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        新型連續(xù)排污擴(kuò)容器

        2018-08-03 13:23:54李明君
        水泥技術(shù) 2018年4期
        關(guān)鍵詞:外置管束余熱

        李明君

        在國(guó)內(nèi)水泥窯余熱電站中,鍋爐汽包的連續(xù)排污水經(jīng)連續(xù)排污擴(kuò)容器進(jìn)行膨脹擴(kuò)容后,其二次蒸汽送至除氧器進(jìn)行輔助除氧,這部分蒸汽熱量通過(guò)加熱給水得以利用。連續(xù)排污擴(kuò)容器排出的二次污水被送至定期排污擴(kuò)容器后就近排放到排污降溫池。這部分污水含有較高熱量,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成較大程度的能量損失。鍋爐排污系統(tǒng)如圖1所示。

        1 采用外置連續(xù)排污換熱器進(jìn)行余熱回收

        針對(duì)鍋爐連續(xù)排污水排放所造成的能量損失的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)一些水泥窯余熱電站采用外置一臺(tái)連續(xù)排污換熱器回收鍋爐連續(xù)排污水余熱,熱力系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

        圖1 鍋爐排污系統(tǒng)

        圖2 連續(xù)排污換熱器排污系統(tǒng)圖

        該系統(tǒng)通過(guò)單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)換熱器,將鍋爐連續(xù)排污水冷卻降溫后送至定期排污擴(kuò)容器,這部分熱量用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水。該方法需要單獨(dú)采購(gòu)一臺(tái)連續(xù)排污換熱器,并預(yù)留換熱器及其連接管道布置空間,系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。單獨(dú)設(shè)置的外置換熱器不僅存在一定的散熱損失,也增加了部分成本。

        2 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器(帶換熱管束)

        針對(duì)以上問(wèn)題,我公司設(shè)計(jì)了一種新型的連續(xù)排污擴(kuò)容器,換熱器內(nèi)部設(shè)置有換熱管束,用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水,加熱的補(bǔ)充水就近送至除氧器,排污系統(tǒng)如圖3所示。

        圖3 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器排污系統(tǒng)圖

        該方法通過(guò)在連續(xù)排污擴(kuò)容器內(nèi)部設(shè)置換熱管束,在加熱化學(xué)補(bǔ)充水的同時(shí),可以降低排污水溫度,冷卻后的排污水進(jìn)入定期排污擴(kuò)容器。該方法在回收余熱的同時(shí),相對(duì)于外置連續(xù)排污換熱器方案,不需要單獨(dú)設(shè)置換熱器,簡(jiǎn)化了排污系統(tǒng),節(jié)約了用地,并且在一定程度上降低了投資。另外,換熱管束設(shè)置在擴(kuò)容器內(nèi)部,相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置換熱器,減少了設(shè)備的散熱損失。連續(xù)排污擴(kuò)容器出口的排污水溫度降低,低溫污水經(jīng)過(guò)定期排污擴(kuò)容器可直接排至廠區(qū)排污系統(tǒng),無(wú)需再單獨(dú)設(shè)計(jì)排污降溫池,一定程度上減輕了蒸汽污染。

        3 設(shè)計(jì)改造計(jì)算

        以國(guó)外某水泥廠電站為例,對(duì)其連續(xù)排污擴(kuò)容器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造計(jì)算。該電站為一爐一機(jī)配置,即一臺(tái)高溫高壓蒸汽鍋爐配套一臺(tái)純凝發(fā)電機(jī)組,電站系統(tǒng)具體參數(shù)如表1所示。

        表1 電站熱力系統(tǒng)主要參數(shù)表

        系統(tǒng)鍋爐連續(xù)排污率約為3%,其排污及補(bǔ)充水系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)如表2所示。

        表2 排污、補(bǔ)充水系統(tǒng)參數(shù)表

        計(jì)算換熱水量:

        計(jì)算傳熱面積:

        式中:

        Gb——換熱水量,kg/h

        Qj——計(jì)算換熱量,W

        c——水的比熱容,kJ/(kg·℃),按照4.2kJ/(kg·℃)

        t1——供水溫度,℃

        t2——出水溫度,℃

        Δtp——對(duì)數(shù)平均溫差,℃

        F——傳熱面積,m2

        1.1——富余系數(shù)

        K——傳熱系數(shù)W/(m2·℃),按照管殼式換熱1 100W/(m2·℃)

        計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

        表3 連續(xù)排污擴(kuò)容器熱力計(jì)算結(jié)果

        根據(jù)傳熱計(jì)算結(jié)果,對(duì)連續(xù)排污換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        考慮設(shè)備加工及安裝方便,換熱器采用管殼式結(jié)構(gòu),在原先連續(xù)排污擴(kuò)容器外形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,在其內(nèi)部設(shè)置換熱管束,化學(xué)補(bǔ)充水自下而上進(jìn)入換熱管道,經(jīng)殼側(cè)進(jìn)入的排污熱水加熱后,由設(shè)備頂部送出??紤]鍋爐排污水具有一定的腐蝕性,換熱管束采用不銹鋼制作,并且擴(kuò)容器的頂部和底部采用法蘭連接,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后,可以對(duì)其內(nèi)部管道進(jìn)行更換,方便維護(hù)。新型連續(xù)排污換熱器見(jiàn)圖4。

        改造后的連續(xù)排污擴(kuò)容器設(shè)備主要尺寸見(jiàn)表4。

        4 結(jié)語(yǔ)

        在現(xiàn)代水泥窯余熱電站中,鍋爐的連續(xù)排污水直接排放,造成了大量的熱量損失。針對(duì)該問(wèn)題,對(duì)鍋爐連續(xù)排污系統(tǒng)采用新型連續(xù)排污擴(kuò)容器,可以回收鍋爐連續(xù)排污水的余熱,用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算,對(duì)于一臺(tái)180t/h的高溫高壓蒸汽鍋爐,應(yīng)用該設(shè)備后可以產(chǎn)出約7.9t/h的80℃熱水。這部分熱水可就近向除氧器提供補(bǔ)充水。

        圖4 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器排污系統(tǒng)圖

        表4 連續(xù)排污擴(kuò)容器機(jī)械尺寸

        按照電站年運(yùn)行8 000h,鍋爐產(chǎn)熱水效率90%計(jì)算,加裝新型連續(xù)排污擴(kuò)容器后,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤:1 824 900kJ/h×90%×8 000h÷(29 307kJ/kg×1 000)=448t,節(jié)能效果顯著。

        新型連續(xù)排污擴(kuò)容器可將鍋爐連續(xù)排污水冷卻至約85℃,冷卻后的排污水可送入定期排污擴(kuò)容器,然后直接排入廠區(qū)排水系統(tǒng)。

        另外,新型連續(xù)排污擴(kuò)容器相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置連續(xù)排污換熱器有以下優(yōu)勢(shì):

        (1)換熱管束設(shè)置在連續(xù)排污擴(kuò)容器內(nèi)部,節(jié)約了用地。換熱管束端部和設(shè)備端蓋之間采用法蘭連接,方便日常運(yùn)行檢查及維護(hù)。

        (2)相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置換熱器,由于換熱管束和連續(xù)排污擴(kuò)容器合并,可減少設(shè)備額外的散熱損失?!?/p>

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