黃志成

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

我國北方地區(qū)環(huán)境溫度相對較低，燃煤鍋爐啟動、低負荷運行及冬季運行時，容易引起空預(yù)器冷端腐蝕和堵塞現(xiàn)象，為減輕此現(xiàn)象，需要提高空預(yù)器進口風(fēng)溫。目前能夠提高空預(yù)器進口風(fēng)溫的技術(shù)主要有蒸汽暖風(fēng)器、熱風(fēng)再循環(huán)加熱。蒸汽暖風(fēng)器熱源是輔助蒸汽，優(yōu)點是調(diào)節(jié)靈活、隨時投運，缺點是輔汽耗汽量大、提高鍋爐排煙溫度而降低鍋爐效率。熱風(fēng)再循環(huán)加熱熱源是空預(yù)器出口熱空氣，優(yōu)點是投資費低、系統(tǒng)簡單，缺點是增加送風(fēng)機能耗、特殊工況達不到空預(yù)器進風(fēng)溫度要求。通過分析傳統(tǒng)暖風(fēng)器的優(yōu)缺點，擇優(yōu)杜缺，借鑒MGGH技術(shù)特點，將余熱利用技術(shù)與暖風(fēng)器技術(shù)有機結(jié)合，配備相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，形成一種新型的余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)。

本文以甘肅常樂電廠1000MW機組為應(yīng)用研究對象，介紹余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成，其作為一種基于熱媒體為載體的煙氣余熱利用氣氣換熱裝置，是余熱利用技術(shù)和暖風(fēng)器技術(shù)有機結(jié)合的新技術(shù)，擁有調(diào)節(jié)靈活，隨時投運、系統(tǒng)簡單、提高鍋爐效率等傳統(tǒng)暖風(fēng)器的優(yōu)點，也擁有降低鍋爐排煙溫度、提高電除塵器除塵效率、降低脫硫水耗等低低溫電除塵器的優(yōu)點。在減輕空預(yù)器冷端腐蝕和堵灰現(xiàn)象的同時提高了鍋爐效率以及電除塵的除塵效率，達到節(jié)能減排作用，實現(xiàn)較好的經(jīng)濟和環(huán)保效率，可以作為超低排放技術(shù)進行推廣，具有廣闊的發(fā)展前景。

1 余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)的系統(tǒng)概述

余熱利用暖風(fēng)器是由余熱利用裝置、一次風(fēng)暖風(fēng)器、二次風(fēng)暖風(fēng)器、熱媒水循環(huán)系統(tǒng)、穩(wěn)壓膨脹系統(tǒng)、輔助蒸汽加熱系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、補水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)以及其他相應(yīng)輔助系統(tǒng)組成。

余熱利用暖風(fēng)器系統(tǒng)是一個閉式循環(huán)系統(tǒng)，余熱利用裝置和暖風(fēng)器之間的中間傳熱媒介為除鹽水。除鹽水水源自帶壓力通過補水管道進入膨脹水箱，然后進入循環(huán)管路系統(tǒng)，循環(huán)管路系統(tǒng)中的空氣被除鹽水排擠后通過排氣閥排除管路，直至充滿整個系統(tǒng)。待膨脹水箱達到一定液位時，啟動熱媒水循環(huán)泵，除鹽水經(jīng)熱媒水循環(huán)泵升壓后進入余熱利用裝置吸收熱煙氣余熱，加熱后的除鹽水通過循環(huán)管道進入一、二次風(fēng)暖風(fēng)器，釋放熱量，加熱空預(yù)器進口空氣，經(jīng)一、二次風(fēng)暖風(fēng)器冷卻后的除鹽水，再通過循環(huán)管道回到熱媒水循環(huán)泵入口。

在設(shè)計工況下，通過除鹽水的一吸一放，余熱利用裝置可將煙氣溫度從125℃降至85℃，吸收的熱量滿足將一、二次風(fēng)暖風(fēng)器的出口空氣溫度從-9.5/8.8/24.4℃對應(yīng)升至46/65/80℃的設(shè)計要求。但在低負荷等工況或者機組開啟期間時，余熱利用裝置回收的熱量無法滿足一、二次風(fēng)暖風(fēng)器的設(shè)計要求時，需開啟輔助蒸汽加熱系統(tǒng)，將經(jīng)余熱利用裝置加熱后的除鹽水進一步加熱，以保證一、二次風(fēng)暖風(fēng)器出口空氣溫度達到設(shè)計要求。甘肅常樂項目的余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)工藝流程圖

2 余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)的設(shè)置方案

甘肅常樂電廠1000MW機組項目為1、2號兩臺爐，工程系新建性質(zhì)，每臺爐配置一套余熱利用暖風(fēng)器，同步建設(shè)脫硫、脫硝、除塵設(shè)施。余熱利用暖風(fēng)器相關(guān)設(shè)計參數(shù)如表1所示。

