文_聶廣華 巴陵石化公司熱電部

1 概況

巴陵石化熱電部承擔(dān)著公司內(nèi)供熱和供電任務(wù)，目前裝備有7爐6機(jī)，2號(hào)鍋爐是武漢鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的高溫高壓、單汽包、集中下降管、自然循環(huán)、∏型布置的固態(tài)排渣煤粉爐，采用電袋復(fù)合除塵器技術(shù)、流光放電氨法脫硫、低氮燃燒+催化還原法煙氣脫硝技術(shù)。尾部受熱面高溫省煤器、高溫空預(yù)器、低溫省煤器、低溫空預(yù)器交錯(cuò)布置，見(jiàn)圖1，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 2號(hào)爐設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

圖1 2號(hào)爐尾部受熱面布置圖

1.1 2號(hào)爐余熱改造背景及過(guò)程

近幾年熱電部煤質(zhì)發(fā)生變化，低位發(fā)熱量設(shè)計(jì)值為收到基19008kJ/kg,而實(shí)際發(fā)熱量在22000～23000kJ/kg。實(shí)際爐膛熱負(fù)荷高造成排煙溫度升高，最高時(shí)有158℃，通過(guò)燃燒調(diào)整等措施后，效果不明顯，排煙溫度升高，增加了排煙熱損失，降低了鍋爐熱效率，造成大量能源的浪費(fèi)。

由于煤粉在爐膛燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫、三氧化硫，它們與爐內(nèi)的水蒸氣反應(yīng)后即生成H2SO4蒸汽。當(dāng)鍋爐硫酸蒸汽的酸露點(diǎn)高于低溫空預(yù)器金屬壁面溫度，就會(huì)在低溫空預(yù)器煙氣側(cè)凝結(jié)。造成低溫空預(yù)器低溫腐蝕。為了解決低溫腐蝕問(wèn)題，通常通過(guò)提高排煙溫度或安裝傳熱系數(shù)低的換熱管。這一就造成了鍋爐排煙熱損失增大，熱效率下降。

為避免降低排煙溫度的同時(shí)造成低溫酸腐蝕，提高余熱回收的安全經(jīng)濟(jì)性，2號(hào)爐改造前專門進(jìn)行了煙氣成分分析、尾部受熱面熱平衡計(jì)算和煙氣酸露點(diǎn)計(jì)算。

1.2 復(fù)合相變換熱技術(shù)分析

相變換熱技術(shù)已逐漸成熟，廣泛應(yīng)用在石化、電力、鋼鐵行業(yè)，創(chuàng)造性地把壁面溫度作為換熱器設(shè)計(jì)的最基本參數(shù)。能夠在鍋爐的設(shè)計(jì)和改造中，大幅度降低煙氣的排放溫度，使大量的中低溫?zé)崮鼙挥行Щ厥?，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益；在降低排煙溫度的同時(shí)，保持金屬受熱面壁面溫度處于較高的溫度水平，遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)的腐蝕區(qū)域，避免結(jié)露腐蝕和由此發(fā)生的堵灰，降低設(shè)備的維護(hù)成本。

由于除鹽水流量可以調(diào)節(jié)，使換熱器最低壁面溫度處于可調(diào)狀態(tài)，保持排煙溫度和壁面溫度相對(duì)穩(wěn)定，并能適應(yīng)鍋爐的煤質(zhì)和負(fù)荷變化。

1.3 2號(hào)鍋爐改造措施

在2號(hào)鍋爐低溫空預(yù)器出口安裝一臺(tái)復(fù)合相變換熱器吸熱段，回收利用高溫?zé)煔庵械臒崃?，回收的煙氣余熱加熱送風(fēng)機(jī)的冷風(fēng)，將冷空氣溫度由34℃預(yù)熱至75℃，剩余的熱量加熱除鹽水，可以將溫度20℃、流量29.14t/h的除鹽水加熱至90℃，但由于加熱了進(jìn)入空預(yù)器的冷風(fēng)導(dǎo)致鍋爐排煙溫度升高，故實(shí)際上相變換熱器進(jìn)口煙氣溫度為178℃，實(shí)際溫降為63℃。同時(shí)相變換熱器吸熱段受熱面的設(shè)計(jì)時(shí)最低壁面溫度為100℃，高于計(jì)算酸露點(diǎn)溫度（90.7℃），調(diào)節(jié)范圍變寬，能夠確保換熱器壁面不結(jié)露、不腐蝕、不積灰。相變換熱器設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 相變換熱器技術(shù)參數(shù)

