三維肋片管在鍋爐換熱器上的應用研究

楊勤

摘 要：本文對一種新型的管式換熱技術進行介紹，探討其在鍋爐換熱器上的應用進情況。

關鍵詞：三維肋片管；鍋爐換熱器；應用；研究

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0157-01

我公司600MW機組額定負荷下排煙溫度為125℃，為實現超潔凈排放，需要取消原有回轉式GGH并對尾部煙氣加以利用，在達成排放指標的同時防止出現煙囪腐蝕及冒“白煙”問題。

1 技術現狀

現役機組采取的低泄漏煙氣換熱技術，是在空預器之后、脫硫塔之前煙道的合適位置通過加裝煙水換熱器吸收排煙余熱、加熱吸收塔出口的冷煙氣，以達到減排的目的[1]。但采用煙水換熱的冷卻器多使用H型翅片管換熱，雖然換熱效率較高，但是仍然存在著易腐蝕、自重大、管道泄漏后對機組影響較大的問題。

2 三維肋片管的應用優勢

2.1 高換熱效率、低泄漏率和低運行風險

三維肋片管與管箱式空氣預熱器的換熱原理類似，由于其特殊的換熱管型設計，使得其具有很強的換熱能力，能夠達到普通管式化換熱器的3倍左右，從而大幅減少換熱管的重量和布置空間，且達到旋轉式GGH的換熱效果，滿足原煙氣與凈煙氣直接換熱。同時無需使用中間水媒介，在設計上能夠滿足高換熱效率、低泄漏率和低運行風險等幾方面的要求。

2.2 腐蝕

在防止腐蝕方面，由于三維肋片管內外部分別通過原煙氣和凈煙氣，實現了原煙氣的含硫物質和凈煙氣的水分隔離，含SO2、SO3較多的原煙氣不接觸凈煙氣的水分、而含水的凈煙氣不接觸原煙氣的SO2，大大降低了SO2、SO3與水結合成酸液的風險。

2.3 磨損

將換熱器設計在電袋除塵器之后，這部分煙氣的含塵量已降到10mg/Nm3，煙塵量大大降低，同時在換熱管箱前三排采用普通換熱管加防磨護瓦的形式布置，進一步降低煙塵的磨損影響[2]。

2.4 泄漏

三維肋片式氣氣換熱器對于中間水媒介的鰭片式換熱器有極大優勢。一旦發生泄漏，水媒介的換熱器漏水，會引起整個系統停運；而三維肋片式氣氣換熱器因為內外均是煙氣，可以保證系統繼續運行，根據超潔凈排放指標和我公司煙氣參數計算，我公司煙氣換熱器的泄漏率只要控制在1%以下就可以滿足環保要求。統計三維肋片式氣氣換熱器大約4000條換熱管，按照1%計算是40條管，意味著三維肋片式氣氣換熱器可以在40條換熱管泄漏的情況下繼續運行，而水媒介換熱器只要一條管泄漏就不能保證運行，三維肋片管式換熱器優勢十分明。

2.5 節能

三位肋片管式換熱器無需使用轉動機械驅動，亦無需抽取熱值較高的汽水媒介，完全利用鍋爐煙氣余熱，對比轉動式及中間媒介式換熱器最為節能。

2.6 用材重量

三維肋片管內外流通的介質均為煙氣，相對于水媒介換熱器承壓要求更低，因此管壁更薄，介質重量更輕，設備總體重量也可以達到最輕[3]。以我公司單臺600MW機組為例，同樣的設計條件和設計要求下，三維肋片管式換熱器設備凈重為380t，而水媒介換熱器設備凈重達到550t以上。

3 三維肋片管安裝布置

3.1 安裝簡便，對原系統改動不大

以我公司的安裝布置為參考進行設計，三維肋片管式換熱器設計要求將脫硫塔入口煙溫由125℃降低至85℃以下，將煙囪入口煙溫由47℃升高至80℃以上，煙氣側總阻力不大于1200Pa。在滿足次設計要求的前提下，僅需將2臺三維管式換熱器布置在原回轉式GGH鋼架上，每臺設備尺寸為16972x5720x7976mm，采用模塊式管箱設計。進出口的煙道僅需做相應改造和導流設計，即可以與原有煙道連接，對流場進行模擬，布置方式均滿足氣流均布要求。

3.2 新增設備少

在取消旋轉式GGH以后，原有轉動設備全部取消，包括原GGH驅動裝置、原沖洗水泵、低泄漏風機和吹灰系統。新增設施為聲波吹灰系統和一套再循環風系統，以用于清除換熱器積灰和用于啟動時的凈煙氣預熱，其余監測測點均可利舊。聲波吹灰汽源使用原GGH蒸汽吹掃汽源，運行中無需維護，再循環風機功率為55KW，抽取部分熱段凈煙氣返回凈煙氣入口進行預熱，整體系統簡化，安裝便利。

3.3 對于設備基礎及鋼結構的要求

三維肋片管式換熱器設備重量為380t，煙塵載荷30t，煙道改造、介質載荷以及樓梯平臺增設后重量增加100t，總安裝總量510t，而原旋轉式GGH鋼結構及基礎能夠滿足650t的承載，原承重結構完全能夠滿足安裝需求。事實上，由于三位肋片管式換熱器重量上的優勢，我公司在超潔凈排放改造中設計中，考慮將低溫省煤器系統的部分承重放在三維肋片管基礎上，以增加其基礎的承載效率[2]。

4 結語

三位肋片管式換熱器在防腐蝕性、抗磨損性、運行可靠性、運行能耗高以及安裝投資方面均有很大的應用優勢，是一種全新的、可替代原有換熱方式的高效、可靠的換熱器。同時由于其在換熱設計上的先進性，其在安裝中也更為簡單、方便。

參考文獻

[1]孟治國，康俊遠.高性能三維外肋片犁削加工的關鍵技術研究[J].制造業自動化，2013，35（6）：17-18.

[2]宋香娥.蒸汽腔型熱管散熱器三維瞬態熱分析[J].工業安全與環保，2016，42（3）：92-95.

[3]張縵，吳海波，孫運凱，等.大型循環流化床鍋爐外置換熱器運行特性分析[J].中國電機工程學報，2012，32（14）：42-48.