2.1 余熱利用裝置

余熱利用裝置布置在電除塵器前、空氣預(yù)熱器后的水平煙道上，一臺爐配置6套余熱利用裝置。其受熱面由模塊式的H型翅片蛇形管組成，通過回收電除塵器前的煙氣熱量來提供一、二次風(fēng)暖風(fēng)器熱源。同時降低電除塵器進口煙氣溫度，減少電除塵器處理的煙氣量，降低煙氣粉塵比電阻，極大提高了除塵器效率。下游設(shè)備吸收塔進口煙氣溫度也隨著降低，這樣可以降低塔內(nèi)對防腐的工藝技術(shù)要求，降低了脫硫水耗。余熱利用裝置總平圖如圖2所示。

表1 余熱利用暖風(fēng)器相關(guān)設(shè)計參數(shù)

圖2 余熱利用裝置總平圖

2.2 一、二次風(fēng)暖風(fēng)器

一、二次風(fēng)暖風(fēng)器分別布置在一、二次風(fēng)送風(fēng)機出口的豎直風(fēng)道上，一臺爐各配置2套一、二次風(fēng)暖風(fēng)器。其受熱面由模塊式的鋼鋁復(fù)合螺旋翅片蛇形管組成，通過利用余熱利用裝置回收的熱量作為熱源，對一、二次風(fēng)進行加熱，提高空預(yù)器空氣溫度，減輕空預(yù)器冷端腐蝕和堵灰現(xiàn)象，節(jié)約能耗，提高了鍋爐效率。一、二次風(fēng)暖風(fēng)器總平圖如圖3所示。

圖3 一、二次風(fēng)暖風(fēng)器總平圖

2.3 熱媒水循環(huán)系統(tǒng)

由熱媒水循環(huán)泵組、循環(huán)水管道、電動閥門、手動閥門等形成封閉式的熱媒水循環(huán)系統(tǒng)。由熱媒水循環(huán)泵提供動力，使中間傳熱媒介除鹽水在管路里形成閉式循環(huán)水路，達到熱量傳輸?shù)男Ч?。熱媒水循環(huán)泵采用變頻調(diào)節(jié)，控制循環(huán)管路里的循環(huán)水量，以此來控制煙溫。

2.4 穩(wěn)壓膨脹系統(tǒng)

由膨脹水箱、液位計及其配套儀表、管路、電動閥門、手動閥門等組成，用于吸收管路內(nèi)循環(huán)水的體積膨脹量，保持系統(tǒng)管路內(nèi)壓力的穩(wěn)定。膨脹水箱需布置在整個余熱利用暖風(fēng)器系統(tǒng)的最高點，通過膨脹水箱的儲水和液位計的監(jiān)控，可以補充管路內(nèi)的水量并控制水位，也可以通過水位的變化來判斷，換熱管是否有泄漏。

2.5 輔助蒸汽加熱系統(tǒng)

由輔助蒸汽加熱器、液位計及其配套儀表、管路、電動閥門、手動閥門等組成。當(dāng)余熱利用裝置回收熱量不足時（啟動工況、低負荷工況、冬季工況、事故工況），通過輔助蒸汽加熱循環(huán)水，補足熱量，保證一、二次風(fēng)暖風(fēng)器出口空氣溫度達到設(shè)計要求。

2.6 吹灰系統(tǒng)

由蒸汽吹灰器及其配套的儀表、管路、電動閥門、手動閥門等組成。用于余熱利用裝置受熱面的清灰、除垢，降低系統(tǒng)阻力，保證換熱效果。根據(jù)吹灰器的運行環(huán)境，為達到清潔換熱面的效果，以達到預(yù)期的換熱效率，選用半伸縮式蒸汽吹灰器。蒸汽吹灰器噴吹前，須通過疏水電動閘閥強制疏水，當(dāng)疏水溫度達到一定值時，需保證疏水干凈，才能啟動蒸汽吹灰器進行吹灰。

2.7 補水系統(tǒng)

由電動閘閥、管路、手動閥門等組成，使除鹽水能進入熱媒水循環(huán)系統(tǒng)，保證能順利充水或補水。

2.8 電控系統(tǒng)

由溫度元件、變送器、電動閥門、水泵、變頻柜、DCS柜等電氣熱控設(shè)備組成。用于控制整個余熱利用暖風(fēng)器系統(tǒng)，保證余熱利用暖風(fēng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，控制方式分為自動或手動。

3 余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)的可行性分析

3.1 提高電除塵器除塵效率，滿足環(huán)保要求

甘肅常樂電廠配套的余熱利用裝置是布置在電除塵器之前，將煙氣溫度從125℃降至85℃，可滿足低低溫電除塵工藝要求。低低溫電除塵工藝在國內(nèi)已經(jīng)有很好的運行業(yè)績，效果良好。煙氣溫度的下降，減小了進入電除塵器的煙氣量，從而減小電場風(fēng)速，增大了電場擊穿電壓；煙氣溫度的下降，降低了進入電除塵器的煙氣粉塵比電阻，從而提高粉塵的荷電性能；煙氣溫度的下降，加大了SO3去除率，SO3去除率可達到95%；煙氣溫度的下降，下游設(shè)備吸收塔進口煙氣溫度也隨著下降，這樣可以降低塔內(nèi)對防腐的工藝技術(shù)要求，降低了脫硫水耗?？梢姛煔鉁囟认陆档揭欢ǔ潭?，滿足低低溫除塵工藝要求后，極大提高了電除塵器除塵效率，滿足環(huán)保要求，同時降低了脫硫水耗，SO3的大部分去除，也保護下游設(shè)備的不發(fā)生低溫腐蝕。

