热管空预器在电站锅炉中的应用

Alexandria2020

热管空预器在电站锅炉中的应用

目前电站或化工厂锅炉中使用的空预器大多为管式空预器，这类空预器在某些电厂运行一段时间后，在低温段的受热面烟气侧会发现严重的低温腐蚀、堵灰和漏风等问题。很多电厂锅炉就因为低温段空预器因腐蚀严重而损坏，不得不在大修期间重新更换。通过分析得知，造成这些问题的主要原因是空预器入口风温较其设计值偏低和燃用燃料较设计值有很大变化。燃料含硫量高，使烟气酸露点大大升高。一般情况下，烟气中水蒸汽的露点较低（30℃—60℃），但如果烟气中含有三氧化硫，三氧化硫与水蒸汽形成硫酸蒸汽，则露点（酸露点）是较高的，烟气酸露点的提高使低温受热面在壁温低于露点以下部分有大量的硫酸蒸汽凝结，引起该处受热面金属的严重腐蚀。此外，硫酸液的存在与受热面上的积灰起化学反应，引起积灰的硬化。受热面金属积灰腐蚀及灰堵，使烟道通风阻力增大，排烟温度升高，影响锅炉的热效率。

一、热管空预器的优势

由下图1可见，在燃料折算含硫量小于0.2以下时，露点温度值t1随燃料含硫量的增加而急剧升高，而当燃料折算含硫量大于0.2以上时t1值增加就不多了。低温段管式空预器面临着入口风温低以及燃料含硫量增大，不利于受热面安全工作（指低温腐蚀）的恶劣条件。为了解决上述问题，一般采用在低温段管式空预器前使用暖风器和热风再循环，这样使设备复杂，运行费用增大，操作困难。本文提出使用热管空预器作为低温段空气预热器，也可以达到此目的。

热管空预器和其他类型空预器相比具有如下优点：

1、热管空预器可方便地实现烟气侧和空气侧的表面翅化，具有导热能力强，传输能力大的优点，特别是在气—气换热的情况下更能显示巨大的优越性。
2、由于工作介质（水）是在某一压力下进行相变传热，因此，均温性优良，对环境的适应能力强，在相同热力工况下，管壁温度较管式空预器高20℃—30℃左右，因此，可以避免空预器的低温腐蚀。
3、空气和烟气分走不同烟道，可避免空气和烟气间的泄漏。从而使热管空预器的漏风比其他类型的空预器大大减少（漏风系数为0.03以下），而且不会因运行时间长而增加。
4、无外加辅助动力设备，结构简单，工作可靠，维修量小。 现在国内已有许多电站应用了热管空预器，我司承接的汝阳盛鑫热力及山东东阿热电的项目，运行效果经测试结果表明，热管空预器性能良好，其运行参数达到了设计要求，锅炉运行效果较好，提高了锅炉效率，也解决了电站空预器的低温腐蚀、磨损、漏风、灰堵、积灰等问题。

安装热管空预器后，在半年的运行中对8根热管的管壁进行了详细的监测。从监测的结果看，8根热管烟气侧管壁温度都达到了设计要求。最末一排管壁温度125℃以上，高于酸露点温度，从而避免了低温腐蚀。 从运行后两次停炉检查来看，热管空预器上、下没有积灰，也未发现磨损现象，烟气侧与空气侧隔板未发现漏风痕迹。由于改造后无灰堵和漏风，减少了引、送风机电耗，厂用电得到了较大节约，改造前锅炉效率约为87.42%，改造后半年运行的平均值为89.74%，提高了约2.7%，发电标准煤耗降低8.8g/（KW.H）。 由此可见，热管空预器作为一种新型换热装置，可用于电站锅炉代替目前的末级空预器，效果较好，具有较大的实用价值和现实意义。但热管空预器某些重要参数的选取关系到空预器工作的安全性及初投资的多少，因此需要确定热管空预器设计的最佳设计参数。

二、热管空预器设计参数的优化选择
热管空预器的主要设计参数有：热管空预器的进口烟温；热管空预器的出口烟温、即排烟温度；进口风温。其中，最重要的两个参数是进口风温以及排烟温度的选取，因为它们关系到热管工作的安全性即是否发生低温腐蚀以及热管空预器受热面布置的大小（初投资），同时还会涉及到热管空预器烟气和空气侧的阻力。 下面选取进口风温为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃五种工况在经济负荷下（100t/h）的参数。确定五种工况下，热管空预器的部分设计参数，见下表1.

由表1可知，当空预器进口风温不同时，空预器的设计参数变化很大。随着进口风温的提高，空预器烟气侧、空气侧的阻力及空预器的重量迅速增加。若把进口风温选的过高，空预器的受热面应布置大些，初投资较大，但当锅炉运行的冷风湿度降低时，因受热面积大，排烟温度就会大大降低，使空预器易发生低温腐蚀，即经济性及安全性变差，此时系统阻力很大，这也是引风机目前实际情况所不允许的。 若进口风温选得过低，空预器的受热面布置很小，但当锅炉运行的冷风温度升高时，排烟温度就会大大提高，势必使机组失去相当一部分经济性。所以，进口温度和排烟温度的选取要统筹兼顾，既要考虑热管空预器工作的安全性，又要考虑设备的初投资及机组运行的经济性。在该情况下选取进口风温为35℃，排烟温度为150℃为宜。

三、总结
1、热管空预器可使锅炉在低负荷，低进风温度时，使管壁温度仍高于酸露点温度。
2、可停用暖风机，不使用热风再循环，提高锅炉运行的安全性。
3、由于采用热管空预器可避免低温腐蚀，取消了热风再循环等设备，大大减少了检修量，使运行操作方便。
4、在热管空预器中，烟气和空气分别走在不同的烟道，传热面比较容易清理，而且完全杜绝了空气和烟气之间的泄漏和接触，消除了空预器着火的可能性，使引风机、送风机的出力用有所用，提高了整个热力系统的经济性。

内容来源：余热余能再利用