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    复合相变热交换器在降低锅炉排烟温度上的应用.pdf

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    复合相变热交换器在降低锅炉排烟温度上的应用.pdf

    第43卷第6期 2014年11月 石油化工设备 PETROCHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.6 Nov.2O14 文章编号10007466201406007303 复合相变热交换器在降低锅炉排烟温度上的应用 赵晓强 ,朱焱松 ,任恒昌 ,赵恒亮。 国石油克拉玛依石化公司热电厂,新疆克拉玛依834003 2.上海华向节能环保科技有限公司,上海201101 摘要复合相变热交换器是基于相变换热原理发展起来的一种新型高效节能换热设备。详细阐述 了复合相变热交换器的工作原理及技术特点,分析了其在降低某热电厂锅炉排烟温度上的应用以 及投用效益。实际证明,采用复合相变热交换器不仅可以有效降低锅炉排烟温度、提高锅炉热效 率、增加经济效益、节约大量能源,而且操作方便、使用可靠。 关键词热交换器;锅炉;排烟温度;应用 中图分类号TQ051.5;TE965 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.06.019 Application of Composite Phase Transition Heat Exchanger for Lowering Boiler Exhaust Gas Temperature ZHAO Xiao-qiang ,ZHU Yansong ,REN Heng-chang ,ZHAO Hengliang2 1.Karamay Petrochemical Company,CNPC,Karamay 834003,China; 2.Shanghai H uaxiang Energy Saving and Environment Protecting Co.Ltd., Shanghai 201 101,China AbstractComposited phase transition heat exchanger is a newtypical and higheffective energy saving heat exchanging equipment,which is on the basic principle of phase transition.The princi ple and operating feature were described in detail.The application and investment benefit were analyzed in one thermal plant,which was used to reduce boiler exhaust gas temperature.The re sults of reducing boiler exhaust gas temperature,enhance the heat efficiency,enhance economic efficiency and energy conservation appeared,except that,it worked conveniently and reliably. Key wordsheat exchanger;boiler;exhaust gas temperature;application 锅炉是是工业生产中最常见的一种能量转换设 备,锅炉燃料燃烧释放出的热量会通过各种传热方 式传递给吸热介质。但在实际运行中,由于存在各 种热损失,使得锅炉热效率总是小于100 。在各 项热损失中,以排烟热损失所占份额最大,为总热损 失的80 ~9O ,占燃料总放热量的5 ~8 。因 此,降低锅炉排烟温度成为降低锅炉热损失的重点。 某热电厂4台130 t/h中压蒸汽煤粉锅炉,运 行超过10 a,平均排烟温度185℃以上,热效率仅为 89.5 ,锅炉热经济性差,布袋除尘器的布袋使用寿 命缩短一半,风机选型偏大、能耗较高。为此,笔者 利用相变热交换器进行烟道余热的回收、利用,以降 低锅炉排烟温度,减少排烟热损,应用效果良好。 1 复合相变热交换器工作原理及特点 1.1 工作原理 复合相变热交换器是将热交换器最低金属壁面 温度定为首要设计要素,将对产生烟气低温结露和 腐蚀具有关键性影响的最低壁面温度置于可控、可 调状态,在保证金属壁面温度处于酸露点以上的同 收稿日期20140610 作者简介赵晓强1983一,男满族,河北平泉人,工程师,硕士,现从事锅炉相关技术管理工作。 石油化工设备 2014年第43卷 时大幅回收烟气低温余热 。