汪桂強(qiáng) 馮建 劉富剛 于永銘 陶繼忠（新疆油田公司采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

目前油田注汽鍋爐主要使用空氣預(yù)熱器來利用部分高溫?zé)煔?，?duì)低溫排煙余熱特別是煙氣露點(diǎn)以下的余熱利用較少。主要是因?yàn)闊煔饫淠@酸性，會(huì)對(duì)煙氣冷凝設(shè)備造成腐蝕，同時(shí)煙氣溫度低使得換熱設(shè)備傳熱溫差小主要熱溫差小，需要的換熱面積大、成本高、體積大、阻力大[1]。

1 煙氣冷凝的原理

使用煙氣冷凝設(shè)備，將來自注汽鍋爐的高溫?zé)煔?，?jīng)鍋爐煙氣模塊化冷凝裝置使空氣加熱。空氣加熱為熱管換熱器，熱管為重力式熱管傾斜布置，熱管換熱器將鼓風(fēng)機(jī)鼓入的冷風(fēng)加熱成熱風(fēng)后送入高溫燃燒器，煙氣一部分冷凝成水經(jīng)冷凝水箱排出，一部分通過引風(fēng)機(jī)由煙囪拍向大氣。注汽鍋爐尾部排放的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣冷凝裝置，不僅僅釋放煙氣的顯熱，還能釋放出由于煙氣中的部分水蒸氣凝結(jié)所釋放的潛熱，把排煙溫度降低到50-70℃之間，不僅充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱，也把煙氣中的SO2和NOX等有害成分大大降低，這從環(huán)保的角度來說也是非常有益。

熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有以下基本特性：極好的導(dǎo)熱性、良好的均溫性、熱流密度的可調(diào)性、傳熱方向的可逆性[2]。

2 煙氣冷凝裝置

2.1 工藝流程

煙氣流程：高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣切換閥進(jìn)入新增的煙道，沿著新增煙道進(jìn)入空氣換熱器，在空氣換熱器中換熱后，產(chǎn)生的低溫?zé)煔庥梢L(fēng)機(jī)抽出，通過煙囪排入大氣。

空氣流程：鼓風(fēng)機(jī)鼓入的冷空氣在空氣換熱器中換熱，產(chǎn)生的高溫空氣隨著新增的風(fēng)道進(jìn)入燃燒器。

2.2 煙氣冷凝裝置

2.2.1 煙氣冷凝設(shè)備概況

煙氣冷凝裝置由煙氣切換閥，空氣換熱器，冷凝水箱，引風(fēng)機(jī)和加藥系統(tǒng)組成。

2.2.2 煙氣切換閥的結(jié)構(gòu)功能

(1）新增獨(dú)立煙道：考慮到煙氣冷凝裝置發(fā)生故障時(shí)不影響注汽鍋爐本體運(yùn)行，通過引風(fēng)機(jī)從現(xiàn)有煙道中抽取煙氣，煙氣冷凝改造新增了一個(gè)獨(dú)立的煙道系統(tǒng)；

(2）在整個(gè)新增煙道入口處設(shè)置煙氣切換閥，該閥采用聯(lián)動(dòng)控制原鍋爐煙囪或新增煙道，實(shí)現(xiàn)三通功能；

(3）通過操作煙氣切換閥，可以使煙氣從原鍋爐煙囪排放，或通過新增煙道進(jìn)入鍋爐煙氣模塊化冷凝裝置，換熱完成后再排放。

2.2.3 空氣換熱器的結(jié)構(gòu)功能

(1）采用重力式熱管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換熱效果好；

(2）煙氣和空氣逆流換熱；

(3）利用熱管可回收煙氣部分顯熱；

2.2.4 冷凝水箱的結(jié)構(gòu)功能

(1）儲(chǔ)存冷凝水；

(2）提供與藥液的混合中和空間，中和使用的是云母和石英石；

(3）冷凝水連續(xù)排放；

(4）冷凝水先進(jìn)入冷凝水箱，再排放，可以延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，提高中和效果。

2.2.5 引風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)功能

(1）引風(fēng)機(jī)功率11KW；

(2）引風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻控制；

(3）應(yīng)風(fēng)機(jī)用來克服新增煙道和鍋爐煙氣模塊化冷凝裝置的阻力，降低爐膛壓力；

(4）引風(fēng)機(jī)前加裝除沫器，除去煙氣中攜帶的液滴，解決排煙攜水問題。

2.3 防腐蝕措施

由于冷凝水呈弱酸性，我們做了防腐蝕措施。針對(duì)換熱器受熱面，選擇合適的受熱面材質(zhì)，有效地避免腐蝕，提高換熱器的壽命；針對(duì)煙囪、煙道，由于位于冷凝換熱器下游的煙道，排出煙氣為濕煙氣，煙道應(yīng)做耐腐蝕處理，煙囪內(nèi)襯為不銹鋼；針對(duì)冷凝水箱，采用防腐涂料有效的防止?jié)駳鈱?duì)設(shè)備內(nèi)壁的腐蝕。

3 基于煙氣冷凝的燃燒器改造

3.1 燃燒器本體改造

改造前使用的是北美燃燒器，經(jīng)過煙氣冷凝設(shè)備加熱后的空氣溫度高達(dá)110℃，北美燃燒器無法滿足煙氣冷凝改造后的使用要求，我們對(duì)燃燒器進(jìn)行了改造。主要工作有：鼓風(fēng)機(jī)由注汽鍋爐前端移至煙氣冷凝裝置內(nèi)，通過新增加的風(fēng)道給燃燒器供給助燃空氣；加裝電動(dòng)執(zhí)行器，使風(fēng)門由手動(dòng)控制改為自動(dòng)控制；加裝冷卻風(fēng)管，為火焰檢測(cè)器進(jìn)行冷卻，確?；鹧鏅z測(cè)器正常使用；加裝鼓風(fēng)機(jī)變頻器，實(shí)現(xiàn)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量的變頻控制；加裝煙氣含氧在線監(jiān)控裝置。

3.2 煙氣含氧閉環(huán)控制

為了保證鍋爐燃燒充分，加裝了煙氣含氧閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)煙氣含氧。主要功能有：實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)煔庵醒鯕夂坎⑦M(jìn)行顯示；通過調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)變頻，控制氧氣含量在2%-3%之間，確保鍋爐在最佳工況下運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

加裝的煙氣冷凝裝適用于燃料為天然氣，給水為污水的油田注汽鍋爐，鍋爐的排煙溫度從158.1℃下降到63.3℃，熱效率從90.9%提高至96.0%，節(jié)能率為5.3%，節(jié)能效果顯著。充分回收煙氣中的顯熱和水蒸氣的凝結(jié)潛熱的同時(shí)，也把煙氣中的SO2和NOX等有害成分大大降低，這從環(huán)保的角度來說也是非常有益。針對(duì)煙囪、煙道、換熱器受熱面和冷凝水箱等采取的防腐措施取得了良好的效果。煙氣氧含量閉環(huán)控制系統(tǒng)，有效的控制了煙氣中的含氧量，在保證充分燃燒的情況下，確保鍋爐在最佳工況下運(yùn)行。

[1]婁桂云等，天然氣燃燒煙氣的冷凝傳熱特性，煤氣與熱力，2005（1）.

[2]王斌斌等，熱管及其換熱器在煙氣余熱回收中的應(yīng)用，工業(yè)加熱，2006第5期.