復(fù)合管在燃油鍋爐煙氣余熱回收中的應(yīng)用

1復(fù)合管余熱回收技術(shù)1.1復(fù)合管工作原理復(fù)合管是1種高換熱性能的傳熱元件，熱效率達(dá)95%以上。它是由兩根同心內(nèi)外管組成的個(gè)復(fù)合管（即徑向熱管，簡(jiǎn)稱為“復(fù)合管”，在內(nèi)外管之間還有一薄壁同心管組成熱管內(nèi)部工作液體循環(huán)通道。當(dāng)外部不均勻溫度場(chǎng)對(duì)外管壁輻射加熱時(shí)，同心熱管內(nèi)部的工作液體（液態(tài)金屬）將由于內(nèi)外壁溫差而形成氣液兩相流循環(huán)03.內(nèi)管壁將形成等溫管壁，其溫度取決于熱管內(nèi)的循環(huán)兩相流的溫度，沿管長(zhǎng)的溫度示意見。

　　復(fù)合管沿管長(zhǎng)溫度示意Fig.注：-外管壁溫度；t2-熱管內(nèi)循環(huán)工作介質(zhì)溫度；1.2復(fù)合管換熱器復(fù)合管是種高換熱性能、高安全性能的傳熱元件，非常適合應(yīng)用在一側(cè)為大流量，低壓力降；另一側(cè)為小流量，高壓力降或者類似的完全不對(duì)稱的流體換熱場(chǎng)合。常規(guī)的換熱設(shè)備一般都是―次間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過(guò)，如管壁或器壁有泄露，則將造成停產(chǎn)損失。復(fù)合-11-17；修改稿收到日期：2013-02-15.：童立明（1977 -），工程師，從事石油儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)和設(shè)備管理10余年，現(xiàn)任中化興中石油轉(zhuǎn)運(yùn)（舟山）有限公司管余熱回收器則是多層真空紊流傳熱，不存在管內(nèi)超壓。復(fù)合管余熱回收器有以下特點(diǎn)：換熱效果佳，傳熱效率高，具有良好的防腐蝕能力，安全可靠性高，其安裝及結(jié)構(gòu)布置靈活，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單成本低，投資回收期短。復(fù)合管余熱回收器與其它換熱器的對(duì)比見表1.項(xiàng)目復(fù)合管余熱回收器熱管余熱回收器管殼式換熱器工作原理它是由兩根同心內(nèi)外管組成的―個(gè)復(fù)合管，在內(nèi)外管之間還有一薄壁同心管組成熱管內(nèi)部工作液體循環(huán)通道熱管的一端為蒸發(fā)段（加熱段），另端為冷凝段（冷卻段），根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段管程為煙氣，殼程為加熱介質(zhì)（水），依靠管壁傳遞熱量。材質(zhì)一般為鑄鐵管或碳鋼管，俗稱“省煤器”

　　換熱類型汽液二相換熱，為二次間壁換熱管壁換熱，為一次間壁換熱換熱效率，95 60左右適合加熱介質(zhì)類型氣液式熱交換氣-氣式熱交換500C以上的高溫?zé)峤粨Q承壓情況水箱側(cè)不可承壓，常規(guī)設(shè)計(jì)壓力不可承壓泄露情況換熱管為內(nèi)外雙層真空相變傳遞熱量，不易發(fā)生泄漏裝置蒸發(fā)段與冷凝段之間由隔板進(jìn)行連接，長(zhǎng)期運(yùn)行易發(fā)生泄漏易發(fā)生泄漏現(xiàn)象腐蝕情況汽液相變傳遞熱量，壁溫可控制在露點(diǎn)溫度之上，不會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象汽液相變傳遞熱量，壁溫可控制在露點(diǎn)溫度之上，不會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象壁溫不可控制，易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象設(shè)備體積及安裝情況體積較小，可以水平、立式或傾斜安裝體積適中，只能水平放置安裝體積較大，安裝不方便使用壽命/a表1復(fù)合管余熱回收器與其它換熱器的對(duì)比2燃油鍋爐煙氣余熱回收應(yīng)用2.1煙氣余熱回收的腐蝕問(wèn)題排煙溫度對(duì)鍋爐的熱效率影響較大，排煙溫度每降低10°C，熱效率提高0.5%~0.6%.因此，降低鍋爐煙氣排放溫度，回收利用其熱能提高鍋爐補(bǔ)水溫度，可以降低燃料的消耗。同時(shí)需要煙氣出口溫度控制在露點(diǎn)溫度之上，以防止低溫露點(diǎn)腐蝕，保證余熱回收器設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行H.目前石油倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)對(duì)燃油鍋爐煙氣余熱大都還沒進(jìn)行回收利用，主要考慮的是S2低溫露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題。燃油鍋爐進(jìn)行煙氣余熱綜合利用實(shí)現(xiàn)節(jié)能時(shí)，須進(jìn)一步降低排煙溫度和提高熱效率，要從設(shè)計(jì)、操作和選材安裝等方面采取措施，來(lái)防止和減少低溫露點(diǎn)腐蝕。低溫露點(diǎn)防腐蝕的一般方法是通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，在降低排煙溫度提高熱效率的情況下，同時(shí)保持換熱面如熱管的壁溫，使之始終在煙氣露點(diǎn)溫度以上。然而，在低溫部位，由于操作工況的變化，也會(huì)出現(xiàn)低于露點(diǎn)溫度的情況，造成酸蝕而使熱管失效。煙氣出口處熱管失50效后，會(huì)使延期露點(diǎn)溫度逐步移向附近未失效的熱管管壁處，依次發(fā)展，直至大部分熱管失效。因此，設(shè)計(jì)上避開煙氣露點(diǎn)腐蝕只能作為般對(duì)策。

