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复合相变换热器回收CFB锅炉烟气余热.doc

复合相变换热器回收CFB锅炉烟气余热

为什么全世界都不懂
2017-09-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《复合相变换热器回收CFB锅炉烟气余热doc》,可适用于综合领域

复合相变换热器回收CFB锅炉烟气余热戴宏伟(兴化热电有限责任公司江苏泰州)摘要复合相变换热器余热回收技术与装置(FXH)是一种用于低温排烟热源回收的装置采用复合相变换热器(FXH)回收CFB锅炉尾部烟气余热加热自来水热自来水供外用户锅炉排烟温度将从,降低至改造静态投资回收期约为aFXH的进口烟气温度不宜超过所选燃煤的烟气露点温度在较适宜“最大幅度”有效地进行降温节能、提高热效率和防腐能力。关键词锅炉排烟温度、CFB锅炉、复合相变换热器、防腐降温、节能降耗、壁温整体可控可调。英文题目CompositephasechangeheatexchangerfluegaswasteheatrecoveryofCFBboilerDAIHONGWEI(XingHuathermalpowerco,LTD,jiangsutaizhou,,china)AbstractCompositephasechangeheatexchangerofwasteheatrecoverytechnologyanddevice(FXH)isakindofusedforlowtemperatureexhaustheatrecoveryunit,thecompositephasechangeheatexchanger(FXH)tailfluegaswasteheatrecoveryofCFBboiler,heatingwater,boilersmokeexhausttemperaturewillbereducedfrom~to,transformthestaticpaybackperiodofinvestmentisaboutaFluegastemperatureattheinletofFXHshouldsnotbemorethan,theselectedcoalfiredfluegasdewpointtemperatureinisappropriate,"thebiggest"effectivecoolingenergysaving,improvingheatefficiencyandanticorrosionabilityKeywordsBoilersmoketemperature,CFBboiler,compositephasechangeheatexchanger,anticorrosiontemperature,savingenergyandreducingconsumption,theoverallwalltemperaturecontrolledadjustable在锅炉各项热损失中排烟损失占锅炉总热损失的比例最大。在高参数锅炉中表现更为明显排烟损失占锅炉总热损失的比例占,甚至更高。其经济性直接影响着生产效益。兴化热电有限公司拥有台UG,,M型CFB锅炉锅炉的设计排烟温度为但日常运行时该值为,这势必降低了锅炉的经济性。目前回收烟气余热的方法主要有以下种:一种是采用热管技术,,但热管存在长时间使用易失效的问题替换和更新所需费用高经济性差另一种是采用吸收式制冷机集中供冷技术,,但该方法实施难度较大涉及面广并存在间歇性、不能常年运转的问题。通过与中兴公司合作我们采用中信复合相变换热器(FXH)技术回收锅炉尾部烟气余热加热自来水有效降低锅炉排烟温度提高锅炉的经济性。复合相变换热器工作原理通过优化设计构造成一个相互关联的结构化的整体充分利用气(化)液(化)间“两相同向流动”、“汽液相变换热”、“工质自然循环”将气化潜热与液化潜热交替进行,在kJkg高效率的热量级的高性能的传热。在换热平均温差度时与传统的烟气横掠列管换热的气气换热器的kJkg换热能力相比具有以上的量级性的传热特性,用软化水相变潜热传递热量在热管下端面加热水吸收热量汽化为饱和蒸汽在一定的压差下上升到热管上端面向外释放出热量并凝结成液体饱和水经汽水分离器回到受热段并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。FXH具有换热管束壁温整体均匀、可控可调避免低温腐蚀最大限度降低排烟温度的优点。,,,工作原理可用图表示。上下换热器通过气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。下部换热器吸收锅炉尾部烟气余热形成饱和蒸汽上部换热器放热饱和蒸汽相变成饱和水。