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鍋爐煙氣余熱回收

高壁溫開式相變換熱技術（工業鍋爐排煙余熱回收系統）是經實踐證明的成熟技術，從根本上突破了傳統換熱器低效而且避免了煙氣酸露腐蝕問題，成功地解決了目前國內犧牲鍋爐熱效率為代價，通過提高排煙溫度來緩解(而不是根除)酸露腐蝕現象難題。它較好地解決了鍋爐排煙溫度難以降低的世界性難題，是中低溫熱源利用上的一次世界性突破，大大提高工業鍋爐的熱效率，同時也保證鍋爐尾部煙道的設備安全運行。

高壁溫開式相變換熱技術背景

現代鍋爐作為世界上主要耗能設備有近二百年發展史，人們通常認為其熱效率已達至極限。然而，長期以來，由于鍋爐能源──煤、石油、天然氣均為含硫燃料，燃燒時都會產生二氧化硫，與水蒸氣結合形成硫酸蒸汽，當鍋爐換熱器的金屬壁面溫度低于硫酸蒸汽的凝結點(稱為酸露點)時，就會在其表面形成液態硫酸(稱為結露)。為解決換熱器尾部受熱面由于結露引起的腐蝕，導致世界上各種鍋爐設計時，不得不通過提高排煙溫度來緩解(而不是根除)結露現象的產生。而單純提高排煙溫度勢必造成大量無法回收的能源浪費。盡管如此，換熱器往往運行一至兩年后依然出現腐蝕，直至穿孔。這是困擾世界鍋爐界的一個難題。

高壁溫開式相變換熱技術通過改變鍋爐尾氣溫度和換熱器最低壁面溫度的函數關系，以鍋爐換熱設備壁溫為設計依據，巧妙地化解了降低鍋爐排煙溫度與酸露點腐蝕的矛盾，較好地解決了鍋爐排煙溫度難以降低的世界性難題，為充分利用鍋爐余熱提供了新的空間，開創了科學可靠的鍋爐節能新思路、新技術。

基本原理與性能特征

高壁溫開式相變換熱技術利用熱管技術中相變高效換熱的技術原理，創造了“相變段”概念，提出了以“壁面溫度”作為換熱器第一設計參數的全新理念，改變了排煙溫度和金屬壁面溫度之間的函數關系，在世界上首次將換熱器的金屬壁面溫度處于可控可調狀態，始終保證換熱器金屬壁溫在酸露點之上，在根本上解決了低溫腐蝕難題的同時，為大幅度回收余熱提供了可能。

高壁溫開式相變換熱技術通過對“蒸發段”水量的調節，對受熱面最低壁溫面度實現閉環控制，實現了壁面溫度的恒定和調高調低，使換熱器金屬受熱面最低壁面溫度始終處于酸露點之上溫度狀態，在相當大幅度內，適應鍋爐傳熱負荷的變化，使排煙溫度和壁溫保持相對穩定；保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠離酸露點的腐蝕區域，從根本上避免了結露腐蝕和堵灰現象的出現；改造后系統最低壁溫不僅設計時可以任意選取，且在鍋爐運行時可通過自控設備非常容易的保持一個恒值。例如70％負荷時，如希望最低壁溫保持不變(仍為105℃)，則通過自動控制，使最低壁溫仍保持在110－5＝105℃的水平上。

高壁溫開式相變換熱技術在世界上首次提出并實現了換熱器局部在“整體意義上壁溫可控可調”，將制約有效利用余熱的“壁面溫度與排煙溫度的差”從以往的“倍數”關系變為“加減”關系，在有效避免“低溫腐蝕和灰堵”的同時，使“節能幅度”出現“量級”意義上的變化。按目前普遍使用的常規熱管換熱器節能技術要求，當熱管換熱器的壁面溫度不低于77.5℃時，鍋爐的排煙溫度為150℃。但是，我們知道換熱器設計的節點溫度差應該是20℃，高壁溫開式相變換熱技術因為改變了排煙溫度和金屬壁面溫度的函數關系，在仍然保持換熱器的壁面溫度為相同溫度水平時，可保證換熱器內介質溫度與排煙溫度差控制在20℃左右，排煙溫度可降至92℃左右，從而為煙氣余熱的回收增加了58℃的空間，鍋爐熱效率相應提高近4個百分點。

對于一般換熱器，其金屬受熱面最低壁面溫度與熱流體排放溫度之間大致處于一種倍數關系，即排煙溫度為140℃時相應最低壁溫僅為70℃左右。而高壁溫開式相變換熱技術則不然，其最低壁溫與熱流體排放溫度保持一種恒定的加減關系，其差值可以按照常規換熱器節點溫差進行設計保證控制在15℃－25℃范圍之內。

高壁溫開式相變換熱技術性能特征如下：

(1)在常規熱管換熱器的基礎上進一步大幅度降低熱流體（煙氣）的排放溫度，使大量的中低溫熱能被有效回收，產生十分可觀的經濟效益；

(2)在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠離酸露點的腐蝕區域，從根本上避免了結露腐蝕和堵灰現象的出現，大幅度降低設備的維護成本；

(3)實現了金屬受熱面最低壁面溫度始終處于可控可調狀態，能夠在相當大幅度內，適應各類鍋爐以及傳熱負荷的變化，使排煙溫度和壁溫保持相對穩定；

(4)在保留熱管換熱器具有的高效傳熱的同時，高壁溫開式相變換熱技術克服了常規封閉熱管換熱器在使用中容易產生不凝氣體，從而逐漸老化以至失效的致命弱點，大大延長了設備的使用壽命；