　　另外，在日常操作中嚴(yán)格監(jiān)控鍋爐的排煙溫度，即鍋爐的排煙溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度20 ~30°C，使排煙溫度在還未降低到露點(diǎn)溫度時(shí)，已經(jīng)從換熱器中通過(guò)了。為了防止腐蝕，余熱回收器出口煙氣溫度一般控制在露點(diǎn)以上，即燃油、燃煤煙氣溫度不低于120C，燃?xì)鉄煔鉁囟炔坏陀?0C. 2.2煙氣余熱回收系統(tǒng)的工程應(yīng)用針對(duì)某石油倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)鍋爐運(yùn)行情況及煙道布置，建議在3臺(tái)燃重油鍋爐的排煙管處各安裝1臺(tái)與之匹配的YRHS-A型常壓復(fù)合管余熱回收器，將鍋爐煙氣溫度由240C降至160C進(jìn)行排放，同時(shí)利用回收的煙氣余熱來(lái)循環(huán)預(yù)熱鍋爐補(bǔ)水箱的軟化水，由此可節(jié)約燃料4%~5%.余熱回收器煙氣阻力設(shè)計(jì)在不大于200Pa，鍋爐工作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)煙氣堵塞現(xiàn)象。考慮到該企業(yè)曰后要進(jìn)行油改氣，將余熱回收器排煙溫度設(shè)定在160C是因?yàn)殄仩t在使用不同的燃料時(shí)，為了保證燃料的完全燃燒，空氣過(guò)剩系數(shù)是不同的，燃料為重油一般在1.6 ~1.8，為天然氣時(shí)在1.3左右，燃料為重油時(shí)的煙氣量大于天然氣。油改氣后鍋爐的煙氣量下降，余熱回收器出口的溫度也會(huì)下降，約為120°C左右，高于天然氣煙氣露點(diǎn)溫度80°C，所以仍然不會(huì)發(fā)生腐蝕堵塞現(xiàn)象，余熱回收系統(tǒng)始終是安全的。

　　復(fù)合管余熱回收器為YRHS-A型常壓氣-水型余熱回收器其結(jié)構(gòu)見。

　　排污口該企業(yè)改造的煙氣余熱回收系統(tǒng)為常壓系統(tǒng)，由余熱回收器、循環(huán)水泵、煙氣風(fēng)閥、旁通煙管、各類閥門儀表、鋼結(jié)構(gòu)支架、水管保溫等組成。

　　系統(tǒng)正常工作時(shí)旁通煙管煙氣風(fēng)閥關(guān)閉，主煙管煙氣風(fēng)閥打開，鍋爐所排放的煙氣經(jīng)過(guò)余熱回收器煙氣進(jìn)口溫度約240°C，出口溫度約160C左右，煙氣熱量將水加熱，水吸熱后溫度升高，煙氣放熱后溫度降低，低溫?zé)煔饨?jīng)煙囪排空。余熱回收水系統(tǒng)循環(huán)水泵和閥門（水泵與閥門為備用狀態(tài)）打開，此時(shí)余熱回收器通過(guò)循環(huán)水泵將20C冷水進(jìn)行預(yù)熱，提高鍋爐補(bǔ)水溫度，加熱后的熱水直接進(jìn)入補(bǔ)水箱，節(jié)約鍋爐燃料的消耗。系統(tǒng)需要檢修時(shí)，旁通煙管煙氣風(fēng)閥打開，余熱回收器進(jìn)煙排煙氣風(fēng)閥關(guān)閉，鍋爐煙氣經(jīng)旁通煙管排空，余熱回收器不工作。此時(shí)排煙溫度約為240C.水系統(tǒng)閥門關(guān)閉，循環(huán)水泵不工作。

　　3煙氣余熱利用經(jīng)濟(jì)效益運(yùn)行計(jì)算，余熱利用改造實(shí)施后，5個(gè)月即可收回鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)改造的投資費(fèi)用，每年可為該企業(yè)節(jié)約燃料費(fèi)用約360x104RMB￥。進(jìn)行余熱回收改造后，既可降低鍋爐煙氣的高溫排放所帶來(lái)的污染，同時(shí)又可節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益都非常顯著。

　　4結(jié)語(yǔ)由于燃油鍋爐排煙余熱占鍋爐熱量比例較大，煙氣余熱資源的利用是節(jié)約能源的重要措施，而復(fù)合管技術(shù)在石油倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)燃油鍋爐余熱回收方面的應(yīng)用具有良好的前景，是一項(xiàng)值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。復(fù)合管換熱器的使用使鍋爐的熱效率大大提高，能較大幅度地減少燃料的消耗，有益于緩解能源緊張，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。