鍋爐尾部煙氣余熱在除塵過程中的利用

文 // 齊欣 謝正武 蔣宏利 中節能科技投資有限公司

電站鍋爐的除塵方式通常采用電除塵或袋式除塵，無論是袋式除塵器還是電除塵器，在除塵器開始投入運行期間都很容易發生內部結露現象。除塵器內部結露的原因主要是由于在啟動初期除塵器內部結構件的溫度低于煙氣的露點，當煙氣接觸這些低溫表面時，煙氣中的水蒸氣就會在低溫表面凝結形成水滴，產生結露現象。結露現象發生后，水滴會與鍋爐煙氣中的灰粒或除塵器內部已分離下來的灰粒結合形成泥漿，泥漿的形成不但會引起灰的板結、結塊，影響灰的輸送和流動性，還會影響除塵器的安全運行；對于袋式除塵器，會引起濾袋的阻力在短時間內急劇上升，不但造成引風機電耗急劇增加，還會嚴重的影響鍋爐的正常運行，同時還大大縮短濾袋的運行周期和使用壽命；對于電除塵器，會大大降低對灰塵的捕集效率，增加除塵的電耗，嚴重的還會引起內部短路，造成重大事故。

1 鍋爐點火過程中的除塵問題

在鍋爐的點火啟動過程中，隨著點火過程的延續和鍋爐負荷的增加，鍋爐尾部煙道內的排煙溫度是逐漸上升的。在點火初期，排煙溫度相對較低的時候，為了避免煙氣直接進入除塵器內部產生內部結露現象，此時，除塵器的進口煙道閥關閉，旁路煙道閥打開，排煙流經除塵的旁路煙道通過引風機排入煙囪；隨著點火過程的延續和鍋爐負荷的增加，當排煙溫度上升到一個相對比較高的水平時，快速開啟除塵器進口煙道閥，關閉旁路煙道閥，使得大量的高溫煙氣迅速流經除塵器的內部，對除塵器內部進行快速加熱，由于此時煙氣量大、煙氣溫度水平高，所以可以在一定程度上可降低結露現象的發生。在現場通常的操作情況下，在鍋爐的點火啟動過程中，為了確保煙氣進入除塵器不會造成除塵器內部結露，當鍋爐尾部排煙溫度低于120℃時候，煙氣通過除塵器的旁路直接排放；只有當鍋爐尾部煙氣溫度高于120℃，且達到一定的流量的時候，才能直接進入除塵器，因此，這樣不但造成了點火時間長，同時還造成了很大程度上的能量浪費。

2 過去通常采取的解決措施

為了避免在鍋爐的啟動過程中，溫度相對較低的煙氣進入除塵器引起結露，目前通常的措施是采取除塵器灰斗預熱，預熱一般采用電加熱。在鍋爐啟動的過程中，煙氣進入除塵器之前，啟動除塵器灰斗電加熱裝置，對除塵器灰斗進行預熱升溫。一般情況下，當除塵器內的溫度上升到80℃以上，同時鍋爐尾部的排煙溫度達到120℃以上時，關閉除塵器旁路，打開除塵器進口煙道閥，使高溫煙氣迅速充滿除塵器，快速提高除塵器內部的溫度，避免煙氣中的水分形成結露。采用灰斗電加熱方式對除塵器進行預熱，首先存在設備故障率高、能耗高的問題；其次，由于通過對灰斗的加熱間接加熱除塵器的內部，加熱效率也相對比較低，加熱時間相對較長；另外，在加熱初期，通過對灰斗的加熱間接加熱除塵器的內部，也會造成灰斗內產生的部分水蒸氣在除塵器內的上部凝結，并不能完全消除除塵器內部的結露現象。

