復合管在燃油鍋爐煙氣余熱回收中的應用

1復合管余熱回收技術1.1復合管工作原理復合管是1種高換熱性能的傳熱元件，熱效率達95%以上。它是由兩根同心內外管組成的個復合管（即徑向熱管，簡稱為“復合管”，在內外管之間還有一薄壁同心管組成熱管內部工作液體循環通道。當外部不均勻溫度場對外管壁輻射加熱時，同心熱管內部的工作液體（液態金屬）將由于內外壁溫差而形成氣液兩相流循環03.內管壁將形成等溫管壁，其溫度取決于熱管內的循環兩相流的溫度，沿管長的溫度示意見。

　　復合管沿管長溫度示意Fig.注：-外管壁溫度；t2-熱管內循環工作介質溫度；1.2復合管換熱器復合管是種高換熱性能、高安全性能的傳熱元件，非常適合應用在一側為大流量，低壓力降；另一側為小流量，高壓力降或者類似的完全不對稱的流體換熱場合。常規的換熱設備一般都是―次間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側流過，如管壁或器壁有泄露，則將造成停產損失。復合-11-17；修改稿收到日期：2013-02-15.：童立明（1977 -），工程師，從事石油儲運工程建設和設備管理10余年，現任中化興中石油轉運（舟山）有限公司管余熱回收器則是多層真空紊流傳熱，不存在管內超壓。復合管余熱回收器有以下特點：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，其安裝及結構布置靈活，使用壽命長，維護簡單成本低，投資回收期短。復合管余熱回收器與其它換熱器的對比見表1.項目復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外管組成的―個復合管，在內外管之間還有一薄壁同心管組成熱管內部工作液體循環通道熱管的一端為蒸發段（加熱段），另端為冷凝段（冷卻段），根據應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（水），依靠管壁傳遞熱量。材質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左右適合加熱介質類型氣液式熱交換氣-氣式熱交換500C以上的高溫熱交換承壓情況水箱側不可承壓，常規設計壓力不可承壓泄露情況換熱管為內外雙層真空相變傳遞熱量，不易發生泄漏裝置蒸發段與冷凝段之間由隔板進行連接，長期運行易發生泄漏易發生泄漏現象腐蝕情況汽液相變傳遞熱量，壁溫可控制在露點溫度之上，不會發生腐蝕現象汽液相變傳遞熱量，壁溫可控制在露點溫度之上，不會發生腐蝕現象壁溫不可控制，易發生腐蝕現象設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復合管余熱回收器與其它換熱器的對比2燃油鍋爐煙氣余熱回收應用2.1煙氣余熱回收的腐蝕問題排煙溫度對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水溫度，可以降低燃料的消耗。同時需要煙氣出口溫度控制在露點溫度之上，以防止低溫露點腐蝕，保證余熱回收器設備的長期運行H.目前石油倉儲企業對燃油鍋爐煙氣余熱大都還沒進行回收利用，主要考慮的是S2低溫露點腐蝕問題。燃油鍋爐進行煙氣余熱綜合利用實現節能時，須進一步降低排煙溫度和提高熱效率，要從設計、操作和選材安裝等方面采取措施，來防止和減少低溫露點腐蝕。低溫露點防腐蝕的一般方法是通過精心的設計，在降低排煙溫度提高熱效率的情況下，同時保持換熱面如熱管的壁溫，使之始終在煙氣露點溫度以上。然而，在低溫部位，由于操作工況的變化，也會出現低于露點溫度的情況，造成酸蝕而使熱管失效。煙氣出口處熱管失50效后，會使延期露點溫度逐步移向附近未失效的熱管管壁處，依次發展，直至大部分熱管失效。因此，設計上避開煙氣露點腐蝕只能作為般對策。

　　另外，在日常操作中嚴格監控鍋爐的排煙溫度，即鍋爐的排煙溫度高于煙氣露點溫度20 ~30°C，使排煙溫度在還未降低到露點溫度時，已經從換熱器中通過了。為了防止腐蝕，余熱回收器出口煙氣溫度一般控制在露點以上，即燃油、燃煤煙氣溫度不低于120C，燃氣煙氣溫度不低于80C. 2.2煙氣余熱回收系統的工程應用針對某石油倉儲企業鍋爐運行情況及煙道布置，建議在3臺燃重油鍋爐的排煙管處各安裝1臺與之匹配的YRHS-A型常壓復合管余熱回收器，將鍋爐煙氣溫度由240C降至160C進行排放，同時利用回收的煙氣余熱來循環預熱鍋爐補水箱的軟化水，由此可節約燃料4%~5%.余熱回收器煙氣阻力設計在不大于200Pa，鍋爐工作時，不會出現煙氣堵塞現象。考慮到該企業曰后要進行油改氣，將余熱回收器排煙溫度設定在160C是因為鍋爐在使用不同的燃料時，為了保證燃料的完全燃燒，空氣過剩系數是不同的，燃料為重油一般在1.6 ~1.8，為天然氣時在1.3左右，燃料為重油時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下降，約為120°C左右，高于天然氣煙氣露點溫度80°C，所以仍然不會發生腐蝕堵塞現象，余熱回收系統始終是安全的。

　　復合管余熱回收器為YRHS-A型常壓氣-水型余熱回收器其結構見。

　　排污口該企業改造的煙氣余熱回收系統為常壓系統，由余熱回收器、循環水泵、煙氣風閥、旁通煙管、各類閥門儀表、鋼結構支架、水管保溫等組成。

　　系統正常工作時旁通煙管煙氣風閥關閉，主煙管煙氣風閥打開，鍋爐所排放的煙氣經過余熱回收器煙氣進口溫度約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，低溫煙氣經煙囪排空。余熱回收水系統循環水泵和閥門（水泵與閥門為備用狀態）打開，此時余熱回收器通過循環水泵將20C冷水進行預熱，提高鍋爐補水溫度，加熱后的熱水直接進入補水箱，節約鍋爐燃料的消耗。系統需要檢修時，旁通煙管煙氣風閥打開，余熱回收器進煙排煙氣風閥關閉，鍋爐煙氣經旁通煙管排空，余熱回收器不工作。此時排煙溫度約為240C.水系統閥門關閉，循環水泵不工作。

　　3煙氣余熱利用經濟效益運行計算，余熱利用改造實施后，5個月即可收回鍋爐煙氣余熱回收系統改造的投資費用，每年可為該企業節約燃料費用約360x104RMB￥。進行余熱回收改造后，既可降低鍋爐煙氣的高溫排放所帶來的污染，同時又可節約生產運行成本，經濟效益與社會效益都非常顯著。

　　4結語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約能源的重要措施，而復合管技術在石油倉儲企業燃油鍋爐余熱回收方面的應用具有良好的前景，是一項值得推廣應用的技術。復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，促進經濟社會可持續發展。