由中央控制单元PLC集中控制使上换热器冷却速率与下换热器吸热速率平衡饱和蒸汽与饱和水自然循环达到平衡壁温在倍大气压力下保持恒定不变。调整冷却速率与吸热速率平衡点即可在一定范围内调整壁温。图复合相变换热器技术主要特点作为一种涉及“设计原理”变更高效可靠的原创性节能技术复合相变换热技术有如下主要特点:()节能:能够在锅炉的设计和改造中大幅度降低烟气的排放温度使大量中、低温热能被有效回收产生十分可观的经济效益()防腐:在降低排烟温度的同时保持金属受热面壁面温度始终高于酸露点从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰大幅度降低设备的维护成本()保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态使复合相变换热器具有相当幅度的调节能力使排烟温度和壁面温度保持相对稳定并能适应锅炉的燃料品种以及负荷的变化()节能是最大减排()在保留热管换热器具有高效传热特性的同时通过适时排放不凝气体有效解决相变换热器可能出现的老化问题大大延长设备的使用寿命。复合相变换热器应用引用《强化传热》目前锅炉的烟气酸露点温度为年运行时间在小时左右使用一般热管换热排烟温度为。从原锅炉工艺设计方面来讲由于受传统设计理念的影响如果锅炉排烟温度时(若进口风温)其空预器冷风进口端的换热器壁温大约则低于计算酸露点。如进一步降低锅炉的排烟温度并保证目前空预器的管壁温度不低于烟气露点采用传统技术是无法做到的。复合相变换热器余热回收技术成功地解决了锅炉低温排烟温度难以降低的世界性难题是中低温热源利用上的一次世界性突破复合相变换热器曾经被列入国家级产学研工程是一种拥有自主知识产权、原创性的全新系列换热技术。复合相变换热器适用于气气、气液各种热交换形式广泛适用于冶金、石油、化工、电力等各种行业的空气预热器、煤气预热器、预热锅炉、热风炉工业窖炉等设备中。锅炉烟气余热的回收利用技术方案在原锅炉烟气系统尾部水平段即除尘设备之前水平烟道加装一台复合相变换热器(FXH)吸热段。其作用为:加热自来水。相变换热器的最低壁面温度设定在(高于烟气酸露点)将排烟温度从降低到回收热量用于将流量为th的自来水从加热到。送至热水罐ht自来水置自控装壁温测试仪相变换热器图随着锅炉负荷的变化以及冬夏送风进口风温的变化都将使换热器最低壁面温度和排烟温度发生变化极有可能造成低温腐蚀的严重后果。我们可以通过旁通自控阀自动调节水量来控制最低壁温和排烟温度从而适应锅炉负荷和气温的季节性变化。余热回收设计算参数依据烟气余热利用加热空气的方案经过对换热设备的计算主要设备的设计结果汇总见下表:序号参数单位数值烟气流量Nmh相变换热器入口烟气温度相变换热器出口烟气温度相变换热器入口水温相变换热器出口水温相变换热器水流量th中兴相变换热器最低壁面温度烟气侧阻力Pa节能效益计算表根据以上参数计算节能效益汇总见下表:回收热量)锅炉运行原排烟温度为经改造尾部排烟温度为此区间烟气降温幅度为。回收热量QVCT,,,,()ggpgQkw,,,())等效节约标煤量QHRG,,,tycpQηkη,,为锅炉效率k大卡(千瓦时)为单位转换系数HR为设备每年运行时数为小时。)二氧化碳减排量NCOGCM,,cARCOtN,,,,,COy,,MC)二氧化硫减排量NSOGSM,,cARSOtN,,,,,SOy,,MS被加热工业水流量工业水从被加热到水温上升幅度为。QG(),,,tw,Ct,wpw风机和水泵增加的能耗)增加回收余热设备会增加阻力根据设备固有参数本项目烟气侧增加了Pa的阻力损失但由于排烟温度降低使引风机入口体积流量减少可抵消流阻约Pa故实际增加绝对烟气流阻为Pa。烟气阻力增加Pa引风机增加的能耗为:PyΔhV()ygPkW,,,yηy)给水泵增加能耗:qgHvPkW,,,()b,b)增加的年总耗电量E为:EPPHR(),,,()()千瓦时yb)厂用电按照元千瓦时计算由于电耗增加造成的费用为:,()万元年)全年热水产量S为:SSHR(),,,吨方案效益总结通过上述分析应用复合相变换热节能技术后回收锅炉排烟余热在保证尾部受热面不发生腐蚀的情况下锅炉排烟温度可由降至利用一台th锅炉的排烟回收余热可年节约成本费用为万元不含建设期(建设期为天)的投资回收年限为,(年)具体方案效益见下表。下表方案效益总结表序号指标单位方案备注锅炉热效率提高量年运行时间小时用户提供年回收热量千瓦设计值年节约标煤量吨年产热水量吨设计值年经济效益万元吨热水价格按照元吨计年增加耗电量度设计值年增加能耗万元厂用电按照元度计算设备维护费万元取设备总投资的年实际经济效益万元设备总投资万元投资回报期年综合评价在FXH的设计原则中换热管壁温的取值为在烟气露点温度(Tld)的基础上加,锅炉排烟温度则为换热器壁温加,。本方案综合评估:()降低企业成本方面:通过上述分析应用复合相变换热器节能技术后回收锅炉排烟余热在保证尾部受热面不发生腐蚀的情况下锅炉排烟温度可由目前的降至锅炉回收的热量为kw每年锅炉节约的标煤达吨。