(5)擺脫了目前市場上中間介質封閉循環二次換熱的缺點，大大節省換熱面積，減少風道或者煙道阻力，減少風機電耗。

主要運用范圍

高壁溫開式相變換熱技術是一種廣泛適用于電力、石油、化工、冶金、石化、紡織、醫藥等行業的各種燃煤、燃油、燃氣鍋爐、窯爐、注氣爐、加熱爐及各種換熱設備之中的新型高效節能專利技術與裝置。該技術只是對鍋爐本體以外的換熱器裝置進行技術改造，并不改動鍋爐本體，因而，根本不會危及鍋爐本體的運行安全；一般利用鍋爐檢修時間(7-10天)即可完成節能改造裝置的安裝調試。

（一）熱電鍋爐節能運用

熱電鍋爐在國民經濟中占據重要位置，從35t/h到670t/h大小不等，排煙溫度大約在150℃-180℃之間。一般熱電廠的鍋爐多以供熱為主，而石化行業熱電廠的特點在于用能形式多種多樣，根據他們的實際用能情況配置不同的高壁溫開式相變換熱技術裝置，成為在石化行業推廣該項技術的核心內容。

節能技改目標：a.降低排煙溫度至120℃或以下。b.壁面溫度自動控制保持在酸露點以上10℃，以避免酸露腐蝕。c.研究開發多種余熱利用方案滿足用戶要求，不受冷源溫度限制，可以加熱常溫除鹽水、零度左右生水或者環境溫度送風等，同樣可以根據需要將余熱回用至鍋爐暖風器或低品位蒸汽。

（二）注氣鍋爐

注氣鍋爐特指油田稠油熱采過程中，用于向地下注入高溫高壓蒸汽用的一種鍋爐，由于其燃料多采用渣油、可燃氣體或煤炭等混合燃料且含硫份較高，所以排煙溫度居高不下，鍋爐熱損失大，效率低，以中石化南陽油田為例，注氣爐排煙溫度一般高達210℃－260℃。

節能技改目標：降低注氣爐排煙溫度、有效利用余熱，同時避免低溫酸露腐蝕。通常技術若將排煙溫度降至120℃，其壁面溫度大約不足70℃，不可避免的會產生酸露腐蝕。而高壁溫開式相變換熱技術在將排煙溫度降至120℃時，其壁面溫度仍能維持在酸露點以上的適當范圍，而且，會隨負荷變化做到可控可調。

（三）電站鍋爐

電站鍋爐是我國用煤量最大的用能設備，耗煤量占全國煤產量約60％，節能意義巨大，以1000t/h鍋爐為例，若平均排煙溫度(Tpy)為135℃，每臺鍋爐降15℃，鍋爐熱效率將提高1％，則是了不起的大事。高壁溫開式相變換熱技術裝置和電站鍋爐普遍采用的脫硫技術是一個正反饋的相互支撐，目前濕法脫硫系統要求脫硫塔入口煙溫控制在80℃左右，早前設計的GGH盡管可以滿足煙溫降低但是GGH裝置的酸腐蝕及堵灰問題電廠不得不取消，這樣造成了脫硫系統耗水量大增，另一方面由于脫硫后煙氣溫度在45℃左右而直接排空，盡管煙道及煙囪系統進行防腐處理，但是國內防腐技術的不成熟導致濕煙氣排放造成腐蝕滲透問題的出現，危及到煙道及煙囪的安全問題。如果用于大型電站鍋爐，不僅可以節約大量能源，而且可以節省大量寶貴的水資源，同時通過結合公司電站鍋爐脫硫煙氣處理技術將回收余熱重新加熱脫硫后煙氣實現機組安全穩定經濟運行。

與同類技術比較

高壁溫開式相變換熱技術與目前市場流行的低壓省煤器相比較有不可比擬的優勢，首先高壁溫開式相變換熱技術利用了相變換熱原理，使其換熱效率大大提高，而傳統低壓省煤器僅僅是液體溫升換熱，其換熱效率較低，導致換熱面積增大從而加大了煙氣阻力，對電站鍋爐引風機出力不利；其次高壁溫開式相變換熱技術對冷源來水無任何溫度及壓力要求，而且能夠保證換熱器金屬壁溫均衡等溫，溫度在酸露點以上5-10度，同時系統可以根據鍋爐負荷及煤種變化進行金屬壁溫調節，始終保證換熱器金屬壁溫在酸露點以上，而傳統低壓省煤器要求給水溫度和壓力滿足一定條件，同時低壓省煤器實際不能對鍋爐負荷等因素波動進行調整金屬壁溫。綜合來講高壁溫開式相變換熱技術對電站鍋爐煙氣余熱

回收有著極大優勢：

1、相變換熱效率高，換熱面積大大減少

2、煙氣阻力較其他換熱器小很多，有利于引風機安全運行

3、任何運行條件保證系統金屬壁溫始終在酸露點之上，對金屬壁溫可控可調

4、對冷源水介質無任何溫度及壓力參數要求

節能減排數值基本測算表

備注：1.假設鍋爐的原排煙溫度為135-170℃；2.燃煤熱值為5000大卡/公斤；3.受熱面最低壁面溫度≥100℃；4.鍋爐年運行時間平均為300天。