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四氟換熱器在煙氣餘熱回收中的應用方向

近年來,隨著人們的環境保護、節能降耗意識的不斷增強,我國對煙氣餘熱回收的重視程度日益提高,現在已有大部分新建及改建電廠采用煙氣餘熱回收係統,可提高整廠的運行效率,降低煤耗。針對煙氣餘熱回收的問題,四氟換熱器應運而生,滿足了大溫度區間的餘熱提取及除塵方案。

* 四氟換熱器的特點

在煙氣餘熱利用係統中抗煙氣腐蝕的材料選擇大致經曆了一下幾個階段:

(1)316不鏽鋼+鎳金屬鍍層:此方法在20世紀80年代中期被大量采用,經過運行後證明其無法滿足抗煙氣腐蝕要求,鏽蝕堵塞嚴重,工作時間不超過兩年就需要更換,無法滿足電廠運行以及環保要求。

(2)鎳金屬基材材料:20世紀90年代大量采用這一材料,經過實踐證明其無法滿足抗煙氣腐蝕要求,隻可以在脫硫後的淨煙氣再加熱器中使用,並且造價高,經濟型差。

(3)哈氏合金材料:20世紀90年代末至21世紀初,大量采用這一材料,長期運行後證明其具有一定的抗煙氣腐蝕能力,但耐腐蝕時間也隻是比前兩種材料長1—2年,

經過前期的多種材料運行實踐,需要有一種材質自身就具備特有的抗煙氣腐蝕能力,隻有這樣才能在煙氣餘熱利用方麵有所作為 。基於以上分析,氟塑料材質的四氟換熱器貼合市場需求,開始在煙氣餘熱利用領域嶄露頭角,主要是因為其具有以下性能:

(1)耐腐蝕性極強:化學性能穩定,對化學品和溶劑呈惰性,它可以應用在大多數惡劣的工作環境中。

(2)耐高溫和低溫:非金屬材料在-190℃—260℃範圍內低溫不脆化、高溫不軟化,可正常使用。

(3)優越的清灰功能:有固體材料中最小的表麵張力,表麵接觸角非常大,不黏附任何物質;管壁表麵光滑,並且有適度的撓性,使用時微有振動,故不易結垢;同時安裝清灰裝置,很好解決了積灰問題。

(4)優異的耐磨損性:非金屬材料本身具有優異的耐磨損性,並在設計師選取低磨損、低阻力的煙氣流速,從而減少了對四氟換熱器管束的磨損。

(5)低阻力:非金屬材料換熱管本身表麵光滑,摩擦係數小,對煙氣的阻力小;具體設計時考慮四氟換熱器本身對煙氣的阻力,有優化的結垢尺寸。

(6)使用壽命長:非金屬材料中不含光敏基因,極耐老化,有塑料中最佳的老化壽命,且耐磨損性強,不易堵灰,非金屬換熱器正常情況下可使用10—15年。

(7)配置自動水衝洗及防積灰、結垢係統:衝洗係統是四氟換熱器必不可少的組成部分,四氟換熱器跟煙道連接,換熱管束與煙氣直接接觸,運行環境惡劣,長時間運行換熱管外壁於定位板將大量積灰,給換熱帶來極大的影響,導致換熱能力嚴重下降,衝洗係統極好的解決了積灰的問題。衝洗係統在四氟換熱器運行過程中,定時地對換熱管束進行衝洗。

* 四氟換熱器的應用方向

四氟換熱器能吸取煙氣餘熱,將流經脫硫塔的煙氣通過冷凝方式析出其中水分,進一步將脫硫塔未脫除的SO3、SO2等酸性氣體以酸液的形式凝結析出。通過煙塵於換熱管束表麵凝結水膜碰撞、吸附降低煙塵濃度。主要應用方向分為預熱助燃空氣、加熱熱網水、凝結水等。

