440t/h循环流化床锅炉相变换热器设计与应用

夏兴龙，冯包永

（1.兖矿集团济三电力有限公司，山东 济宁 272169；2.哈尔滨鑫北源电站设备制造有限公司，哈尔滨 150046）

1 引言

相变换热技术是全新的换热技术，以壁面温度控制作为换热器最基本的设计参数，采用热管原理，利用除盐水液汽相变段壁面温度微小梯度降，汽化潜热吸热量大，根据饱和蒸发吸热、凝结传热原理，一定压力下，烟气中的加热器壁温被加热介质（除盐水）适当地提高，解决了壁温低造成的低温腐蚀。通过设置闭路的外置相变换热器，回收烟气中的余热加热热水，实现了降低烟温、节能的目的。

2 应用设计

2.1 440t/h 循环流化床锅炉运行参数

锅炉效率90.7%；排烟热损失5.48%；锅炉排烟温度设计141℃，运行在160℃。一次风、二次风未设计暖风机。一次风空预器出口风温220℃，二次风空预器出口风温215℃（冬季）。冷渣器冷却出水120t/h，入水温度55℃，出水温度为60℃～80℃。尾部烟道截面2600mm×3200mm。

2.2 燃料分析及酸露点计算

煤质分析如表1 所示。烟气酸露点计算如下：

β为常数，当α=1.2 时，取β=121；飞灰系数αfh=0.7

表1

2.3 相变换热器应用设计

烟道内的壁温温度设计为110℃。

系统的接入方式是：在锅炉除尘设备之前水平烟道中安装相变换热器吸热段，可将锅炉运行时的排烟温度从162℃降低到132℃，相变换热器受热面的管壁温度111℃高于燃料酸露点温度73.1℃，换热器可实现不积灰、不结露和不腐蚀。

系统的接出方式是：在水平一次风、二次风道位置加装相变换热器吸热段，通过吸热段将回收的烟气余量的大部分用于加热来自锅炉空预器的进口风，把一、二次空预器进口风温始终加热至60℃以上，在夏季，吸热段的烟气余热可用来加热除盐水（从冷渣器来的），将出口水温加热至95℃以上，从而达到回收烟气余热、提高锅炉系统热效率的目的。在各种工况下，自动控制系统用来保证锅炉的排烟温度稳定在设计值，避免发生低温腐蚀。

为实现闭式自循环，烟气外相变换热器应布置在上部位置。为防止受热面积灰，应布置无损伤吹灰器，如超声波吹灰器。设计参数如表2；系统布置图如图1。

表2 设计参数

3 系统影响分析

（1）对除尘器影响。应用相变换热器改造后，电除尘器的入口烟温降至160℃左右。布袋除尘器对烟温的适应范围为130℃～145℃，最佳排烟烟温应控制在140℃以下，最大承受烟温为160℃。烟温的降低有利于布袋除尘器的应用。

（2）对现有风机影响。在现有烟道中布置受热面阻力增加350Pa 左右，烟气温度降低抵消部分阻力对引风机出力的影响，但总引风量会略有增加。

4 相变换热器在尾部烟道应用的优点

图1 系统布置图

（1）为高效换热技术的应用，利用介质在一定压力下饱和蒸汽换热，系统造价低，结构设计简单，运行方便，可控性强，在120℃～180℃低温烟气再利用中可以发挥高效能。

（2）相变换热器设置在尾部烟道，可降低排烟温度，回收率高。

（3）通过在尾部烟道设置相变换热器设置，可使受热面壁面高于酸露点温度，减少结露腐蚀和堵灰现象的发生。

（4）提高了一次风、二次风进风温度，优化了空预器运行工况，从根本上杜绝了低温腐蚀对空预器的损坏。

5 结论

根据目前电厂低温烟气再利用技术的应用和研究，通过相变技术降低烟温并用于加热一次风、二次风，既提高了锅炉热效率，最大限度地回收了热能，又提升了空预器入口风温，冬季杜绝了低温腐蚀的发生。相变技术使烟道换热器壁温远远高于酸腐蚀结露温度，有效解决了低温省煤器腐蚀、积灰、结露等难题，使布袋除尘器滤袋使用寿命大大延长，确保了布袋除尘器的安全可靠性能。

［1］蒋敏华，肖平.大型循环流化床锅炉技术［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［2］路春美，程世庆，王永征.循环流化床锅炉设备与运行［M］.北京：中国电力出版社，2004.

［3］党黎俊.循环流化床锅炉的启动调试与安全运行［M］.北京：中国电力出版社，2003.