)×100=5.9%

鍋爐熱效率η=100- q2- q3- q4- q5=92.6%

2、鍋爐排煙溫度在68℃時

排煙損失q2=(100 -q4)×100=2.23%

鍋爐熱效率η=100-q2- q3- q4-q5=96.3%

四、結(jié)論

綜上所述，將熱水鍋爐節(jié)能器設(shè)計成模塊式結(jié)構(gòu)，對集中供熱的運(yùn)行成本的降低有顯著的效果。