烟气余热量利用系统分析

梁晓林

摘  要：选择低温省煤器回收烟气余热，通过换热器内工质的蒸发、冷凝，将热量回收加以再利用。选择合理的壁温，运用控制壁温技术，达到既节能又安全不腐蚀管道的目的。

关键词：余热;余热回收

1.概况

某项目作为北方严寒地区城市的配套基础设施，新建大型采暖热源发展热电联产，预计到2020年末供热面积将达到2346×10⁴m²。本期建设规模为2×80MW热电联产机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置。留有再扩建的条件。

2.烟气余热换热器的对比分析

2.1 壁温可调式换热器

一般来说，要利用锅炉尾部的烟气热量（低温余热），提高锅炉的热效率，就必须降低锅炉尾部的烟气温度。但如果安装于锅炉尾部的换热器受热面的最低壁温低于烟气的酸露点，将发生严重的酸露腐蚀和堵灰，影响锅炉的安全运行。为了保证锅炉安全运行，排烟温度不能设计得很低。

壁温可调式换热器它采用相变介质（一般为除盐水）作为热媒将传统的一次换热改为两次换热（第一次换热为烟气与相变介质的换热，第二次换热为相变介质与冷源的换热）。通过对两个换热过程的控制，达到了控制烟气侧换热器壁面温度的目的。通过对相变介质温度的控制实现对换热器壁面温度的控制，从而达到最低壁温高于烟气酸露点的要求

a）壁温可调式智能换热器技术主要特点

壁温可调式智能换热器技术有如下主要特点：

（1）能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟氣的排放温度，使锅炉烟气余热被有效回收，产生十分可观的经济效益;

（2）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;

（3）保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使壁温可调式智能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;

（4）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壁温可调式智能换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。

3.余热回收方案设计

3.1 主要设计参数的选择

由以上计算可见，烟气酸露点为95℃，综合考虑安全性与成本的因素，将低温省煤器最低壁面温度设计为100℃，以此为依据进行换热计算。

根据锅炉资料，锅炉设计排烟温度为145℃，为确保换热器不发生酸露腐蚀，则换热器出口排烟温度取110℃是较为经济的选择。

3.2 余热回收冷源的选择

为确保换热器不发生酸露腐蚀，余热回收换热器设计壁温为100℃，本工程为背压机供热项目，没有凝结水，因此采用热网回水作为冷源。

3.3 余热回收指标计算

从上表可以看出每台机组烟气余热供热量为5MW，节约标煤2920t。考虑到装设换热器后，烟气阻力约增加300Pa，引风机能耗将增加75kW。

3.4 经济分析

锅炉设备年利用小时数按4000h，则两台机组余热回收装置年回收热量14606GJ/a。全厂节煤约5843吨，按可研阶段的资料：标煤价526元/吨，全厂节煤效益为每年307.3万元。

烟气由138℃降为105℃后，全厂脱硫系统减少耗水量20t/h，全年节水80000吨，按水价0.8元/吨计算，全厂节水效益为每年6.4万元。

4.设备防堵防磨问题

设备堵灰发生的原因是因为受热面金属壁面温度过低，低于酸露点，使受热面结露，从而导致烟气中灰分粘附在受热面上，形成堵灰。低温省煤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及堵灰问题。

5.结论

通过对烟气余热利用系统的分析，得出了以下结论：

1）本工程锅炉排烟的低温腐蚀露点温度～95℃。采用了酸露点的在线测量装置，选取余热换热器壁温110℃。保证换热器可安全可靠运行。

2）本工程烟气余热利用回收热量10MW。

3）本工程加装烟气余热利用系统后，全厂脱硫装置能节水20t/h。

4）设备静态投资，回收期为2.5年

参考文献

[1]  李锋，端木琳，付林，等.烟气-水直接接触式换热性能研究[J].暖通空调，2017（12）.91-96.