分离式热管换热器在高炉煤气锅炉上的应用

2011-08-22孙永福

科技视界 2011年26期

孙杰孙永福

（1.山东省特种设备检验研究院山东济南 250000；2.山东省电力学校山东泰安 271000）

0 概述

某厂1#锅炉采用传统模式在锅炉尾部烟道安装低压省煤器，吸收尾部烟气热量加热凝结水，从而提高锅炉热量的利用率，减低锅炉的排烟温度。投运后锅炉的排烟温度在165℃左右，厂内通过研究认为锅炉排烟温度偏高，尾部烟气还有可利用空间，经过考察研究后决定在2#锅炉打破以往的传统模式，采用新型技术在锅炉尾部增加分离式热管换热器以替代传统的低压省煤器。2#锅炉投运后排烟温度在135℃左右，降低排烟温度显著，为提高锅炉整体效率取得了良好的效果。所以后续建设的3#-8#锅炉都安装了分离式热管换热器。

1 热管的工作原理与特性

由热管组成的分离式热管换热器具有以下特点：

1.1 传热效率高。热管的冷、热侧均可根据需要采用高频焊翅强化传热。

1.2 能够有效的避免冷、热流体的串流。每根热管都是相对独立的密闭单元，冷、热流体都在管外流动。并且可根据现场条件灵活的安置壳体，将冷、热流体隔开，尤其适应不允许泄漏的易燃易爆有毒等介质的加热。

1.3 无任何转动部件。热管内工作介质的循环是依靠回流液的高低位差和密度差作用而循环流动，不需外加动力，无机械运行部件，因而增加了热管换热器系统运行的可靠性，减少了运行费用。

1.4 热管的换热元件是由多根热管组成。各根之间相互独立，当一根甚至几根热管失效时，不影响整个系统的安全运行，同时对整体换热效果的影响也可忽略不计。

2 热管换热器在高炉煤气锅炉上的应用

2.1 高炉煤气锅炉特点

高炉煤气锅炉是利用低品质的高炉煤气作为燃料，它的热值较低，理论燃烧温度低，着火、稳定燃烧困难。但一旦具备了着火和稳燃条件，燃烧相当迅速，火矩很短。但在蒸发量相同时燃用高炉煤气的锅炉要比燃煤锅炉多产生70%的烟气。这么大量的烟气如果不被利用，势必会造成能源的损失。而对于对高炉煤气锅炉，加热燃料的意义尤大。高炉煤气的理论空气量仅约0.6m3/m3。(标准状态)，煤气量是空气的1.6倍。所以加热煤气的效果比空气和水还大。空预器后面布置热管换热器这样起到了空气和煤气的双重预热效果，这样不仅使煤气燃烧迅速，着火稳定，减少了煤气着火所消耗的自身热量，将热量更多的提供给锅炉。同时吸收了尾部的高温烟气，降低了排烟温度，提高了锅炉整体效率。

2.2 更改方案的确定

该厂1#煤气锅炉是在空预器后再增设一级低压省煤器，利用加热凝结水吸收烟气热量从而降低烟气温度，减少排烟热损失，节省燃料。但是1#锅炉投运后排烟在165℃左右，利用低压省煤器降低锅炉排烟温度，还是达不到我们满意值。

锅炉在实际运行中，由于进入炉膛的热风温度已达到250℃，而进入炉膛的高炉煤气只有30℃左右，如果对其进行预热，提高进入炉膛燃料的温度，则有利于低热值高炉煤气的充分燃烧。由于高炉煤气具有易燃易爆，有毒等特点，采用一般管壳式换热器，不仅换热效率低，同时在换热器内管发生泄漏时，容易引发重大安全事故。经过技术论证，决定采用分离式热管换热器。更改方案为：将锅炉尾部烟道的低压省煤器去掉，在引风机进口前加装一套分离式热管换热器，用于预热高炉煤气，并对烟道和高炉煤气管道进行相应的更改，锅炉本体保持不变。

2.3 分离式热管换热器主要技术参数

热管换热器设计的主要技术参数

3 热管换热器的应用效果与经济效益分析

3.1 热管换热器的应用效果2#炉加装的分离式热管换热器投入运行后，经过一段时间的观察，取得了良好的效果。锅炉的排烟温度有了较大程度的降低，同时进入炉膛高炉煤气的温度升高，从而强化了低热值的高炉煤气的燃烧，提高了炉膛温度，炉膛内辐射换热加强，使得锅炉出力增加。由于锅炉的烟气余热得到了回收利用，锅炉的热效率得到了较大提高。