相变式换热器在我厂长期投运和管控要点

王承国

摘 要：复合相变换热器主要功能是低温排烟和热源回收，这种余热回收技术和装置（FXH）回收锅炉尾部烟气余热，这样可以加热除盐水，这些加热的水供用户或锅炉除氧器使用，而且锅炉的排烟温度将降低，从180℃降到119℃，烟煤烟气露点最好在93.9℃左右，满足这些要求可以有效地控制热效率、节能降温、防腐能力。

关键词：锅炉排烟温度；锅炉；复合相变换热器；防腐降温；节能降耗

引言

排烟损失是锅炉各项损失中所占的比例最大。在高参数的体现更加明显，排烟损失量达到了75%左右，还有可能更高。本公司拥有3台UG-170/9.8-M2型号的CFB锅炉，设计的排烟温度达到140℃，在平时的运行时温度大概为165℃-170℃左右，这样就会使锅炉的经济性降低。

1 相变式换热器工作原理

利用优化设计来构造一个联系紧密的机构化整体，气液之间存在一些特性，比如“两相同向流动”、“汽液相变换热”、“工质自然循环”等，这样液化潜热和气化潜热交替变换，在2198kJ/kg高效率高性能情况下传热。在平均温差在20℃时，相变式换热器的传热特性达到102以上的量级性，软化水相变潜热传递热量，热管的下端继续加热，这样水所吸收热量达到饱和蒸汽，在一定的压力作用下，使其被压到热管的上端面，从而向外扩散出热量，凝结成液体，通过汽水分离器使饱和水回到受热段，往复循环，再汽化，这样热量就可以从高端向低端的单向传热。可见，FXH具有很多优点，比如说避免低温腐蚀，换热管束壁温均匀、易控制、易调节，有效地降低排烟温度等等。

2 节能效益计算

2.1 回收热量

由于本公司运行状况比较特殊，白天和夜晚负荷存在很大的区别，排烟温度也存在差异，温度较高，面对这样的问题，之前我们所考虑的措施是增加省煤器，这样使排烟的温度降低，回收热量，之后通过进一步的学习和查阅资料发现复合相变换热器技术已经成熟，相当先进，最重要的是对锅炉的燃烧影响不大。所以我们公司采用了复合相变技术和设备。

额定蒸发量为170t/h，将出口烟气温度以172℃来计算，后尾部排烟温度为119℃，这个范围的烟气降温幅度为53℃。

等效标煤量为3483t/a。

对复合相变换热器技术进行优化设计后，使原来排放烟气中3968kW热量，按照运行6500小时的标准来看，相当于每年每台炉可以节约3484吨的标煤。

2.2 引风机和鼓风机能耗计算

（1）烟气阻力上升300Pa左右。（2）耗电量增加了34.85kW，占总节能量的0.88%。（3）年总耗电增加226525千瓦时。

2.3 循环经济效益分析

复合相变换热器技术进行优化改造设计后，有效的使烟气余热得到回收，还使锅炉的整体提高，使燃料的消耗变少，这样进一步使二氧化硫和二氧化碳的排放减少，保护环境。

3 项目主要技术指标

3.1 项目的指导思想和原则

（1）符合国家节能降耗的能源政策：一定要充分回收锅炉排烟余热，提高锅炉的热效率，节约能源。（2）锅炉排烟余热利用在维持锅炉已有的结构和工艺系统基本不变的前提下进行，对锅炉运行无不良影响。（3）在锅炉出力不变的情况下，节省了燃料消耗，也减少了污染物的排放量。

3.2 复合相变换热技术

复合相变换热器这个技术利用“相变段”和不同“强化传热技术”有效设置，首先考虑的是换热器最低金属壁面温度。再者，由于最低金属壁面温度对低温腐蚀产生影响，提出了将其置于可调可控状态的概念。总之，复合相变换热技术是原创性节能技术，高效可靠，其核心内涵。

（1）在锅炉的改造和优化中，既可以使排烟温度降低，还可以使受热壁面温度保持较高的温度，远离酸露点的腐蚀区域，从而避免结露腐蚀和堵灰，很大程度上节约了设备的维护成本。（2）使受热面最低壁面处于可调控的状态，使复合相变换热器具有一定的调节能力，使排烟和壁面温度保持稳定，保证锅炉能够满足燃料品种和负荷的变化。

4 工程影响因素及解决措施

4.1 对现有风机的影响

本项目中，复合相变换热器吸收烟气余热，烟气增加了阻力损失，达到480Pa，因为排烟温度降低，减小了引风机入口流量，可以抵消220Pa流阻，最后实际增加了300Pa阻力，对引风机没有负面影响。

4.2 系统防堵防积灰问题

对于防堵防积灰问题，一定要把阻力、磨损、换热面积和经济等因素视为重点考虑对象，同时适当地控制工艺流速。由于负荷和燃料变化可调控，使其始终控制在酸露点温度以上，根本上解决了酸露腐蚀问题，弱爆吹灰器定时的正常吹灰，这样就不会产生结露、积灰。在相变下段底部装置灰斗，方便检修和应急使用。

4.3 相变换热器设备的运行和维护

在布置锅炉尾部烟道时，受热面很容易出现积灰沉降现象，多次改进，增加导流板，使换热器中各个流通面有一个合适的烟气流度，换言之，就是积灰的“最小起飞速度”。相变壁温根据煤的含硫情况，及时调整。

5 结束语

优化改造后，大幅度地降低了锅炉的排烟温度，进入布袋尘器烟气的温度被降低过后，有利于发挥布袋除尘的效果和延长使用周期。壁面的温度高于换热器的最低壁面温度，有效地避免相变换热器结露、腐蚀和堵灰等问题的产生，一方面可以大幅度地提升企业的经济效益，另一方面为国家节约了很多能源。后续考虑的是湿法脱硫前增加相变式换热器，达到节能量最大化。

参考文献

[1]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，2009，1（5）：159.

[2]王炎.复合相变换热器技术与装置[J].上海节能，2008，1（2）：21-24.

[3]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，2009，38（8）：138-139.

[4]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，2009，1（9）：98-99.