三维肋片管在锅炉换热器上的应用研究

杨勤

摘 要：本文对一种新型的管式换热技术进行介绍，探讨其在锅炉换热器上的应用进情况。

关键词：三维肋片管；锅炉换热器；应用；研究

中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0157-01

我公司600MW机组额定负荷下排烟温度为125℃，为实现超洁净排放，需要取消原有回转式GGH并对尾部烟气加以利用，在达成排放指标的同时防止出现烟囱腐蚀及冒“白烟”问题。

1 技术现状

现役机组采取的低泄漏烟气换热技术，是在空预器之后、脱硫塔之前烟道的合适位置通过加装烟水换热器吸收排烟余热、加热吸收塔出口的冷烟气，以达到减排的目的[1]。但采用烟水换热的冷却器多使用H型翅片管换热，虽然换热效率较高，但是仍然存在着易腐蚀、自重大、管道泄漏后对机组影响较大的问题。

2 三维肋片管的应用优势

2.1 高换热效率、低泄漏率和低运行风险

三维肋片管与管箱式空气预热器的换热原理类似，由于其特殊的换热管型设计，使得其具有很强的换热能力，能够达到普通管式化换热器的3倍左右，从而大幅减少换热管的重量和布置空间，且达到旋转式GGH的换热效果，满足原烟气与净烟气直接换热。同时无需使用中间水媒介，在设计上能够满足高换热效率、低泄漏率和低运行风险等几方面的要求。

2.2 腐蚀

在防止腐蚀方面，由于三维肋片管内外部分别通过原烟气和净烟气，实现了原烟气的含硫物质和净烟气的水分隔离，含SO2、SO3较多的原烟气不接触净烟气的水分、而含水的净烟气不接触原烟气的SO2，大大降低了SO2、SO3与水结合成酸液的风险。

2.3 磨损

将换热器设计在电袋除尘器之后，这部分烟气的含尘量已降到10mg/Nm3，烟尘量大大降低，同时在换热管箱前三排采用普通换热管加防磨护瓦的形式布置，进一步降低烟尘的磨损影响[2]。

2.4 泄漏

三维肋片式气气换热器对于中间水媒介的鳍片式换热器有极大优势。一旦发生泄漏，水媒介的换热器漏水，会引起整个系统停运；而三维肋片式气气换热器因为内外均是烟气，可以保证系统继续运行，根据超洁净排放指标和我公司烟气参数计算，我公司烟气换热器的泄漏率只要控制在1%以下就可以满足环保要求。统计三维肋片式气气换热器大约4000条换热管，按照1%计算是40条管，意味着三维肋片式气气换热器可以在40条换热管泄漏的情况下继续运行，而水媒介换热器只要一条管泄漏就不能保证运行，三维肋片管式换热器优势十分明。

2.5 节能

三位肋片管式换热器无需使用转动机械驱动，亦无需抽取热值较高的汽水媒介，完全利用锅炉烟气余热，对比转动式及中间媒介式换热器最为节能。

2.6 用材重量

三维肋片管内外流通的介质均为烟气，相对于水媒介换热器承压要求更低，因此管壁更薄，介质重量更轻，设备总体重量也可以达到最轻[3]。以我公司单台600MW机组为例，同样的设计条件和设计要求下，三维肋片管式换热器设备净重为380t，而水媒介换热器设备净重达到550t以上。

3 三维肋片管安装布置

3.1 安装简便，对原系统改动不大

以我公司的安装布置为参考进行设计，三维肋片管式换热器设计要求将脱硫塔入口烟温由125℃降低至85℃以下，将烟囱入口烟温由47℃升高至80℃以上，烟气侧总阻力不大于1200Pa。在满足次设计要求的前提下，仅需将2台三维管式换热器布置在原回转式GGH钢架上，每臺设备尺寸为16972x5720x7976mm，采用模块式管箱设计。进出口的烟道仅需做相应改造和导流设计，即可以与原有烟道连接，对流场进行模拟，布置方式均满足气流均布要求。

3.2 新增设备少

在取消旋转式GGH以后，原有转动设备全部取消，包括原GGH驱动装置、原冲洗水泵、低泄漏风机和吹灰系统。新增设施为声波吹灰系统和一套再循环风系统，以用于清除换热器积灰和用于启动时的净烟气预热，其余监测测点均可利旧。声波吹灰汽源使用原GGH蒸汽吹扫汽源，运行中无需维护，再循环风机功率为55KW，抽取部分热段净烟气返回净烟气入口进行预热，整体系统简化，安装便利。

3.3 对于设备基础及钢结构的要求

三维肋片管式换热器设备重量为380t，烟尘载荷30t，烟道改造、介质载荷以及楼梯平台增设后重量增加100t，总安装总量510t，而原旋转式GGH钢结构及基础能够满足650t的承载，原承重结构完全能够满足安装需求。事实上，由于三位肋片管式换热器重量上的优势，我公司在超洁净排放改造中设计中，考虑将低温省煤器系统的部分承重放在三维肋片管基础上，以增加其基础的承载效率[2]。

4 结语

三位肋片管式换热器在防腐蚀性、抗磨损性、运行可靠性、运行能耗高以及安装投资方面均有很大的应用优势，是一种全新的、可替代原有换热方式的高效、可靠的换热器。同时由于其在换热设计上的先进性，其在安装中也更为简单、方便。

参考文献

[1]孟治国，康俊远.高性能三维外肋片犁削加工的关键技术研究[J].制造业自动化，2013，35（6）：17-18.

[2]宋香娥.蒸汽腔型热管散热器三维瞬态热分析[J].工业安全与环保，2016，42（3）：92-95.

[3]张缦，吴海波，孙运凯，等.大型循环流化床锅炉外置换热器运行特性分析[J].中国电机工程学报，2012，32（14）：42-48.