復(fù)合相變換熱器介紹

1、徹底解決鍋爐低溫腐蝕難題 復(fù)合相變換熱器復(fù)合相變換熱器 大幅度降低鍋爐排煙溫度 復(fù)合相變換熱器復(fù)合相變換熱器(FXH)(FXH) 一、概況一、概況 復(fù)合相變換熱器的四大亮點(diǎn) 節(jié)能能使鍋爐熱效率穩(wěn)定提高1.510。 （降低能耗、提高噸煤產(chǎn)汽率、增加鍋爐出力） 節(jié)水降低排煙溫度可節(jié)約大量脫硫工藝用水。 防腐從機(jī)理上根本解決設(shè)備酸露腐蝕問(wèn)題。 減排節(jié)能是最大的減排，減少碳和硫的排放。 同時(shí)，有效降低粉塵的排放。 節(jié)能效益估算表 計(jì)算基準(zhǔn)條件：1、假設(shè)設(shè)備漏風(fēng)系數(shù)為0； 2、燃料酸露點(diǎn)溫度為90； 3、燃煤熱值為5000大卡/公斤； 4、鍋爐年運(yùn)行時(shí)間為300天； 鍋爐蒸發(fā)量 （噸/小時(shí)） 原排煙溫

2、度（） 設(shè)計(jì)排煙溫 度（） 溫降（） 最低壁面溫 度（） SO2減少排放 量（噸/年） CO2減少排放 量（噸/年） 節(jié)煤量 （噸/年） 35170115551004229521678 65160115451006042152392 130155115401007955773169 2201501153510011983624751 41015011535100205144438206 1000140115251003202251912795 適用范圍廣泛 不同燃料： 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃?xì)忮仩t 不同行業(yè)： 電力 石油 化工 造紙等 冶金 不同用途： 電站鍋爐 工業(yè)鍋爐 不同熱交換形式： 氣

3、氣 氣液 復(fù)合相變換熱器復(fù)合相變換熱器(FXH)(FXH) 二、原理二、原理 鍋爐的熱損失有：排煙損失、飛灰損失、保溫散熱損失、燃料未完全燃燒損失等。 排煙損失占全部熱損失的7080，排煙溫度高是鍋爐熱損失的最主要指標(biāo)。 大概每降低排煙溫度15，可提高鍋爐熱效率1%。 如能將鍋爐排煙溫度降低30-50， 則可提高鍋爐熱效率2%-3%以上。 對(duì)于大型鍋爐而言，這無(wú)疑是中低溫?zé)嵩吹囊淮问澜缧酝黄?。?duì)于大型鍋爐而言，這無(wú)疑是中低溫?zé)嵩吹囊淮问澜缧酝黄啤?鍋爐的熱損失 鍋爐的排煙溫度是指： 煙氣經(jīng)過(guò)鍋爐的最后一節(jié)換熱器（通常為空氣預(yù)熱器，或者是末級(jí) 省煤器）后的溫度。它是衡量鍋爐熱效率的“標(biāo)志性”參數(shù)

4、。 排煙溫度高： 優(yōu)點(diǎn)避免設(shè)備低溫酸露腐蝕。 缺點(diǎn)浪費(fèi)能源。 排煙溫度低： 優(yōu)點(diǎn) 節(jié)能減排。 缺點(diǎn)易造成設(shè)備低溫酸露腐蝕、結(jié)露性堵灰。 你了解鍋爐的排煙溫度嗎？ 鍋爐低溫酸露腐蝕的機(jī)理 煤、石油、天然氣等均含硫，燃燒時(shí)都產(chǎn)生三氧化硫。三氧化硫與水蒸氣 結(jié)合形成硫酸蒸汽。鍋爐受熱面(空氣預(yù)熱器)的金屬壁面溫度若低于硫酸蒸汽 的凝結(jié)點(diǎn)(酸露點(diǎn))，就會(huì)在其表面形成液態(tài)硫酸(稱為酸露)。 長(zhǎng)期以來(lái)空氣預(yù)熱器作為鍋爐尾部受熱裝置，由于壁溫過(guò)低而引起的酸露 腐蝕、灰堵現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，并一直得不到有效解決。 因而，世界上各種鍋爐設(shè)計(jì)通常以犧牲鍋爐熱效率為代價(jià)，通過(guò)提高排煙 溫度來(lái)緩解(而不是根除)酸露腐蝕現(xiàn)象