()技术方面:复合相变换热新技术是目前国内外处于领先水平的一项新型专利技术。余热利用装置的设计、制造和安装严格遵循国家有关标准根据不同的等级要求可申报当地技术质量监督部门审查和备案。由于金属壁面温度处于可调、可控状态复合相变换热器能够在相当大幅度内适应煤种以及传热负荷的变化有效避免了低温腐蚀和灰堵现象设备的使用寿命长。该装置采用自动控制不需要人为干预所用电气控制、电机等设备均采用国家节能产品运行管理简单可靠。()投资风险方面:由于我公司采用的复合相变换热技术与装置是通过国家级鉴定并被列为《国家级重点新产品》荣获原国家经贸委《“九五”国家技术创新优秀项目奖》技术是成熟可靠的。()安全方面:在锅炉尾部增加余热利用装置安装的换热器属于独立设备没有与原锅炉的本体、给水加热系统、控制系统等连锁系统静态运行对实际运行不产生非安全问题装置本体超温等有报警和采用自动控制泄放装置。节能优化设计的热力管道设计、施工等均遵循压力管道有关规范和标准以确保节能优化设计的热力管道的运行安全余热利用装置不属于压力容器但该装置的设计、制造和安装严格遵循国家有关压力容器标准并可报当地技术质量监督部门审查和备案。()环保方面:锅炉排烟余热利用后锅炉的燃烧系统和燃烧方式不变因为节约燃料大气污染物排放浓度因节煤而减少。锅炉产生的烟气污染物浓度不变但二氧化碳排放量减少了。没有新的噪音源产生。工程影响因素及解决措施对现有风机的影响Pa的阻本项目中相变换热器装置吸收烟气的余热本项目烟气侧增加了力损失但由于排烟温度降低使引风机入口体积流量减少可抵消流阻约Pa实际增加阻力Pa对引风机余量提出了要求。若引风机余量足够则对引风机无负面影响。系统防堵防积灰问题为了防止积灰既要考虑阻力、磨损、换热面积及经济造价等因素同时更要控制工艺流速。由于复合相变换热器的设计是以壁面温度作为第一设计参数其最低壁面温度整体均匀在正常运行状况下可根据负荷及燃料变化可控可调使其始终控制在酸露点温度以上所以能从机理上根本解决酸露腐蚀问题加之弱爆吹灰器定时的正常吹灰相变下段是不会产生结露、积灰。考虑到开、停炉或其它非正常状况相变下段的壁面温度可能会低于烟气酸露点难免会产生少量的积灰。在相变下段底部加装放灰斗以便检修和紧急情况时使用。因相变换热器烟气段(相变下段)位置很短该段设计增加了扩大段。系统防磨损问题因为煤粉的含矸石量不同对于水冷壁、省煤器、空预器、相变换热器都会产生磨损。()主要措施是采用工艺流速降低到不赌灰、不沉降、换热系数不减少为准相变换热器的烟气流速一般控制在ms以内以内()设备增加防磨瓦、导流板采取锰钢、镍钢等特殊防磨材料、改变散热片形状等()烟气流速的降低将会带来灰尘沉降的可能因此进出口均采用喇叭管的形状从结构上避免积灰的产生。()在相变下段加装吹灰装置防止相变下段内部翅片管上产生积灰()还在相变下段底部加装放灰斗以便检修和紧急情况时使用。相变换热器设备的运行和维护在锅炉尾部烟道布置受热面经常会遇到沉降积灰的现象有时候甚至会在水平烟道底部有一个mm以上的积灰层经过多次实践我们在换热器设计过程中使各个流通面都能够达到一个适当的烟气流速即积灰的“最小起飞速度”。对电除尘器的影响电除尘器除尘效果在较低温度下运行较好。为此我们使温度保持在露点温度以上以上作为安全余量以避免冷凝结露发生糊板、腐蚀和破坏绝缘。因此在应用复合相变换热器进行节能优化设计后由于进入电除尘器烟气的温度得以较大幅度降低会有利于发挥电除尘的效果而且因为电除尘器不是换热器件极板的壁面温度肯定高于相变换热器的最低壁面温度。假设电除尘器进口烟气温度为、散热和漏风率都为以内、外界温度为时则除尘器出口烟气温度在以上。由于电除尘器的极板壁面温度总是介于进、出口烟气温度之间所以只要它的出口烟气温度高于烟气酸露点电除尘器在原则上总是安全的。结束语采用FXH回收烟气余热可使锅炉排烟温度从,降低至约当降温幅度达到度时回收热量用于将流量为th的自来水从加热到。一台锅炉每年可平均节煤吨标准煤在保证锅炉安全运行的前提下使锅炉热效率稳定提高发电煤耗减少gKwhr同时相应减少了热污染和燃烧废气的排放量减少CO排放量吨具有良好的社会、环境和经济效益。参考文献:,,张海云严海鹰(超导热管在锅炉烟气余热回收中的应用,J,(中州煤炭():,(,,李玉忠柯秀芳(循环流化床锅炉烟气余热的利用,J,(机电工程技术():,(,,王炎(复合相变换热器技术与装置,J,(上海节能():,(,,张洪源(锅炉烟气余热回收利用分析与措施研究,J,(企业技术开发():(第期刘辉等(采用复合相变换热器技术回收CFB锅炉烟气余热(顾维藻中科院热物理研究所研究员科学出版社)一书摘自国家级《鉴定证书》援引《除尘工程设计手册》(化学工业出版社第一版)

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