将热管热交换器中 相互独立的部分构造成相互关联的整体,充分利用 相变换热的换热能力,实现相变热交换器金属壁面 整体温度均匀分布,且与烟气温度保持1020℃的 梯度温降,同时独立于被加热工质的温度。通过调 节实现对整个设备不同最低壁面温度的闭环控制, 保证壁面温度可调控,以适应燃料种类等变化。 相变热交换器温度曲线见图1,由图1可见,相 变热交换器不仅壁面温度恒定,而且与烟气始终存 在10。C以上温差。 250℃ 2l6℃ 200 。. 1 173℃ 65℃ I~、、. 图1 复合相变热交换器温度曲线 复合相变热交换器上、下热交换器通过汽水分 离装置连通,饱和蒸汽和饱和水在密闭系统内自然 循环。下部热交换器吸收锅炉尾部烟气热量,使热 交换器内部一般是干净水介质处于相变状态。蒸 汽沿上升管进入汽包,经汽水分离,合格蒸汽进人上 部热交换器放热,蒸汽被冷凝成液体,回到汽水分离 装置分离后在下部受热段再次汽化,往复循环,完成 了把热量从高端传向低端的单向导热。通过调节水 流量,可改变汽包中相变介质的饱和压力和温度,从 而达到热交换器壁面温度可调控的目的。被加热介 质为空气的复合相变热交换器工作原理见图2_6]。 图2 复合相变热交换器工作原理图 1.2 技术特点 ] ①能大幅降低烟气排烟温度,可使燃煤锅炉排 烟温度稳定降低至130℃以下,回收大量中低温热 量,经济效益潜力大。②在降低排烟温度的同时保 持金属受热面壁面温度处于较高温度水平,有效避 免结露腐蚀和堵灰问题,降低设备维护成本。③保 证金属受热面最低壁面温度处于可控、可调状态,从 而保证排烟温度与壁温相对稳定,可适应锅炉煤质 和负荷的剧烈变化,使排烟温度和壁面温度保持相 对稳定。④通过适时排放不凝气体,可有效解决相 变热交换器可能出现的老化问题,极大延长设备的 使用寿命。⑤使用过程中极易判断并处理投用效果 不佳的管束,设备运行期间无需大量系统维护工作, 且可根据需要随时调整换热量,易于操作。 2应用效果分析 2.1参数比较 相变热交换器安装于锅炉末级空气预热器与电 除尘器之间的烟道上,安装后锅炉排烟温度由原 185。C降低至130。C,所吸收的热量用于将2O℃无 盐水加热至90。C后进入除氧器作为锅炉补水。按 照锅炉排烟温度每升高15℃左右,锅炉热效率降低 约1个百分点计算,该锅炉热效率至少提高3个百 分点。安装相变热交换器后排烟温度仍在露点温度 2O℃以上,不会发生冷凝结露、糊板、腐蚀和绝缘破 坏等问题,除尘器布袋使用寿命由2.5 a增加到5 a, 悬挂布袋用钢丝绳平均使用寿命由4个月增加到 18个月,非计划性停炉次数减少3次/a。 相变热交换器安装前后锅炉相关参数见表l。 表1 相变热交换器安装前后相关参数 2.2 经济效益 2.2.1 投资 每台相变热交换器使用寿命为10 a,单台相变 热交换器投资约为400万元,单台相变热交换器投 资运行成本约为3万元/a。 第6期 赵晓强,等复合相变热交换器在降低锅炉排烟温度上的应用 75 2.2.2 收益 1能耗费用 该热电厂锅炉以供热为主兼发 电,每台锅炉运行7 000 h/a,产气量约80万t/a,外 供中压蒸汽价格130元/t,相变热交换器及附属系 统热效率9O ,按照锅炉热效率提高至92.5%计 算,单台热交换器增加供汽收入196.6万元/a。 2烟气除尘成本 排烟温度降低后布袋除尘 器使用寿命由2.5 a延长至5 a,按布袋除尘器一次 性投资120万元含材料费用和施工费用计算,每 台锅炉布袋除尘器可节约成本24万元/a。此外,每 台锅炉可节约钢丝绳材料及安装费用2万元/a,由 此得每年减少除尘成本26万元。 3引风机电耗费用 安装相变热交换器后,单 台引风机电机功率由400 kW降低至355 kW,烟气 温度为130℃,按电价0.46元/kwh计算,每台 锅炉每台引风机年节约电量为31.5万kwh,每 台锅炉2台引风机节约电费28.98万元。 4非计划性点、停炉能耗费用 每台锅炉每次 非计划性点炉、停炉能耗费用3万元,则减少3次非 计划性点、停炉节约的能耗费用为9万元/a。 2.2。3 综合效益 根据上述计算,安装复合相变热交换器后每台 锅炉年产效益为217.88万元,则4台锅炉增加效益 为871.52万元/a。 3 结语 通过在锅炉尾部烟道上安装复合相变热交换 器,有效降低了锅炉排烟温度,大量中低温热能被有 效回收,锅炉热效率至少提高3个百分点,每年产生 经济效益800多万元,设备投资回收期不足2 a。这 种复合相变热交换器操作简单,适应燃料品种及负 荷变化能力强,投资少,易于维护,安全、可靠。因此, 在锅炉尾部烟道上加装此类复合相变热交换器是解 决锅炉排烟温度高、提高锅炉热效率的有效途径。 参考文献 E13黄卫琼.相变换热器技术在锅炉上的应用[J].工业安 全与环保,2012,3865356. 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