5、，而提高排煙溫度勢(shì)必造成大量的低溫 熱源浪費(fèi)。 盡管如此，空氣預(yù)熱器往往運(yùn)行一至兩年后依然出現(xiàn)酸露腐蝕，直至穿孔 報(bào)廢，這是困擾鍋爐界的一個(gè)世界性難題。 排煙溫度虛低的成因及其危害 新鍋爐的排煙溫度一般不高，但運(yùn)行一段時(shí)間后，排煙溫度往往會(huì)出現(xiàn)兩種看似不同的變化， 但實(shí)質(zhì)都會(huì)導(dǎo)致熱效率下降： 1、排煙溫度升高。 2、排煙溫度虛低。 排煙虛低的成因： 實(shí)質(zhì)是因?yàn)槌霈F(xiàn)低溫酸露，對(duì)空預(yù)器腐蝕，引起漏風(fēng)，冷空氣漏入煙道，形成排煙溫度虛低。 本來(lái)為了避免尾部受熱面出現(xiàn)低溫酸露，排煙溫度不能設(shè)計(jì)得較低。 但為了追求鍋爐的熱效率，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，雖然預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)酸露、危害鍋爐安全運(yùn)行， 也不會(huì)把排煙溫度設(shè)計(jì)得

6、很高。 因此，傳統(tǒng)鍋爐的排煙溫度，要么只能設(shè)計(jì)得很高，浪費(fèi)熱能。要么較低，導(dǎo)致最低壁面溫 度無(wú)法保證在煙氣酸露點(diǎn)以上，最終導(dǎo)致低溫酸露腐蝕。 低溫酸露出現(xiàn)，會(huì)同時(shí)導(dǎo)致腐蝕漏風(fēng)與積灰（結(jié)露性），其危害極大： 漏風(fēng)：既增大風(fēng)機(jī)電耗，又造成爐膛缺風(fēng)，使燃燒惡化，熱效率降低。 積灰：導(dǎo)致受熱面換熱能力下降。積灰嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成堵灰，不僅影響傳熱，而且可能因煙道 阻力劇增而限制鍋爐出力，甚至被迫停爐。 低溫酸露腐蝕的危害實(shí)例：漏風(fēng) 灰堵 如果鍋爐尾部換熱器（一般是空氣預(yù)熱器）的最低壁面溫度低于煙 氣的酸露點(diǎn)，將發(fā)生酸露腐蝕和結(jié)露性堵灰，影響鍋爐的安全運(yùn)行。 適當(dāng)?shù)奶岣咤仩t設(shè)計(jì)排煙溫度，來(lái)保證換熱器受熱面最低

7、壁面溫度 高于煙氣酸露點(diǎn)溫度，是目前鍋爐設(shè)計(jì)的通行做法，所以排煙溫度不能 夠設(shè)計(jì)的很低。 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念：排煙溫度與壁溫之間為倍數(shù)關(guān)系。 楊氏設(shè)計(jì)理念：排煙溫度與壁溫之間為加減關(guān)系。 鍋爐尾部換熱器的一般設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 FXH在世界范圍內(nèi)首次提出并做到： 1 1、將鍋爐低溫?fù)Q熱器的最低壁面溫度作為“第一”設(shè)計(jì)參數(shù)； 2、將換熱器的整體壁面溫度處于“整體均勻、可調(diào)可控”狀態(tài)。 3、將換熱器的最低壁面溫度獨(dú)立（無(wú)關(guān)聯(lián)）于被加熱流體的溫度。 4、將換熱器最低壁面溫度與排煙溫度之間的函數(shù)關(guān)系 從“倍數(shù)”關(guān)系轉(zhuǎn)化為“加減”關(guān)系。 傳統(tǒng)空預(yù)器的溫度曲線傳統(tǒng)空預(yù)器的溫度曲線 圖 例 排煙溫度 壁溫溫度 空氣溫度 換

8、熱系數(shù)換熱系數(shù) 90.9w/m 換熱系數(shù)換熱系數(shù) 126.6w/m 250 160 150 150 （排煙溫度） 70 （ 最低壁面溫度） 25 （空氣溫度） 高溫?zé)煔馊敫邷責(zé)煔馊?常溫空氣入常溫空氣入 復(fù)合相變換熱器的溫度曲線復(fù)合相變換熱器的溫度曲線 換熱系數(shù)換熱系數(shù) 126.6w/m 換熱系數(shù)換熱系數(shù) 90.9w/m 250 160 150 110（ 排煙溫度） 95（最低壁面溫度） 25 （空氣溫度） 相變段相變段螺蚊槽管段螺蚊槽管段 173 95 相變段壁面溫度保相變段壁面溫度保 持不變！持不變！ 65 相變換熱器壁面溫度整體保持不變、可控可調(diào)的機(jī)理 換熱管內(nèi)為相變換熱，管外是對(duì)流換熱

