搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器在電站鍋爐中的應(yīng)用

崔乃星　王艷麗　倪呈倫　唐鵬　潘兆君

【摘 要】空氣預(yù)熱器是鍋爐主要的尾部受熱面，在運(yùn)行過程中普遍存在低溫腐蝕、堵灰等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運(yùn)行。本文通過我公司在電站鍋爐上將管式空氣預(yù)熱器改為搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器在電站鍋爐中的應(yīng)用分析，搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器在降低鍋爐排煙溫度、提高熱效率以及降低尾部受熱面腐蝕方面存在極大的優(yōu)勢，有著極大的應(yīng)用前景及經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】搪瓷;熱管;空氣預(yù)熱器;經(jīng)濟(jì)效益

Enamel heat pipe air preheater in the application of the power plant boilerCui Naixing WangYanli ZhuYanmin

Shandong heng tao energy conservation and environmental protection co.，LTD

Air preheater is a major in heating surface at the rear of the boiler，is common in the process of running the phenomenon such as low temperature corrosion and plugging ash，seriously affect the normal operation of the boiler.In this paper，my company will tubular air preheater in power station boiler to enamel heat pipe air preheater in the analysis of application of power plant boiler，enamel heat pipe air preheater in reducing boiler exhaust temperature，improve the thermal efficiency and reduce the tail heating surface corrosion has great advantages，has a great application prospect and economic benefit.

Keywords：enamel;heat pipe;air preheater;economic benefits

1、引言

為了回收鍋爐尾部煙氣余熱，提高進(jìn)入鍋爐效率，在鍋爐尾部一般布置有空氣預(yù)熱器。但無論是工業(yè)鍋爐還是電站鍋爐，空氣預(yù)熱器都存在著一個(gè)共同的難題——嚴(yán)重的低溫酸腐蝕和堵灰，特別是燃用較高硫分燃料時(shí)尤為突出，結(jié)果是漏風(fēng)系數(shù)增大、引風(fēng)機(jī)出力不足、爐膛出現(xiàn)正壓、排煙溫度升高，導(dǎo)致鍋爐效率降低、達(dá)不到額定負(fù)荷，嚴(yán)重影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

造成空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕的根本原因是壁面溫度低于煙氣酸露點(diǎn)，以前曾經(jīng)采取在空氣預(yù)熱器前增加暖風(fēng)器、熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)來提高進(jìn)入空氣預(yù)熱器的冷風(fēng)溫度，但由于不能從根本上解決問題以及鍋爐效率降低等原因而收效不大。

熱管式空氣預(yù)熱器內(nèi)腔蒸汽處于飽和狀態(tài)，熱管壁溫始終接近管內(nèi)工質(zhì)的飽和溫度，高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，降低空氣預(yù)熱器低溫腐蝕及堵灰。同時(shí)熱管式空氣預(yù)熱器換熱能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊，可以降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率。

為了進(jìn)一步提高熱管式空氣預(yù)熱器的防腐蝕、抗磨損能力，可以在熱管式空氣預(yù)熱器的熱段采用鍍搪瓷工藝。目前鍍搪瓷產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于鍋爐尾部受熱面，尤其脫銷改造后的低溫段空氣預(yù)熱器。

2、熱管式空氣預(yù)熱器工作原理

如圖1所示，熱管加熱段吸收煙氣熱量，熱量通過管壁傳給管內(nèi)工質(zhì)，工質(zhì)吸熱后蒸發(fā)成蒸汽;蒸汽在重力作用下上升至放熱段，受冷空氣的作用，管內(nèi)工質(zhì)冷凝。

3、熱管式空氣預(yù)熱器的基本特性

3.1熱管式預(yù)熱器可以通過預(yù)熱器的中隔板使煙氣空氣完全分開，在運(yùn)行過程中單根熱管因?yàn)槟p、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞時(shí)基本不影響預(yù)熱器運(yùn)行。熱管式預(yù)熱器用于易然、易爆、腐蝕性強(qiáng)的煙氣中具有很高的可靠性。

3.2熱管式預(yù)換熱器的煙氣、空氣完全分開流動(dòng)，可以比較容易的實(shí)現(xiàn)煙氣空氣的逆流換熱。冷熱氣流均在管外流動(dòng)，由于管外流動(dòng)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于管內(nèi)流動(dòng)的換熱系數(shù)，用于煙氣溫度較低的熱能回收場合非常經(jīng)濟(jì)。

3.3對于含塵量較高的煙氣，熱管式預(yù)熱器可以通過結(jié)構(gòu)的變化、擴(kuò)展受熱面等形式解決預(yù)熱器的磨損和堵灰問題。

3.4熱管式預(yù)換熱器用于帶有腐蝕性的煙氣余熱回收時(shí)，可以通過調(diào)整蒸發(fā)段、冷凝段的傳熱面積來調(diào)整熱管管壁溫度，使熱管盡可能避開最大的腐蝕區(qū)域。

3.5便于拆裝、檢查和更換。熱管式空氣預(yù)熱器是由許多根獨(dú)立的換熱元件——熱管按著一定的排列方式組成的。因此更換部分熱管不會(huì)影響熱管式空氣預(yù)熱器整體的正常工作

