煙氣余熱量利用系統(tǒng)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(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝，將熱量回收加以再利用。選擇合理的壁溫，運(yùn)用控制壁溫技術(shù)，達(dá)到既節(jié)能又安全不腐蝕管道的目的。

關(guān)鍵詞：余熱;余熱回收

1.概況

某項(xiàng)目作為北方嚴(yán)寒地區(qū)城市的配套基礎(chǔ)設(shè)施，新建大型采暖熱源發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2020年末供熱面積將達(dá)到2346×10⁴m²。本期建設(shè)規(guī)模為2×80MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置。留有再擴(kuò)建的條件。

2.煙氣余熱換熱器的對(duì)比分析

2.1 壁溫可調(diào)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(diǎn)，將發(fā)生嚴(yán)重的酸露腐蝕和堵灰，影響鍋爐的安全運(yùn)行。為了保證鍋爐安全運(yùn)行，排煙溫度不能設(shè)計(jì)得很低。

壁溫可調(diào)式換熱器它采用相變介質(zhì)（一般為除鹽水）作為熱媒將傳統(tǒng)的一次換熱改為兩次換熱（第一次換熱為煙氣與相變介質(zhì)的換熱，第二次換熱為相變介質(zhì)與冷源的換熱）。通過對(duì)兩個(gè)換熱過程的控制，達(dá)到了控制煙氣側(cè)換熱器壁面溫度的目的。通過對(duì)相變介質(zhì)溫度的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱器壁面溫度的控制，從而達(dá)到最低壁溫高于煙氣酸露點(diǎn)的要求

a）壁溫可調(diào)式智能換熱器技術(shù)主要特點(diǎn)

壁溫可調(diào)式智能換熱器技術(shù)有如下主要特點(diǎn)：

（1）能夠在鍋爐的設(shè)計(jì)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(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益;

（2）在降低排煙溫度的同時(shí)，保持金屬受熱面壁面溫度始終高于酸露點(diǎn)，從根本上避免了結(jié)露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，大幅度降低設(shè)備的維護(hù)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(diào)狀態(tài)，使壁溫可調(diào)式智能換熱器具有相當(dāng)幅度的調(diào)節(jié)能力，使排煙溫度和壁面溫度保持相對(duì)穩(wěn)定，并能適應(yīng)鍋爐的燃料品種以及負(fù)荷的變化;

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

3.余熱回收方案設(shè)計(jì)

3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

由以上計(jì)算可見，煙氣酸露點(diǎn)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(shè)計(jì)為100℃，以此為依據(jù)進(jìn)行換熱計(jì)算。

根據(jù)鍋爐資料，鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度為145℃，為確保換熱器不發(fā)生酸露腐蝕，則換熱器出口排煙溫度取110℃是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。

3.2 余熱回收冷源的選擇

為確保換熱器不發(fā)生酸露腐蝕，余熱回收換熱器設(shè)計(jì)壁溫為100℃，本工程為背壓機(jī)供熱項(xiàng)目，沒有凝結(jié)水，因此采用熱網(wǎng)回水作為冷源。

3.3 余熱回收指標(biāo)計(jì)算

從上表可以看出每臺(tái)機(jī)組煙氣余熱供熱量為5MW，節(jié)約標(biāo)煤2920t?？紤]到裝設(shè)換熱器后，煙氣阻力約增加300Pa，引風(fēng)機(jī)能耗將增加75kW。

3.4 經(jīng)濟(jì)分析

鍋爐設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)按4000h，則兩臺(tái)機(jī)組余熱回收裝置年回收熱量14606GJ/a。全廠節(jié)煤約5843噸，按可研階段的資料：標(biāo)煤價(jià)526元/噸，全廠節(jié)煤效益為每年307.3萬元。

煙氣由138℃降為105℃后，全廠脫硫系統(tǒng)減少耗水量20t/h，全年節(jié)水80000噸，按水價(jià)0.8元/噸計(jì)算，全廠節(jié)水效益為每年6.4萬元。

4.設(shè)備防堵防磨問題

設(shè)備堵灰發(fā)生的原因是因?yàn)槭軣崦娼饘俦诿鏈囟冗^低，低于酸露點(diǎn)，使受熱面結(jié)露，從而導(dǎo)致煙氣中灰分粘附在受熱面上，形成堵灰。低溫省煤器的設(shè)計(jì)是以壁面溫度作為第一設(shè)計(jì)參數(shù)，其最低壁面溫度整體均勻，在正常運(yùn)行狀況下，可根據(jù)負(fù)荷及燃料變化可控可調(diào)，使其始終控制在酸露點(diǎn)溫度以上，所以能從機(jī)理上根本解決酸露腐蝕及堵灰問題。

5.結(jié)論

通過對(duì)煙氣余熱利用系統(tǒng)的分析，得出了以下結(jié)論：

1）本工程鍋爐排煙的低溫腐蝕露點(diǎn)溫度～95℃。采用了酸露點(diǎn)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(yùn)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(tǒng)后，全廠脫硫裝置能節(jié)水20t/h。

4）設(shè)備靜態(tài)投資，回收期為2.5年

參考文獻(xiàn)

[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(diào)，2017（12）.91-96.