提高锅炉复合相变回收烟气热值措施

陈灵磑张 印陈 亮

1.中国石化河南石油勘探局双河社区中心；2.中国石化河南石油勘探局第一采油厂

提高锅炉复合相变回收烟气热值措施

陈灵磑1张 印2陈 亮2

1.中国石化河南石油勘探局双河社区中心；2.中国石化河南石油勘探局第一采油厂

相变换热器以其高效节能的优点在燃煤锅炉上得到广泛的应用，然而其实际运行中的换热效率却总是达不到理论设计值。针对此问题，通过对唐河基地两台锅炉存在的问题及具体情况的分析，找出换热效率低的原因并采取了相应的措施。使唐河基地在复合相变锅炉热值提高治理上积累了一定经验，同时使烟气回收热值大大提高。

唐河基地锅炉队于2011年10月通过节能改造工程引进两台FXH－2型复合相变换热器，设计换热功率为0.394MW。复合相变换热器基本原理：将定量清水（液相）注入相变鳍片管束，吸收高温烟气后，变为饱和蒸汽（汽相），低温锅炉回水在汽包内与蒸汽发生热交换后，回水温度升高进入锅炉主外供热管道，蒸汽放热后，温度降低，变为液相后重新吸收烟道高温烟气变成蒸汽，继续与锅炉回水热交换。液相—汽相—液相不停变化而发生吸热—放热—吸热，周而复始。复合相变换热器能够在大幅降低排烟温度的前提下，有效防止低温腐蚀，从而为锅炉节能技术开辟了一条广阔的途径。

设备现状

“锅炉复合相变回收烟气热值”是衡量相变换热工况的关键指标之一，该指标的高低直接反映了相变的节能能力，也是影响锅炉综合效率提高以及锅炉标准化管理的短板。根据2013.01－2013.12期间120d供暖锅炉运行报表综合统计平均值，实测相变的循环流量为20m3/h，相变的进水平均温度为42.55℃，相变的出水平均温度为53.17℃，水的比热容是4.2KJ/（Kg×℃），故一台锅炉每小时的相变回收烟气热值为：

回收烟气热值设计值为1418400 KJ/Kg/h，因此实际运行时回收烟气热值与设计值存在差距，2013年度相变实际运行时回收烟气热值未达标。根据同样方法计算了2012年度相变实际运行回收烟气热值，统计结果如图1所示。

由图1统计结果可看出锅炉复合相变回收烟气热值呈逐年下降趋势，而回收烟气热值低将严重影响锅炉效率提高，节能效果弱化，增加尾部烟气浓度，减排作用降低，因此此问题亟待解决。

存在问题分析

通过对复合相变换热器生产现场调查，得知存在以下问题。

内部积灰

鳍片管内部有不同程度的灰垢出现，而且灰垢结构紧密附着，不易清除。积灰会使鳍片管内径变大，有效通风截面积变小，影响引风量，从而减小鳍片管导热系数，影响热交换从而降低相变出水温度。

内部渗漏

1#相变换热器锅炉底部经常由水珠渗出，经查是内部漏失。鳍片管内部缺水会使相变换热器壁温升高，影响热交换，导致排烟温度升高，人为制造“酸露点”，从而加快本体腐蚀。

壁温不稳

在设置值为108℃的条件下，壁温呈不规律性变化，最高达132℃，最低仅为58℃。壁温不稳不仅影响热交换，使排烟温度升高、加快本体腐蚀，同时将使本体内部气体干度降低，灰垢粘连，给弱爆吹灰带来难度。

排烟温度较高

通过统计锅炉供暖报表，发现排烟温度为183℃，排烟温度偏高会使得壁温低，相变出水温度低，影响热交换，降低换热效率。

图1 改造前锅炉复合相变换热器回收烟气热值统计图

图2 影响因素频次排列统计表

图3 改造后影响因素频次排列统计

图4 改造前后锅炉复合相变换热器回收烟气热值统计图

内部水击

2#相变换热器锅炉发生轻微水击，会使内部气化而“窝气”，导致本体内部缺水，增加安全隐患。

运用排列图调查以查找造成以上问题的症结，根据2013.01－2013.12之间影响热交换各种因素次数记录，进行统计，得出图2所示结果。由图2可知，运行工况突变是影响复合相变换热器的主要症结，占总原因的75%，如果能克服该原因，就可以大大提高换热效率。

