金属管换热器在燃煤电厂应用及存在问题

2019-09-08 11:49:10 神州·下旬刊 2019年8期

王翠萍

摘要:换热器的发展已经经历了几个阶段,尤其是在燃煤电厂中的应用价值逐渐得到体现。使用换热器可以更好地节约资源,对于环境保护具有非常重要的现实意义。基于此,本文通过将重点阐述金属换热器在燃煤电厂中的应用以及存在的相关问题。

关键词:金属换热器;燃煤电厂;应用;存在问题

引言

由于节能减排政策的实行,以及我国工业可持续健康发展的要求,燃煤电场节能改造已经成为一个必然趋势。在改造过程中,金属换热器由于自身的优点,应用越来越多,但在实际工作中依然存在一定的问题,需要给出针对性的改进措施,从而提高燃煤电厂的综合效益。

1、金属管烟气换热器概述

按照烟气的温度进行划分,可以将金属管的烟气换热器分为低温换热器、中温换热器和高温换热器。按照换热器翅片的差异,可以将换热器分为H型翅片、螺旋翅片和针形翅片换热器等。

2、换热器常用布置

烟气冷却器和烟气再热器是换热器布置时需要重点考虑的部分,对于烟气冷却器通常不知在电除尘器前端,可以及时降低入口的烟气温度,这种设备也可以布置在湿法脱硫之前,从而降低脱硫塔入口的烟气温度。烟气冷却器回收的的热量可以作为一种低温能源进行再次利用,通常被用于加热排烟温度。

3、电除尘器前烟气冷却器的作用以及存在的相关问题

在电除尘器前端布置烟气冷却器,可以降低电除尘器的烟气温度,通过这种方式烟气中的大部分三氧化硫可以在烟气冷却器中冷却,并吸附在粉尘表面,改变粉尘的性质,促进颗粒的凝聚效果,提高除尘效率。因此,通常情况下将烟气冷却器和低温电除尘器成为低温电除尘系统。

在进一步研究中发现,部分机组的烟气冷却器存在积灰、磨损严重等问题,这些问题在工程运行中需要格外注意以免降低工作效率。对于磨损而言,这是烟气冷却器运行中常见的现象,同时磨损程度与燃料的类型也有很大的关联,通常燃烧高灰煤的电场,磨损会更加严重,另一方面,飞灰的浓度也是影响磨损的重要因素。通过进一步研究发现,磨损速度与烟尘浓度、烟尘流速、流场、飞灰的物理化学性质有关,同时也会受到受热面布置、结构特性以及运行状况等方面的影响。

对于烟尘浓度而言,浓度越高,磨损风险越高。烟气流速与飞灰颗粒的动能与撞击次数有关,飞灰颗粒的动能与速度正相关。而流场方面,烟气与流场不均与,也会导致设备出现局部磨损情况,整个飞灰颗粒的大小、形状、软硬对于磨损也有影响。其次,对于硬度较高、棱角锋利的颗粒相对磨损程度要严重。飞灰颗粒的磨损情况与二氧化硫的含量有一定关系。灰的浓度对于磨损也会产生直接影响,一旦在生产中使用的是高灰分,低热量的劣质煤,整个烟气冷却器将会发生严重的磨损情况。

在设备的安装过程汇总,受热面的布置对于整个效果也会产生影响。由于飞灰重力作用的影响,对于换热管也会造成一定的冲刷,但这种影响并没有想象中那么严重。由于较小的飞灰颗粒加速并不突出,因此对换热器形成的冲击力也相对有限。锅炉在低负荷状态下工作时,由于烟气的流速相对较低,烟气携带飞灰的能力也会下降,形成一种流化磨损现象,这种磨损相对于垂直布置更为严重。对于水平布置的烟气冷却器的磨损情况与自上而下垂直布置的烟气冷却器在实际上差别不是很大,但由于水平布置的形式更容易造成积灰问题,会减少烟气的流通截面积,使烟气流速提升,因此在布置方式的选择上也更倾向于自上而下的垂直布置。

對于设备的结构特性,换热管的布置方式,通常会使用错列、顺列、横向间距和纵向间距等几种方式,布置方式不同造成的磨损程度也会有所差异。通常情况下,使用H型的翅片在磨损程度上要好于螺旋翅片,使用顺列的布置方式比错列的方式可以有效降低磨损程度,通常对于节距的选择会结合换热设备的具体参数情况、积灰情况以及磨损现象进行综合选择。在运行过程中,由于锅炉负荷的增加,整个烟气流速也会得到增加,飞灰的磨损程度就会加大。对于负压燃烧的锅炉,烟气容积增加流速也会变强,加速对设备的磨损。具体在锅炉燃烧时,由于燃烧不够充分,会导致飞灰中的碳含量增加,整个焦炭颗粒的硬度就会增强,这种情况也会加剧磨损。

通过进一步的研究发现,对于整个烟气冷却器的防磨损问题,需要结合主动预防和被动预防两个方面进行处理。第一,在设备的设计制造过程中需要严格控制烟气的流速情况,对于燃烧高灰煤的情况,在设计流水时应该控制在每秒8.5米;对于烟气和飞灰的流场应该保持均匀,整个均流系数应该控制在一定的范围内。对于整个设备的布置方式应该尽量的保持科学合理,如果布置空间充足,优先选择烟气自上而下的垂直布置方式,对于被动防磨,如果飞灰浓度较高,在设备的迎风一侧要安装一定数量的假管,假管不会参加换热,实质上只是一种防磨措施。

4、湿法脱硫前烟气冷却器的作用及存在问题

将金属管烟气冷却器安置在湿法脱硫装之前,可以有效降低脱硫塔入口的烟气温度,能降低脱硫塔的能量消耗,还能起到减少烟气量的作用,从而降低风机阻力电耗。

5、烟气换热器作用以及存在的问题

烟气再热器可以通过提升排烟温度来降低白烟排放,当前日本通过利用高烟温进行排放,可以提升烟气的扩散水平,同时还在电除尘器前设定一定的烟气冷却装置,从而及时对电除尘器的烟气温度进行控制,实现提高除尘效率、降低脱硫消耗的目的。另外一方面,以水作为换热介质,可以及时将回收的烟气再加热,从而提升排烟的温度,增强扩散能力。我国通常使用的设备在材料的选择方面存在一定困难,因此在使用过程中存在一定的腐蚀风险。

6、结语

综上所述,低温金属管烟气换热器在燃煤电厂中进行应用,需要重视对相关设备的使用和安装顺序,有效缓解磨损、耗能和腐蚀等问题,从而真正意义上实现节能减排,促进可持续发展。

参考文献:

[1]丁得龙.燃煤电厂管式烟气换热器的材质选择与设计[J].资源节约与环保,2017 (12):1+9.

[2]郭滢,刘含笑,崔盈,李文华,郭链.烟气换热器及其在燃煤电厂烟气治理中的作用[J].山东化工,2017,46 (13):161-163+169.

[3]殷戈.燃煤电厂中间热媒体烟气换热器系统改造[J].发电设备,2016,30 (03):191-193.