(1)空氣預熱:即以一次循環水為熱媒,將在煙氣側吸取的熱量釋放給一、二次冷風,將進入預熱器前的冷風預加熱,從而減少蒸汽暖風器所需蒸汽用量,節約能源。具體工藝路線如圖1所示

 

 

(2)利用煙氣餘熱加熱凝結水,提高熱效率,降低煤耗。低溫的鍋爐回水及凝結水進入四氟換熱器後,吸取煙氣的熱量,溫度得到提升後進入溫度較高的一級加熱器,水的熱量釋放後回到四氟換熱器繼續循環。這種方式提取了煙氣腫得廢熱,減少了煙氣中的酸性及大顆粒粉塵數量,起到了節能減排的作用。具體工藝路線如圖2所示。

 

(3)利用煙氣餘熱加熱水暖係統熱網循環水,提高效率,降低煤耗。此種方式適合於有供熱需求的區域,溫度較低的熱網回水進入熱泵,熱泵提取了循環水的熱量傳遞給熱網回水,加熱熱網回水後繼續供暖。循環水則是提取了煙氣中的廢熱。這種方式提取了煙氣中的廢熱,減少了煙氣中的酸性及大顆粒粉塵數量,起到了節能減排的作用。具體工藝路線如圖3所示。

 

* 經濟性分析

有實驗證明,以某地電廠330MW機組為例,在脫硫塔後、煙囪前設置四氟換熱器,用於提取低溫煙氣餘熱,減少煙塵排放量。根據實際測試數據分析其經濟性,其中工業水按照7元/t,標煤按照600元/t,計算項目整體收益後得出,煙氣入口溫度:54.58℃,出口溫度:52.1℃,循環水出入口溫度:45.65℃和40.94℃,提取餘熱量:3.72MW,冷凝水量:5.9t/h,實驗得出四氟換熱器年節省煙囪維護費用在30萬元,年節省水收益在27萬元左右,年節省煤收益在178萬元左右。

相對於金屬換熱器來說,四氟換熱器具有很明顯的優勢,如下表

 

淨化除塵功能:煙氣經過四氟換熱器後降溫,隨之大量的水蒸氣在四氟換熱器的小管徑密集管束外表麵凝結成水膜,煙氣中的粉塵顆粒、SO2、H2SO4、(SO3)氣溶膠、HCL等酸性氣體流經密集管束時,充分與密集管束外表麵的水膜接觸、黏結、吸附,隨凝液一起凝結排入地坑,並對管束外表麵進行定期噴淋衝洗,達到超淨化除塵的目的。

綜上所述,四氟換熱器憑借自身特有的防腐蝕性能及換熱性能,對比金屬換熱器更具經濟型,並且維護費用低,一次安裝。四氟換熱器正常使用壽命在15—20年左右,使用過程中運行成本低,隻是涉及到循環水、部分噴淋水水泵的用電,其他無能耗部件,基本不需要維護,四氟換熱器在工程領域中的應用前景十分廣闊。

 

陝西瑞特熱工四氟換熱器煙氣餘熱回收用氟塑料換熱器是采用美國杜邦和日本大金的PFA(氟塑料)製造的換熱器。PFA(氟塑料)換熱器耐煙氣酸露點腐蝕,可回收低溫煙氣,材質耐高溫(200℃左右);管束排布方向和煙道方向平行,煙阻很小;氟塑料管束表麵光滑,使用時微有震動,不易積灰,且設有清灰裝置,以保證換熱器正常運行。

工藝保障:我廠氟塑料一次性焊接成功率高達98%,焊縫質量有保障。管材不會發生應力裂縫、點蝕,無泄漏風險。

該設備典型應用場合:冶煉廠鍋爐煙氣餘熱回收、玻璃企業的窯爐煙氣餘熱回收、熱電廠的鍋爐、窯爐煙氣餘熱回收、焦化廠焦爐煙氣餘熱回收、水泥廠窯爐餘熱回收等。我企业可根據客戶具體工況參數進行設計,滿足客戶的生產需求。

 

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