9、。相比之下，相變換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于對(duì)流換熱 系數(shù)，所以壁溫基本受管內(nèi)介質(zhì)影響，而不受管外介質(zhì)影響。 復(fù)合相變換熱器是多根并聯(lián)的密閉管排束構(gòu)件，是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的整體結(jié)構(gòu)。所以 其金屬壁面溫度整體分布均勻。 因此，只要控制好內(nèi)部介質(zhì)的飽和溫度，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相變換熱器壁面溫度的可控 可調(diào)。 傳統(tǒng)熱管換熱器管壁溫度分布圖 顧維藻-中科院熱物理所研究員 楊教授FXH換熱器設(shè)計(jì)理念的創(chuàng)新： 燃料的燃料的 酸露點(diǎn)酸露點(diǎn) 溫度溫度 壁壁 面面 溫溫 度度 排排 煙煙 溫溫 度度 加加5 51010 加加10101515 例 ：沿用上圖強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（顧維藻-中科院熱物理所研究員 ） 壁面溫度 = 77.5 排煙

10、溫度 = 77.5 + 15 = 92.5 進(jìn)一步的節(jié)能幅度：t = 150 - 92.5 = 57.5 世界上首次提出以壁面溫度作為第一設(shè)計(jì)參數(shù) 換熱器最低壁面溫度與排煙溫度間的關(guān)系 注：表格中最低壁面溫度計(jì)算時(shí)取被加熱空氣入口溫度為0 最低壁面溫度708090100110120130140150 排煙 溫度 通常管式 換熱器 縱管175200225250275300325350375 橫管117133150167183200217233250 熱管換熱器153175197219241263285307329 復(fù)合相變換熱器8595105115125135145155165 核心技術(shù)內(nèi)涵 復(fù)

11、合相變換熱器技術(shù)：是熱力學(xué)和傳熱學(xué)理念、鍋爐原理、自動(dòng)控制以及現(xiàn)代計(jì)算 技術(shù)的綜合創(chuàng)新和有效集成。 它較好地解決了：在不結(jié)露的前提下，鍋爐排煙溫度難以降低的世界性難題，是中 低溫?zé)嵩蠢蒙系囊淮问澜缧酝黄啤?“復(fù)合”的內(nèi)涵：復(fù)合不同強(qiáng)化換熱技術(shù)，對(duì)換熱器的不同部分靈活配置，相應(yīng)構(gòu)建 盡可能大的“優(yōu)化設(shè)計(jì)”空間。在壁面溫度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)“最大幅度” 節(jié)能降溫目的。 “相變”的意義：迫使換熱器相變工作段的壁面溫度處于“整體均勻、可調(diào)可控”狀 態(tài)，一方面滿足最低壁面溫度的要求；另一方面充分發(fā)揮相變傳熱的優(yōu)勢(shì)，使壁面溫度 和排煙溫度之間維持足夠小的溫差。 技術(shù)核心：通過(guò)精準(zhǔn)的熱平衡計(jì)算，合

12、理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出能夠最大幅度的回收 煙氣余熱的熱回收系統(tǒng)。并保證安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，在運(yùn)行中做到可控可調(diào)，徹底 避免低溫腐蝕，將設(shè)備的使用壽命大大延長(zhǎng)（是傳統(tǒng)換熱器壽命的2-3倍）。 FXH在鍋爐中的安裝位置在鍋爐中的安裝位置 三、煙氣余熱利用方案選例 方案一：加熱鍋爐補(bǔ)水 方案二：提高空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫，同時(shí)加熱除鹽水 方案三：內(nèi)部循環(huán)方案 1.適用場(chǎng)合： 系統(tǒng)對(duì)加熱除鹽水沒(méi)有用場(chǎng)。 2.基本原理： 一、采用增加復(fù)合汽水段用以加熱 鍋爐給水等技術(shù)手段，達(dá)到提高鍋爐出 力增加噸煤產(chǎn)汽率節(jié)能增效的目的。 二二、采用增加復(fù)合汽汽段用以加熱 助燃空氣等技術(shù)手段，達(dá)到提高鍋爐熱 效率、避免空預(yù)器低溫酸露腐蝕的目的。 1、適用場(chǎng)合： 系統(tǒng)給水溫度和熱風(fēng)溫度較高，用戶需要 一定量的中、低壓蒸汽。 2、基本原理： 一、在轉(zhuǎn)向室增設(shè)中、低壓蒸發(fā)段，生產(chǎn) 中、低壓蒸汽，用以降低排煙溫度提高鍋爐熱 效率。 二、利用