全焊式高效換熱器在鍋爐廢熱利用中的應(yīng)用探討

1前言
　　鍋爐作為電力發(fā)電企業(yè)的三大主機(jī)之一,完成了礦物燃料的化學(xué)能向蒸汽熱能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。鍋爐用燃煤在電力行業(yè)生產(chǎn)成本中占到了50%以上,在我國(guó)能源供應(yīng)缺口不斷增長(zhǎng)的背景下,實(shí)現(xiàn)有限資源最大價(jià)值化應(yīng)當(dāng)成為各個(gè)企業(yè)首要的目標(biāo)。但在電力行業(yè)中存在著這樣的誤區(qū):各個(gè)企業(yè)重點(diǎn)往往只著眼于更新主要設(shè)備卻忽視了貌似效果不明顯但是投資效益比較大的鍋爐啟動(dòng)調(diào)整和排污過(guò)程中的熱能。2001年我們通過(guò)招標(biāo)購(gòu)置了3臺(tái)瑞典產(chǎn)高效換熱器用于集中供熱系統(tǒng)中取得了明顯的節(jié)能效果,根據(jù)該類(lèi)設(shè)備的特點(diǎn)筆者認(rèn)為該類(lèi)換熱器完全有可能在電站鍋爐的余熱利用上發(fā)揮重要的作用。

　　2全焊式高效換熱器的特點(diǎn)
　　全焊式高效換熱器國(guó)內(nèi)首推蘭州石化引進(jìn)開(kāi)發(fā)的板式換熱器,但該設(shè)備有一個(gè)致命的弱點(diǎn)就是體積龐大。國(guó)外像瑞典的舒瑞普公司和丹麥的阿法拉伐公司所生產(chǎn)的板式換熱器克服了這個(gè)缺點(diǎn),體積非常之小。以阿法拉伐公司生產(chǎn)的換熱器為例,全焊式高效板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊,可以節(jié)省相當(dāng)于其他換熱設(shè)備90%的占地;傳熱效率高,由于流道設(shè)計(jì)合理,流體可以在很低的流速下達(dá)到充分的湍流狀　　態(tài),傳熱系數(shù)(4000～8000ｋＷ (ｍ·℃))可以達(dá)到管殼式換熱器的3～5倍,傳熱效率可達(dá)到98%以上,最小溫差1℃,熱回收率達(dá)到90%以上;采用耐酸不銹鋼316為材料制作板片,解決了水中氯離子超標(biāo)時(shí)的材料腐蝕問(wèn)題;免維護(hù)、不滲漏,獨(dú)特的設(shè)計(jì)使流體在設(shè)備內(nèi)的流速提高并產(chǎn)生自擾動(dòng),起到了自我沖刷的效果,難結(jié)垢,一般使用3～4年后清洗一次;模塊化系列化設(shè)計(jì);體積只是管殼式換熱器的10%左右;使用參數(shù)最高可達(dá)到350℃,40ｋｇ ｃｍ2,避免了其他類(lèi)型板式換熱器對(duì)耐溫、耐壓的限制。

　　3鍋爐運(yùn)行調(diào)整的特點(diǎn)
　　電站鍋爐不同于工業(yè)鍋爐,根據(jù)國(guó)家《鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定,電站鍋爐的爐水水質(zhì)要求極為嚴(yán)格,水質(zhì)的超標(biāo)將會(huì)影響到蒸汽品質(zhì)、承壓部件的壽命以及汽輪機(jī)的結(jié)鹽、結(jié)垢等諸多方面。為保證水質(zhì)指標(biāo),在進(jìn)行嚴(yán)格的給水水質(zhì)處理、爐內(nèi)加藥的同時(shí),要通過(guò)運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)測(cè)爐水的濃縮倍率而后通過(guò)連續(xù)排污和定期的排污排掉部分高濃度的不合格爐水,以保證爐水水質(zhì)合格。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定大型的火力發(fā)電廠鍋爐的設(shè)計(jì)排污率一般在1%～2%之間;熱電廠由于其行業(yè)的特殊性設(shè)計(jì)排污率在3%～7%之間。排污的部分爐水熱值很高,現(xiàn)在一般發(fā)電企業(yè)都是白白排掉了。另外,鍋爐在檢修放水的過(guò)程中每次都會(huì)有大量的水排入了下水道,造成了水源和能源的浪費(fèi)。