3.2 減輕空預(yù)器腐蝕和堵灰現(xiàn)象，節(jié)約能耗，提高鍋爐運行效率

新型的余熱利用暖風(fēng)器，其借鑒了MGGH相關(guān)技術(shù)優(yōu)點，調(diào)節(jié)靈活，隨時投運，通過熱媒水循環(huán)系統(tǒng)等相關(guān)輔助系統(tǒng)的中間搭橋，有機結(jié)合了余熱利用裝置和暖風(fēng)器，通過余熱利用裝置回收的熱量來加熱一、二次風(fēng)，將空預(yù)器進口空氣溫度從 -9.5/8.8/24.4℃對應(yīng)升至 46/65/80℃，基本可以解決空預(yù)器冷端腐蝕和堵灰現(xiàn)象的問題。同時提高空預(yù)器出口空氣溫度，節(jié)約能耗，提高鍋爐運行效率。

3.3 防止磨損的技術(shù)措施

由于余熱利用裝置布置在電除塵器前，受熱面處在高粉塵沖刷的惡劣環(huán)境下，氣流分布不均勻，煙氣偏流，容易造成受熱面內(nèi)部積灰和磨損等影響設(shè)備使用壽命的問題。為保證受熱面換熱管的壽命，在全部受熱面換熱管迎風(fēng)面增加3排防磨管，即假管，起到防磨和導(dǎo)流作用，保護換熱管不被第一時間受到粉塵沖刷，并在迎風(fēng)面第一排換熱管加裝防磨瓦，提升抗磨性能。其次，可采用 CFD 計算機數(shù)值模擬技術(shù)，對余熱利用裝置進行氣流分布分析，確保受熱面的煙氣流暢均勻，避免出現(xiàn)局部高風(fēng)速、高濃度磨損區(qū)。余熱利用裝置CFD計算模擬圖如圖4所示。

圖4 余熱利用裝置CFD計算模擬圖

3.4 防止積灰的技術(shù)措施

合理控制煙氣流速，受熱面的換熱元件選擇自清灰能力好的H型翅片管，結(jié)合對煙氣中飛灰粘污指數(shù)分析，可采用不同間距的換熱翅片。吹灰方案采用吹灰能力大、效果好的蒸汽吹灰器，如在低負荷煙氣流速較低以及停機檢修時，可采用輔助蒸汽吹掃方法清除換熱管上殘余積灰。

3.5 防止腐蝕的技術(shù)措施

暖風(fēng)器受熱面處在一個多變環(huán)境下，空氣的多變性以及潮濕、成分復(fù)雜性，會對普通鋼管造成腐蝕，若采用不銹鋼換熱管，將大大提高投資成本。所以通過對比分析以及材質(zhì)合理選擇，甘肅常樂電廠項目暖風(fēng)器受熱面采用鋼鋁復(fù)合螺旋翅片管，用鋁包裹鋼管，隔絕了空氣與鋼管接觸機會，防止鋼管腐蝕生銹，甚至穿孔漏水。通過上述分析，余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)結(jié)合了余熱利用技術(shù)和傳統(tǒng)暖風(fēng)器技術(shù)的相關(guān)優(yōu)點，且在完善的技術(shù)防護措施下，該技術(shù)具有較高的可行性，是值得推廣的新技術(shù)。

4 結(jié)語

余熱利用暖風(fēng)器技術(shù)作為一種基于熱媒體為載體的煙氣余熱利用氣氣換熱裝置，是余熱利用技術(shù)和暖風(fēng)器技術(shù)有機結(jié)合的新技術(shù)。其結(jié)合了余熱利用技術(shù)和傳統(tǒng)暖風(fēng)器技術(shù)的相關(guān)優(yōu)點，擇優(yōu)杜缺，擁有調(diào)節(jié)靈活，隨時投運、系統(tǒng)簡單、提高鍋爐效率等傳統(tǒng)暖風(fēng)器的優(yōu)點，也擁有降低鍋爐排煙溫度、提高電除塵器除塵效率、降低脫硫水耗等低低溫電除塵器的優(yōu)點。在減輕空氣預(yù)熱器冷端腐蝕和堵灰現(xiàn)象的同時也提高了鍋爐效率以及電除塵的除塵效率，達到節(jié)能減排作用，實現(xiàn)較好的經(jīng)濟和環(huán)保效率，適用于我國絕大部分燃煤電廠的煙氣治理，是可以作為超低排放技術(shù)進行推廣，具有廣闊的發(fā)展前景。