3 除塵器預熱新方法

本文介紹一種利用鍋爐點火升壓階段的向空排汽含有的熱能對除塵器進行預熱的方法。首先設計一種除塵器預熱的裝置，由循環風機、暖風器、除塵器循環加熱風道和相應的控制閥門等設備構成。為了避免點火階段鍋爐尾部的排煙直接進入除塵器會引起除塵器內部結露，通常需要對除塵器進行預熱，根據實際經驗，一般需要把除塵器內部預熱到80℃以上，同時煙氣溫度達到120℃以上時，才允許大量煙氣迅速流通除塵器內部，這樣可以基本上避免除塵器內部結露現象的發生。在通常的條件下，電站鍋爐在點火升壓開始直至汽輪機帶小負荷的期間內，汽包產生的蒸汽在向空排汽閥的控制下通過排汽管道直接排向大氣，蒸汽中含有的大量熱能被白白的浪費掉。采取利用鍋爐點火階段的向空排汽含有的熱能對除塵器進行預熱，不但可以有效地避免鍋爐點火階段造成的除塵內部的結露，還可以節約能源。

鍋爐啟動過程中產生的溫度較高的蒸汽經向空排汽支管引入到暖風器中的蒸汽凝結放熱段，除塵器內的空氣通過循環風機的作用，流經暖風器中的空氣吸熱段，在暖風器內完成蒸汽的凝結放熱和空氣的吸熱升溫過程，升溫后的空氣被送入除塵器的進口，然后流經除塵器的內部，逐步加熱除塵器的內部組件。在除塵器內部放熱降溫后的空氣，從除塵器出口流出，然后通過循環風機，再次進入暖風器中的空氣吸熱段進行吸熱升溫，進而完成對除塵器內部預熱的整個熱空氣的循環過程。暖風器中蒸汽凝結放熱后產生的凝結水，經過凝結水疏水管排至疏水箱，對凝結水進行回收利用。熱空氣的整個循環流程流經除塵器出口煙道、循環風機、暖風器中的空氣吸熱段、除塵器進口煙道、除塵器內部等相關設備。由于采用循環空氣流經除塵器內部逐漸加熱的預熱方法，因此，加熱更均勻，加熱效率比較高，熱能利用率也比較高。同時，由于采用除塵器內部空氣的循環加熱的方法，因此在對除塵器內部的整個加熱過程中，不會產生除塵器內部結露的現象。

為了提高加熱效率以及提高熱能的利用效率，采用除塵器內的空氣的循環加熱技術，為了實現空氣的循環加熱以及防止煙氣泄露到循環空氣中，在除塵器出口的煙道上設置有除塵器出口煙道閥門。為了實現除塵器內空氣的循環加熱，暖風器安裝在除塵器的循環加熱風道上。

為了維持原鍋爐向空排汽系統的完整性，保持原向空排汽通道的暢通性，實現暖風器的檢修方便，暖風器的蒸汽側的管道進口設置在鍋爐向空排汽閥前的排汽管道上。鍋爐點火階段產生的蒸汽通過排汽支管流經暖風器對除塵器進行預熱，待除塵器預熱階段完成后，再關閉排汽支管閥門。

為了更加有效地實現鍋爐啟動初期產生的蒸汽對除塵內的空氣的加熱，采用熱管式暖風器。熱管式暖風器相比于一般通常采用管式暖風器的優點是：首先，熱管式暖風器的傳熱系數和換熱效率比較高，結構緊湊，體積小；其次，熱管式暖風器的抗腐蝕能力和安全運行的性能比較好；最后，熱管式暖風器能夠更加有效的避免蒸汽和空氣的交混和泄漏。

4 節能效果

目前，常用的除塵器預熱方式采用灰斗電加熱，電加熱的功率一般在幾百千瓦，通常電廠鍋爐啟動點火的時間在3個小時以上，采用利用鍋爐生火排汽對除塵器進行預熱的方法和裝置，不但可以提高加熱效率，節約電能，縮短加熱時間，還可以大大減少除塵器內部結露的風險，延長除塵的使用壽命。

5 結論

（1）利用鍋爐點火階段排放的蒸汽熱能對除塵器進行預熱，節約能源。

（2）采用除塵器內部空氣循環加熱技術，提高加熱效率和熱能的利用率。

（3）消除鍋爐在點火階段可能出現的除塵器內部結露現象。

（4）結構簡單，工程實施容易。