　　4應(yīng)用方案探討
　　方案很簡(jiǎn)單:就是利用排掉的水加熱鍋爐給水。在鍋爐的給水系統(tǒng)中給水來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面:一是汽輪發(fā)電機(jī)的凝結(jié)水;二是水處理車(chē)間輸送的合格的除鹽水。兩者的初始溫度均小于60℃,這兩者在除氧器匯合后經(jīng)過(guò)低壓加熱器、回?zé)峒訜崞?、高壓加熱器等裝置加熱后達(dá)到給水的要求溫度(150℃左右),這個(gè)過(guò)程中消耗了大量的蒸汽。如果采用廢熱加熱部分給水就可以達(dá)到節(jié)省蒸汽節(jié)能的目的。另外本方案將事故狀態(tài)下的和檢修狀態(tài)下的鍋爐放水進(jìn)行全面的回收。下面以3×75ｔ ｈ鍋爐蒸發(fā)量的小型熱電廠為例介紹一下運(yùn)行方案(見(jiàn)圖1)。

　　5投資效益比的分析
　　從圖1可以看出該方案投資少,系統(tǒng)簡(jiǎn)單。我們以上述3×75ｔ ｈ熱電廠為例。排污率取5%,3臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)間均按300ｄ計(jì)算,鍋爐按Ｐ=3 82ＭＰａ,Ｔ=435℃計(jì)算(對(duì)應(yīng)的爐水飽和參數(shù)為Ｐ1=4 0ＭＰａ,Ｔ1=250℃)。換熱器的熱效率設(shè)定為90%。通過(guò)查閱飽和水的焓熵圖可知:排污水的焓值ｈ1=1087 5ｋＪ ｋｇ。根據(jù)換熱器的低溫差傳熱的特點(diǎn)我們?cè)O(shè)定排污水經(jīng)換熱后的溫度為60℃,對(duì)應(yīng)的焓值ｈ2=251 46ｋＪ ｋｇ。每年回收的熱量Ｑ=總的蒸發(fā)量×排污率×(ｈ1-ｈ2)×熱效率。即:Ｑ=3×75×24×300×0 05×1000×836 04×0 90=60944 4ＧＪ。折合標(biāo)準(zhǔn)煤2300ｔ ａ。如果折合收益的話,因?yàn)槭菑U熱回收,熱源的成本已經(jīng)包含在企業(yè)成本以?xún)?nèi),因此回收的熱量的成本只有基礎(chǔ)投資和運(yùn)行中的電費(fèi)。按現(xiàn)有的熱價(jià)(21.69元 ＧＪ)計(jì)算回收的收益為:21 69×60944=132 19萬(wàn)元 ａ?；A(chǔ)投資(換熱器、閥門(mén)、管道、熱水泵)不超過(guò)15萬(wàn)元,使用年限不小于3年。由于配置的熱水泵容量不大于7.5ｋＷｈ,在電價(jià)為0.45元 ｋＷｈ的基礎(chǔ)上年耗電折合24300元,年可節(jié)約120余萬(wàn)元。至于爐水回收根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn),每臺(tái)鍋爐年事故考慮3次,這樣通過(guò)計(jì)算每年可以回收爐水800余ｔ。由此可見(jiàn)節(jié)能和創(chuàng)收的前景相當(dāng)廣闊。

　　6結(jié)論
　　根據(jù)以上的分析,小型的熱電廠年創(chuàng)利潤(rùn)已經(jīng)相當(dāng)可觀,我們可以算一算在大型的電站鍋爐上如果能充分利用的話,每年的節(jié)約將會(huì)是以千萬(wàn)元計(jì)。在電力行業(yè)改革日趨深入的背景下,節(jié)能創(chuàng)收一定能引起各企業(yè)的關(guān)注。