锅炉尾部烟气余热在除尘过程中的利用

2015-01-14齐欣谢正武蒋宏利中节能科技投资有限公司

节能与环保 2015年6期

文 // 齐欣谢正武蒋宏利中节能科技投资有限公司

电站锅炉的除尘方式通常采用电除尘或袋式除尘，无论是袋式除尘器还是电除尘器，在除尘器开始投入运行期间都很容易发生内部结露现象。除尘器内部结露的原因主要是由于在启动初期除尘器内部结构件的温度低于烟气的露点，当烟气接触这些低温表面时，烟气中的水蒸气就会在低温表面凝结形成水滴，产生结露现象。结露现象发生后，水滴会与锅炉烟气中的灰粒或除尘器内部已分离下来的灰粒结合形成泥浆，泥浆的形成不但会引起灰的板结、结块，影响灰的输送和流动性，还会影响除尘器的安全运行；对于袋式除尘器，会引起滤袋的阻力在短时间内急剧上升，不但造成引风机电耗急剧增加，还会严重的影响锅炉的正常运行，同时还大大缩短滤袋的运行周期和使用寿命；对于电除尘器，会大大降低对灰尘的捕集效率，增加除尘的电耗，严重的还会引起内部短路，造成重大事故。

1 锅炉点火过程中的除尘问题

在锅炉的点火启动过程中，随着点火过程的延续和锅炉负荷的增加，锅炉尾部烟道内的排烟温度是逐渐上升的。在点火初期，排烟温度相对较低的时候，为了避免烟气直接进入除尘器内部产生内部结露现象，此时，除尘器的进口烟道阀关闭，旁路烟道阀打开，排烟流经除尘的旁路烟道通过引风机排入烟囱；随着点火过程的延续和锅炉负荷的增加，当排烟温度上升到一个相对比较高的水平时，快速开启除尘器进口烟道阀，关闭旁路烟道阀，使得大量的高温烟气迅速流经除尘器的内部，对除尘器内部进行快速加热，由于此时烟气量大、烟气温度水平高，所以可以在一定程度上可降低结露现象的发生。在现场通常的操作情况下，在锅炉的点火启动过程中，为了确保烟气进入除尘器不会造成除尘器内部结露，当锅炉尾部排烟温度低于120℃时候，烟气通过除尘器的旁路直接排放；只有当锅炉尾部烟气温度高于120℃，且达到一定的流量的时候，才能直接进入除尘器，因此，这样不但造成了点火时间长，同时还造成了很大程度上的能量浪费。

2 过去通常采取的解决措施

为了避免在锅炉的启动过程中，温度相对较低的烟气进入除尘器引起结露，目前通常的措施是采取除尘器灰斗预热，预热一般采用电加热。在锅炉启动的过程中，烟气进入除尘器之前，启动除尘器灰斗电加热装置，对除尘器灰斗进行预热升温。一般情况下，当除尘器内的温度上升到80℃以上，同时锅炉尾部的排烟温度达到120℃以上时，关闭除尘器旁路，打开除尘器进口烟道阀，使高温烟气迅速充满除尘器，快速提高除尘器内部的温度，避免烟气中的水分形成结露。采用灰斗电加热方式对除尘器进行预热，首先存在设备故障率高、能耗高的问题；其次，由于通过对灰斗的加热间接加热除尘器的内部，加热效率也相对比较低，加热时间相对较长；另外，在加热初期，通过对灰斗的加热间接加热除尘器的内部，也会造成灰斗内产生的部分水蒸气在除尘器内的上部凝结，并不能完全消除除尘器内部的结露现象。

3 除尘器预热新方法

本文介绍一种利用锅炉点火升压阶段的向空排汽含有的热能对除尘器进行预热的方法。首先设计一种除尘器预热的装置，由循环风机、暖风器、除尘器循环加热风道和相应的控制阀门等设备构成。为了避免点火阶段锅炉尾部的排烟直接进入除尘器会引起除尘器内部结露，通常需要对除尘器进行预热，根据实际经验，一般需要把除尘器内部预热到80℃以上，同时烟气温度达到120℃以上时，才允许大量烟气迅速流通除尘器内部，这样可以基本上避免除尘器内部结露现象的发生。在通常的条件下，电站锅炉在点火升压开始直至汽轮机带小负荷的期间内，汽包产生的蒸汽在向空排汽阀的控制下通过排汽管道直接排向大气，蒸汽中含有的大量热能被白白的浪费掉。采取利用锅炉点火阶段的向空排汽含有的热能对除尘器进行预热，不但可以有效地避免锅炉点火阶段造成的除尘内部的结露，还可以节约能源。

锅炉启动过程中产生的温度较高的蒸汽经向空排汽支管引入到暖风器中的蒸汽凝结放热段，除尘器内的空气通过循环风机的作用，流经暖风器中的空气吸热段，在暖风器内完成蒸汽的凝结放热和空气的吸热升温过程，升温后的空气被送入除尘器的进口，然后流经除尘器的内部，逐步加热除尘器的内部组件。在除尘器内部放热降温后的空气，从除尘器出口流出，然后通过循环风机，再次进入暖风器中的空气吸热段进行吸热升温，进而完成对除尘器内部预热的整个热空气的循环过程。暖风器中蒸汽凝结放热后产生的凝结水，经过凝结水疏水管排至疏水箱，对凝结水进行回收利用。热空气的整个循环流程流经除尘器出口烟道、循环风机、暖风器中的空气吸热段、除尘器进口烟道、除尘器内部等相关设备。由于采用循环空气流经除尘器内部逐渐加热的预热方法，因此，加热更均匀，加热效率比较高，热能利用率也比较高。同时，由于采用除尘器内部空气的循环加热的方法，因此在对除尘器内部的整个加热过程中，不会产生除尘器内部结露的现象。

为了提高加热效率以及提高热能的利用效率，采用除尘器内的空气的循环加热技术，为了实现空气的循环加热以及防止烟气泄露到循环空气中，在除尘器出口的烟道上设置有除尘器出口烟道阀门。为了实现除尘器内空气的循环加热，暖风器安装在除尘器的循环加热风道上。

为了维持原锅炉向空排汽系统的完整性，保持原向空排汽通道的畅通性，实现暖风器的检修方便，暖风器的蒸汽侧的管道进口设置在锅炉向空排汽阀前的排汽管道上。锅炉点火阶段产生的蒸汽通过排汽支管流经暖风器对除尘器进行预热，待除尘器预热阶段完成后，再关闭排汽支管阀门。

为了更加有效地实现锅炉启动初期产生的蒸汽对除尘内的空气的加热，采用热管式暖风器。热管式暖风器相比于一般通常采用管式暖风器的优点是：首先，热管式暖风器的传热系数和换热效率比较高，结构紧凑，体积小；其次，热管式暖风器的抗腐蚀能力和安全运行的性能比较好；最后，热管式暖风器能够更加有效的避免蒸汽和空气的交混和泄漏。