安裝相變換熱器后，在鍋爐各種負(fù)荷下，通過(guò)自控系統(tǒng)保證了排煙溫度相對(duì)穩(wěn)定，把冷空氣加熱至75℃，把除鹽水加熱至90℃，從而達(dá)到回收煙氣余熱提高鍋爐系統(tǒng)熱效率的目的，最終排煙溫度為123℃。對(duì)冬季和夏季分別進(jìn)行校核。

2 改造后的效果評(píng)估

2.1 對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)的影響

SCR催化劑的活性受煙氣溫度影響，當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度降低到催化劑最低投運(yùn)溫度時(shí)，脫硝系統(tǒng)須退出運(yùn)行。改造完成后，新增的換熱設(shè)備回收利用了煙氣余熱，預(yù)熱了空氣，提高了SCR入口煙氣溫度至夏季349℃（冬季339℃），緩解了低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)SCR反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度低于催化劑最低投運(yùn)溫度的情況。

2.2 自動(dòng)調(diào)節(jié)正常

由于該煙氣余熱回收系統(tǒng)含調(diào)節(jié)、顯示報(bào)警、聯(lián)鎖控制等功能，調(diào)節(jié)采用閉環(huán)PID方式，運(yùn)行人員可以在控制室內(nèi)的控制以臺(tái)上對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)行的監(jiān)視、調(diào)整及操作等?，F(xiàn)場(chǎng)控制完成相變換熱器數(shù)據(jù)監(jiān)控，可以確保壁溫可調(diào)可控，讓壁溫在設(shè)定值上下波動(dòng)。

3 相變換熱器的運(yùn)行和維護(hù)關(guān)鍵點(diǎn)

（1）在相變換熱器正常運(yùn)行狀況下，因其壁面溫度總是高于煙氣酸露點(diǎn)，受熱面是不會(huì)積灰的。但由于相變換熱器不可避免地運(yùn)行于開(kāi)、停爐或其它非正常狀況，所以在某些時(shí)段，受熱面的壁面溫度可能會(huì)低于煙氣酸露點(diǎn)，從而難免會(huì)產(chǎn)生少量的積灰。通過(guò)DCS數(shù)據(jù)可以看出壓差由剛投運(yùn)后的50Pa升高到了60～70Pa，處于可控狀態(tài)，可以在鍋爐停爐檢修時(shí)，重點(diǎn)檢查受熱面煙氣側(cè)的積灰、腐蝕及磨損情況。如果發(fā)現(xiàn)有積灰現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)予以清除。

（2）當(dāng)壁面溫度無(wú)法保持在設(shè)定值，自控裝置出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出水自控閥前后的截止閥將自控裝置從系統(tǒng)中切除并盡快修復(fù)，期間可通過(guò)利用與其相對(duì)應(yīng)的手動(dòng)控制閥對(duì)壁面溫度進(jìn)行手動(dòng)控制，

（3）在鍋爐長(zhǎng)期停止運(yùn)行或停運(yùn)期間尾部煙道處溫度低于0℃的情況下，應(yīng)排凈受熱面內(nèi)腔的傳熱媒質(zhì)，并用壓縮空氣吹干后關(guān)閉所以與內(nèi)腔相連閥門。重新啟用時(shí)，按照相變換熱器操作規(guī)程執(zhí)行。

（4）在換熱器未投用前或停用狀態(tài)下，尾部煙道受熱時(shí)，應(yīng)全開(kāi)各受熱面的放水閥，排凈受熱面內(nèi)腔的傳熱媒質(zhì)，以避免膨脹受壓。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)2號(hào)爐排煙溫度偏高問(wèn)題，巴陵石化熱電部通過(guò)調(diào)研、比較當(dāng)前換熱器技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，采用了復(fù)合相變換熱技術(shù)，從設(shè)計(jì)、安裝等環(huán)節(jié)嚴(yán)格技術(shù)把關(guān)，改造后，利用回收煙氣中的熱量加熱風(fēng)和除鹽水，將風(fēng)溫預(yù)熱至70℃，將水溫加熱至95℃，使最低壁溫點(diǎn)遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)，避免了壁面受低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，提高了SCR入口煙氣溫度至夏季349℃（冬季339℃），緩解了運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)SCR反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度過(guò)低的情況。能夠穩(wěn)定、可靠回收煙氣余熱，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2693t，按每噸標(biāo)準(zhǔn)煤840元計(jì)算，年節(jié)約成本226萬(wàn)元，投資概算為398.3萬(wàn)元，投資回收期為1.76年，節(jié)能效果顯著。