余热锅炉（CO）节能技术改造实践

摘要：某化工公司有设计规模为100万t/a的重油催化制氢装置一套，为充分回收装置高温再生烟气热能，该公司配套设置了余热锅炉。随着运行时间的延长，暴露出锅炉排烟温度过高、过热蒸汽温度达不到设计要求、锅炉省煤器低温腐蚀、锅炉热效率低等问题。文章针对余热锅炉出现的问题，有针对性地对过热器、省煤器、吹灰器提出了比较直接有效地技术改造方法，提高了余热锅炉的效率，间接创造了经济效益，同时对保护环境也产生了积极的作用，对于相关设备的节能技术改造有一定的指导意义，对于其他相关领域的研究也有一定的实践参考价值。

关键词：余热锅炉；节能改造；过热器；省煤器；吹灰器

中图分类号：TE963 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0035-03

1 余热锅炉概述

工业生产耗能巨大，工业设备排出的热能作为一种资源非常丰富，但是若不能够充分有效地利用，这些热能将对环境造成很大的影响。所以对余热锅炉的利用非常重要，是提高企业经济效益、节约国家和地方资源以及保护环境的有效措施之一。某化工公司有100万t/a重油催化制氢装置，为了能够有效地回收利用工业热能，给该设备配套了余热锅炉，该余热锅炉通过对催化制氢装置产生的温度约510℃的高温再生烟气（流量155844Nm3/h）的余热，产出压力可以达到4.0MPa、温度380℃左右的中压蒸气，向外取热器和油浆蒸发器汽包（外蒸发器）提供热水以及对外蒸发器产生的中压饱和蒸汽进行过热。由于锅炉投产至今时间较长，该锅炉出现了较多的问题，很大程度上影响了余热锅炉的热效率以及设备的日常工作。

2 余热锅炉运行现状

2.1 排烟温度过高

余热锅炉从检修维护后运行超过一段时间排烟温度就会迅速上升，从起初的170℃左右升高到了200℃以上，使得锅炉的效率大打折扣。发现余热锅炉的受热面杂质沉积过多，热量向后堆积，是造成排烟温度过高的原因。

2.2 过热器温度低，过热能力不足

由于该余热锅炉的过热面积设计较小，使得余热锅炉的过热器过热的能力不足，锅炉过热出口温度一般要求达到430℃左右，但是余热锅炉会发生实际过热温度只有350℃左右。过热温度明显不足，影响了设备的运行状态，甚至是运行安全。

2.3 省煤器容易被腐蚀

余热锅炉省煤器出口需要给锅炉给水，由于水温和锅炉的温度温差较大，实际运行中会给锅炉省煤器造成低温的露点腐蚀，使得省煤器腐蚀穿孔。再加上吹

灰系统遗留的杂质沉积，会影响锅炉运行的稳定性。

3 节能技术改造方案

为稳定该余热锅炉的运行，提高锅炉的热效率，降低装置能耗，结合锅炉运行过程中出现的问题，对余热锅炉进行节能技术改造。

3.1 过热器部分节能技术改造方案

过热器改造的目的在于处理和解决过热器出口温度达不到要求，过热能力不足影响设备效率和安全的问题。为了能够提高过热器出口的温度，在对流蒸发段出口和省煤器入口这一段距离之间增加一个外来的饱和蒸汽低温过热器。低温过热器采用翅片管作为传热的元件，结构上采用模块化箱体的结构形式，并且安装固定旋转的吹灰装置，从而能更加有效地提高换热的能力和效果。该增设的低温过热器可以将外来的饱和蒸汽的温度过热到310℃左右，在此基础上蒸汽再和余热锅炉自身的饱和蒸汽混合。通过这一改造可以提高流入过热器蒸汽的焓值，可以增加CO余热锅炉的过热能力，保证锅炉有较长的运行周期。特别是在锅炉运行后期，改造后的过热器可以有效地提高平衡过热能力，因为在后期余热锅炉对流受热面上沉积了较多的灰尘和杂质，使得烟气热量位置改变，热量后移，此时改造后的过热器将对提高过热蒸汽温度非常有作用。

为了能够有效地减少管路的露点，方便平时的设备运行和设备维护，可以拆除汽包以及蒸发受热面，简化余热锅炉系统。但是新增的低温过热器必须保证它的工作状态处于较佳的状态，确保过热蒸汽出口温度达到要求。