3.6結(jié)構(gòu)簡單、換熱效率高，在傳遞相同熱量的條件下，熱管換熱器的金屬耗量以及占用體積少于其他類型的換熱器，換熱流體通過換熱器時(shí)的壓力損失也比其他換熱器小，因而動(dòng)力消耗也小。

4、熱管式空氣預(yù)熱器應(yīng)用案例

我公司從2009年開始將傳統(tǒng)管式空氣預(yù)熱器改造為搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器，均取得良好的效果?，F(xiàn)就山東東阿華通熱電有限公司搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器的實(shí)際應(yīng)用案列進(jìn)行對比分析。

山東東阿華通熱電有限公司現(xiàn)有WGZ170/9.8-3型鍋爐一臺，本鍋爐為單鍋筒，自然循環(huán)，集中下降管倒U型布置的固態(tài)排渣煤粉爐，室內(nèi)布置，雙框架全鋼結(jié)構(gòu)，四角切圓燃燒。該鍋爐自運(yùn)行至今，存在排煙溫度過高低、溫段空氣預(yù)熱器腐蝕及堵灰等問題，影響鍋爐整體熱效率及安全運(yùn)行。2012年5月山東東阿華通熱電有限公司委托我公司對其空氣預(yù)熱器進(jìn)行改造。

針對鍋爐目前的運(yùn)行狀況重新進(jìn)行校核計(jì)算認(rèn)為造成以上問題的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）鍋爐目前運(yùn)行煤種發(fā)生變化。運(yùn)行煤種低位發(fā)熱值比原設(shè)計(jì)低，在相同負(fù)荷下消耗燃料量增加，煙氣量偏大;灰分增加，造成受熱面灰污系數(shù)增大;含硫量增大，煙氣酸露點(diǎn)升高，加劇空氣預(yù)熱器的腐蝕及堵灰。

（2）空氣預(yù)熱器堵灰嚴(yán)重，導(dǎo)致受熱面減少，排煙溫度升高。

由于熱管以及搪瓷使用溫度局限性而且空預(yù)器堵灰情況主要發(fā)生在低溫段空氣預(yù)熱器。為了最大限度的保留原鍋爐送風(fēng)結(jié)構(gòu)，決定僅將低溫段空氣預(yù)熱器改造為搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器。同時(shí)適當(dāng)加大搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器換熱面積，以達(dá)到降低排煙溫度的目的。改造后布置簡圖如下：

熱管式空氣預(yù)熱器基管規(guī)格為φ38×3，材質(zhì)為20 GB3087，;翅片規(guī)格為1.2*18，帶距為10mm。額定負(fù)荷時(shí)管間煙氣流速為8.5m/s?？諝忸A(yù)熱器采用臥式錯(cuò)列布置，兩端以及中間采用管板支撐固定。熱管與水平方向夾角為20°。

對比該鍋爐運(yùn)行日志，鍋爐在相同負(fù)荷狀態(tài)下原排煙溫度為158℃，排煙溫度下降26℃。

5、經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1、鍋爐效率提高，排煙溫度降低26℃。按照鍋爐煙氣流量為185000Nm?/h計(jì)算，鍋爐每小時(shí)回收煙氣熱量為（Q=CmΔT）6734000Kj/h。

按照燃料低位發(fā)熱量為22100Kj/Kg，價(jià)格700元/t，一年運(yùn)行時(shí)間按照8000小時(shí)計(jì)，共累計(jì)節(jié)省燃料費(fèi)用170.6萬元。

5.2、該項(xiàng)目屬于節(jié)能項(xiàng)目改造，可申請國家節(jié)能補(bǔ)貼。按照目前國家相關(guān)政策可一次性獲得國家節(jié)能補(bǔ)貼55萬元左右。

5.3、改造后由于牽扯到煙風(fēng)道、鋼架等需要做相應(yīng)改變，鋼耗量比直接更換管式低溫段空預(yù)器有所增加，并且熱管采用鍍搪瓷工藝，所以前期投資增加。若只考慮換熱器部分，改造成本約增加60萬。

5.4、使用壽命得到延長。原管式空氣預(yù)熱器煙氣流速10.8m/s，改造后空氣預(yù)熱器煙氣流速為8.5m/s，而磨損與流速的3.33次方程正比，空氣預(yù)熱器的磨損得到極大改善;熱管式空氣預(yù)熱器相比較管式空氣預(yù)熱器壁溫較高，空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕得到改善;熱管式空氣預(yù)熱器表面采取鍍搪瓷處理后，防腐、抗磨損能力大大提高。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器低溫腐蝕、積灰、堵灰現(xiàn)象基本沒有。

5.5、對比前后引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)電流在相同負(fù)荷下均降低，減少鍋爐用電損耗。

6、結(jié)論

搪瓷熱管式空氣預(yù)熱器由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在防止空氣預(yù)熱器低溫腐蝕、漏風(fēng)、積灰、堵灰以及余熱回收利用方面有著巨大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 莊駿 張紅 熱管技術(shù)及其工程應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2000

（作者單位：山東恒濤節(jié)能環(huán)保有限公司）