改造的具体情况

（1）针对内部积灰问题，采取控制原煤、增加放灰口、及时防灰的对策

从原煤入库阶段保证其均匀的颗粒度；强化燃烧，“厚煤层，高风压，跑慢车，薄煤层，低风压跑快车”保证原煤充分燃尽，减少飞灰灰量；启用煤层喷淋，增加湿度，增加原煤的胶结性，飞灰随渣排出；运用BFA－Ⅶ型弱爆炸波吹灰器对相变本体内部的鳍片管束进行吹灰；由于厂家设计相变内部全封闭，内部积灰无法随时放出，影响换热效果，因此在上部增加防灰口，便于停炉保养时用压缩空气或水力冲刷清灰；增加本体锥形下部积灰箱，督促员工每班放灰3次，使放灰常态化。

（2）针对内部渗漏问题，采取补漏，更换排污阀的措施

首先对相变换热器本体进行试压，找出漏点为相变底部渗漏，其次更换渗漏闸门以解决内部渗漏问题。

（3）针对壁温不稳的问题，采取灵活多变的控制方式，维护核心元件

在极端寒冷天气，通常为保证足够的回水温度而暂时加大锅炉负荷，因此燃烧室尾部烟气温度比平时高100℃左右，此时相变鳍片管的壁面温度瞬间高于设定值，使控制系统“钝化”，电动阀反应迟钝。此种情况下，将控制方式改为手动，通过人力开启电调阀门，使进入本体内部的锅炉回水量增加，吸收热量，降低壁温。锅炉负荷较轻时，发挥控制系统的优势，将控制方式改为自动。由于在工况条件不理想的多粉尘场合，电调阀门开启不灵敏而导致进水量偏少，影响壁温波动的灵敏度，因此必须进行必要的保养。对策实施后，故障现象消失，壁温不稳问题得到解决。

（4）针对排烟温度较高问题，采取开启旁通、增加给水的措施，以挖掘功能潜力

在高负荷下炉膛温度达到900℃左右，排烟温度持续高升，采取将电动阀开度在100%，并开启旁通阀门以补充锅炉回水量，吸取热量，以降低排烟温度。若上述措施不明显，可加大循环泵频率，瞬时循环流量由220t/h增加到300t/h，进入相变内部的回水流量也由20t/h提高到30t/h，以使烟温恢复正常。

（5）针对内部水击问题，采取泄压、优化定额水量

水击出现时，由于存在一定的冲击力从而对本体及管网产生一定的冲击，本体的安全性受到考验。由于设计缺陷，鳍片管束未安装压力表，员工无法知晓内部压力，给操作带来一定的盲目性，因此必须安装压力表。厂家设计相变内部需要进450Kg的水，但经实践发现水汽化时内部压力高达0.6MPa，与锅炉回水进行热交换时过程迅速，蒸汽变为热水，内部空间体积减小，未交换的蒸汽因流速过快发生冲击。因此保守进350Kg的水，督促员工及时检测鳍片管束内部的压力，一旦压力超过0.6MPa及时排气泄压。同时编制水击应急处置预案，实现相变稳态安全运行模式。

对2014.1－2014.11的故障类型次数进行记录和统计，结果如图3所示。由图3结果可以看出运行工况突变占总原因的10.5%，不再是影响复合相变换热器的主要症结。

根据2014.01－2014.12期间120d供暖锅炉运行报表综合统计平均值，实测相变的循环流量为25m3/h，相变的进水平均温度为42.35℃，相变的出水平均温度为61.11℃，水的比热容是4.2KJ/（Kg×℃），故一台锅炉每小时的相变回收烟气热值为：

改造前后锅炉复合相变换热器回收烟气热值统计如图4所示，由图4可以明显看出改造后回收烟气热值大大提高，从而提高了换热效率。

结语

通过找到影响烟气回收热值提高的主要症结，并通过一系列具体改造措施的实施，使问题得到解决，改造后烟气回收热值也大大提高。通过强化燃烧、及时放灰，实现了节能减排，烟尘、CO2、SO2、氮氧化物均大幅减少。

陈灵磑，男，河南灵宝人，1985年12月出生，大学本科，助理工程师，工作单位：中国石化河南石油勘探局双河社区中心。