3.2 省煤器部分节能技术改造方案

排烟温度过高会严重影响余热锅炉的使用效率，为了能够提高余热锅炉的运行效率，拆除以前省煤器高低温的一些炉墙，安装螺旋翅片管做成的积木式箱体模块化结构，这些省煤器的受热面可以较大范围地增加换热面积，从而显著地增加省煤器的导热能力，成功地降低排烟温度，使得温度保持在180℃左右。同时由于在改造时采用的是特殊的积木式模块化结构，不单单对设备的质量和性能有很大的提高，还可以方便施工，对改造施工时间有较大的压缩，节约了时间资本。

省煤器由于锅炉给水的温差较大，会导致省煤器出现腐蚀、穿孔等问题。对省煤器的给水系统根据换热要求，通过省煤器出口的水的高温堆加热锅炉给水，从而保持实际流入省煤器给水的温度可以明显提高，减少与锅炉的温差，有效地避免露点腐蚀问题，保证了省煤器的安全运行。

3.3 吹灰器部分节能技术改造方案

吹灰器工作效率的好坏严重影响着余热锅炉的工作状态和工作效率。如果吹灰器效果不佳，首先导致的是余热锅炉受热面沉积杂质较多，其次是省煤器沉积杂质，影响锅炉的运行稳定性。对于吹灰器的改造通过拆除原有的声波吹灰器，布置PLC自动控制的激波吹灰器，提高吹灰能力，保障锅炉的正常运行。

3.4 控制系统改造

为了能够适应锅炉控制的便捷和时效，对余热锅炉本身的控制系统进行升级改造，首先是对新增激波吹灰系统改造所匹配的电气自控控制系统改造，采用独立的PLC控制系统。其次是对锅炉运行原来的DCS控制系统升级，增加相匹配的显示参数，更容易了解和监控运行过程。

4 效果估算

预计余热锅炉改造完成后，排烟温度会从220℃降到180℃左右，余热锅炉的效率也大大提高。表1是一个节能估算表：

从表1中我们可以看到预计余热锅炉改造完成后余热锅炉效率从72.63%提高到81.87%，对于烟气热量的回收利用率也预计上升10个百分点左右，每年预计可节约用于取热器和油浆蒸发器汽包提供热水以及对中压饱和蒸汽过热的标煤3051.43t，每t标煤价格按照1200元计算，每年可以节约人民币3661716元。节约成本效果显著，对于资源节约和环境保护影响也较大。

5 结语

由于余热锅炉存在排烟温度过高，影响锅炉工作效率问题，为了排除这一影响，对余热锅炉采取增加低温过热器的方式，同时对省煤器安装螺旋翅片管做成的积木式箱体模块化结构，增加受热面等节能技术改造方案，能够起到很好的效果。对于省煤器容易被腐蚀这个问题，可以通过省煤器出口的水的高温堆加热锅炉给水，减少与锅炉的温差，有效地避免露点腐蚀问题，保证了省煤器的安全运行。为了能够增加烟尘杂质的处理能力，将吹灰机更换为PLC自动控制的激波吹灰器，提高吹灰能力，保障锅炉的正常运行。为了验证节能技术改造的效果，预估了余热锅炉的热效率以及经济效益。通过估算，热效率可以提高4%，热量回收利用率可以提高10个百分点，每年预计可节约标煤3051.43t。这些数据说明了余热锅炉节能技术改造对于资源节约和环境保护意义较大，但是由于锅炉工作环境难以控制，工作负荷较大，要想余热锅炉的使用效率和使用寿命有较好的保持，对于余热锅炉的维护保养必须有比较科学的方式方法，而且必须形成严格的保养规程。

参考文献

[1] 中华人民共和国劳动部.蒸汽锅炉安全技术监察规程

[M].北京：劳动出版社，2006.

[2] 李新生.谈如何改造锅炉节能设计的分析[J].科技促进发展，2009，（6）.

[3] 宋兴刚，梁山伟.余热锅炉节能技术改造应用[J].价值工程，2010，（6）.

作者简介：潘云云（1981-），女，江苏人，杭州杭锅工业锅炉有限公司工程师，研究生，研究方向：动力工程。

（责任编辑：吴 涛）