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              5.3防露點腐蝕的翅片管省煤器

              日期:2022-01-11 09:36點擊:

              5.3防露點腐蝕的翅片管省煤器
              5.3.1運行條件和設計方案
              為了回收燃煤鍋爐的低溫排煙余熱用來加熱給水,省煤器遇到的最大風險是煙氣的 硫酸露點腐蝕。關于硫酸露點腐蝕的產生和機理已有相關文獻作了詳細的介紹'曰,其機 理是:煙氣中的硫分,燃燒后生成S02, 一部分又轉化為SO3,SO3與煙氣中的水蒸氣結合, 生成硫酸蒸汽H2SO4o硫酸蒸汽的露點受很多因素影響,一般在90 -120℃之間,如果受 熱表面溫度低于硫酸蒸汽的露點溫度,硫酸蒸汽會在換熱表面上凝結成硫酸,從而對受熱 面造成腐蝕。
              為了避免露點腐蝕,應保證省煤器受熱面的溫度高于露點溫度。為此,燃煤鍋爐低溫 省煤器的排煙溫度往往控制在160 ~ 150 Y ;為了回收更多的余熱,需采用進入腐蝕區的 余熱回收省煤器,其運行參數為:進入省煤器的排煙溫度為150 ~ 180 % ;省煤器岀口處的 排煙溫度為110 ~ 130 Y;假定酸露點溫度為90 ~ 1()0 Y;外供水入口溫度為20~50無。
              由于省煤器的管壁溫度在水溫和煙氣溫度之間,因而在上述條件下,省煤器大部分排 管的壁面溫度會低于露點溫度,極易受到露點腐蝕。為了回收這部分低溫余熱,必須采用 防露點腐蝕的技術方案。
              目前應對露點腐蝕的技術方案主要有三種:
              方案1利用單相流體水作為中間介質,在省煤器的翅片管束中進行閉式循環(簡稱 循環水),該循環水具有較高的進出口溫度,因而可以避免露點腐蝕。循環水吸收了煙氣 的熱量后,在另外的水/水管殼式換熱器中與低溫的外供水進行熱交換,將熱量傳給外供 水。該系統的結構特點如圖5. 3. 1所示,圖中指出的相關溫度為:煙氣從150℃降至 120℃,循環水從入口 90℃被加熱至120 由于入口溫度較高,因而可保證省煤器的壁 溫高于露點溫度。外供水從20 Y加熱到80℃,低溫的外供水不與省煤器的翅片管直接 接觸。該系統可通過循環水和外供水的流量調節來保證循環水的較高溫度。
               
              圖5.3. 1采用循環水中間介質的省煤器

              該系統的熱平衡特點是:
              煙氣傳出的熱量=循環水吸收的熱量=外供水吸收的熱量
              該系統與傳統的省煤器比較,增加了一臺附加設備:水-水換熱器,因而一次投資和 運行成本會有所提高。
              該系統的設計和運行要點為:
              ① 根據煙氣與循環水之間的熱平衡條件設計翅片管省煤器,按循環水和外供水之間 的熱平衡條件設計管殼式水-水換熱器。
              ② 在運行的初期,循環水需要一個逐漸升溫的過程,可以將外供水的流量調至最低, 當循環水逐漸升至設計溫度時,再增大外供水流量。
              ③ 在正常運行階段,依靠調節循環水和外供水的流量來控制循環水的進出口溫度,主 要以外供水的流量調節為主。當循環水進入省煤器的溫度偏高時,可增大外供水流量,反 之,當循環水進入省煤器的溫度偏低時,可減小外供水流量。應實現系統的自控調節。
              方案2 該技術方案是相變換熱器方案,采用相變中間介質來隔斷低溫外供水與煙氣 的直接換熱,如圖5. 3. 2所示。相變換熱器由兩部分組成:下部是相變介質蒸發器,是一 個由翅片管組成的換熱器,相變介質在內部沸騰,吸收煙氣熱量,產生的蒸氣流入上部的 相變介質凝結器,內部有外供水排管,蒸汽在管外凝結,將熱量傳給外供水。
               
               
              圖5.3.2釆用相變中間介質的省煤器
              相變介質運行溫度的控制是該方案的技術關鍵,可以通過自動調節外供水的流量來 實現,當外供水流量增加時,換熱量增加,介質溫度下降,當外供水流量減少時,隨著換熱 量的減少,介質溫度升高。一般采用水作為相變介質,將相變介質的運行溫度控制在 110 Y左右,使其在微正壓下運行,并接近或高于露點溫度,從而避開露點腐蝕。實際上, 這種形式的省煤器屬于分離式熱管換熱器的范疇,其內部的排氣和充液等工藝需要按熱 管的相關制造工藝來進行。該系統也是對外供水的間接加熱,與方案1 一樣,需要增加額 外的設備一一相變介質凝結器,從而使一次性投資有所增加。此外,對系統的運行管理也 需要特別注意,需采用可靠的技術方案實現對相變介質運行溫度的自動控制。
              方案3除了上述兩種采用中間介質的方案之外,對于中小型的供熱鍋爐,當回水溫
               
              度大于50 T時,可以通過特殊設計方案,實現外供水的直接加熱,同時防止露點腐蝕,該 方案的要點是:
              ①改變管外煙氣側換熱系數奶與管內水側換熱系數屆的比值,從而盡可能提高管 壁溫度T”設煙氣溫度為水的溫度為4,在假定管壁的內外面積相等且溫度相同時, 由熱平衡: 令 n = h/h0
              (5. 3. 1)5.3. 1)表明,為了提高管壁溫度「,幾值應盡量縮小,例如,在, = 110℃,氣=80 Y條 件下的計算結果如下: 
              在上述兩種情況下,壁溫的計算結果如下:
              對圖5. 3. 4所示的情況,在順流段入口處,煙溫為150 °C,水溫為70℃,當"=底/如= 2時,兀=£警 =96.6℃,可滿足防腐要求;
              對圖5.3.3所示的入口水溫為50 Y的情況,當"=2時,幾= 83.3℃,小于90無;當 "=1.5,7>90幻,基本滿足防腐要求。
              計算表明,在較高的入口水溫下,只要同時實行上述兩項措施:降低〃值,并釆用順流 結構,就可以使壁溫高于露點溫度,從而避免了露點腐蝕。該方法結構簡單,操作方便,不 需要增加額外設備,節省了一次投資,但在設計和加工上需給予特別的注意。
               

              PRE:5.1翅片管省煤器的設計

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