銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收技術研究

蔣明慶

（濱南采油廠注汽大隊，濱州 濱城 256600）

鍋爐作為銅冶煉廠主要的生產設備，其運行的正常與否，關系到整個系統的運行以及經濟效益的產生。冶煉專用的注汽鍋爐，對金屬冶煉質量影響占有至關重要的作用，對于銅冶煉廠鍋爐余熱回收技術進展開了相應研究使鍋爐運行的熱效率達到設計值起到節能效果，并且對經濟的產生有明顯提高。

1 銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收技術研究

注汽銅冶煉廠鍋爐的熱效率如何提高是關鍵，對于排煙熱損失是重要環節，對于銅冶煉廠鍋爐的實際數據進行計算得出空氣過剩指數，來確保熱效率的最高排煙溫度。通過降低鍋爐排煙的溫度，使得鍋爐熱效率提高，通過進行鍋爐煙氣余熱回收技術，煙氣余熱回收利用的技術在設置排煙溫度的時候，通常都會選擇鍋爐煙氣過高的露點,因為要具有耐腐蝕性，防止換熱器因為低溫導致酸腐蝕,這樣會出現煙氣汽化潛熱的浪費[1]。

（1）煙氣預熱預熱空氣時對于熱效率有一定的影響，但是當煙氣預熱預熱之后能夠將燃料霧化進行一定程度的改善，將爐膛的燃燒狀態進行改變，提高溫度，空氣過剩指數得到了降低標準。所以，預熱空氣對于表面散熱不會有損失，對于機械和化學未完全燃燒有所影響。

（2）煙氣余熱預熱給水對于注汽鍋爐煙氣余熱的回收熱效率也有一定影響。因為提高了鍋爐初始階段的溫度，溫差變小后銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱就會被再次利用，只要是能夠有效控制傳熱溫差的大小，煙氣余熱預熱給水就能夠降低排煙過程中的溫度，空氣過剩系數能合理運行，鍋爐熱效率能夠有明顯的升高。

以上兩種對銅冶煉廠鍋爐煙氣回收的方法對于鍋爐熱效率的影響有所不同，1和3是煙氣余熱優質的方案，雖說設計可行，但是實際操作過程中工序復雜多樣，操作控制不夠便捷，同時資金的投入比例較大，第二種煙氣余熱預熱給水的方案對于資金的投入量較小，操作方式簡單便捷，只要是相關數據正確、管理得當，就能夠降低排煙熱損失，使鍋爐內熱效率得以提高。

2 余熱參數及改造流程

在銅冶煉廠鍋爐的余熱參數確定之后才能進行后續余熱回收研究，對于可回收的余熱和排煙溫度等進行測量比較。將回收的余熱投放到余熱空氣的步驟中，在鍋爐的前端設置了風系統，后部是煙氣余熱回收系統，在進行空氣預熱的時候，對于管道的損失較大，并且資金投入過高，工序也相對復雜，運用熱鍋爐給水的方案最佳。

利用回收后的余熱進行泵前給水方案，通過余熱設置的回收裝置承壓較低，但是給水時閉管溫度如果比酸露溫度低，容易發生腐蝕現象，對于腐蝕嚴重的階段對換熱器具有較高的要求。當排煙溫度在240℃時，煙氣帶走熱量5577.7MH/h,排煙溫度到200℃時，煙氣帶走熱量4626.7MH/h,之間相差951.0MH/h(264.2kW)，也就是余熱資源量。在測試時鍋爐出力為17.7t/h，余熱量按300kW來進行計算。鍋爐絕熱燃燒的溫度是隨著燃油溫度的升高而升高的，由公式Q=F＊K＊Δt可以得知，絕熱溫度的提高使得爐內輻射換熱系數有所提高，提高了鍋爐與傳熱溫差的總換熱系數。煙氣余熱預熱燃油對于機械及化學未完全燃燒損失、降低排煙溫度更有利，同時鍋爐熱效率有所提高。煙氣余熱預熱給水有利于提高鍋爐入口介質的溫度，減小傳熱溫差，只有銅冶煉廠鍋爐入口介質的量足夠的大，進行嚴格把控。

傳熱溫差下降就在控制范圍之內，鍋爐煙氣余熱可以被再次利用。煙氣余熱預熱給水能夠對排煙溫度直接降低，與合理的過剩空氣系數相配合，鍋爐的熱效率將有所提升。

根據以上分析，煙氣余熱預熱空氣不會對傳熱溫差造成影響，是最可靠的煙氣余熱方式。由于操作資金較高、工藝復雜的原因，相比煙氣余熱預熱給水的資金較少、工藝簡單，系統操作方便快捷，對降低鍋爐排煙熱損失，做到提高鍋爐熱效率。煙氣余熱裝置是運用裝置中傳熱元件來講鍋爐尾氣和循環水內熱量進行交換，以此來達到煙氣余熱回收利用的效果，在運行過程中通過回收的熱量將銅冶煉廠鍋爐給水的預熱、站內采暖及和儲油罐進行加熱等。煙氣余熱利用裝置中傳熱管采用橫向沖刷錯列的形式運行，通過管外走煙氣和管內走水的運行方式，結構之間安排緊湊，同樣的換熱面積的換熱設備與普通光管的設備與銷釘管余熱回收裝置相比，占地面積有所增加;后續維修十分方便，銷釘管是通過整根的無縫鋼管進行制造的，每個銷釘管之間都用彎頭進行連接，維修養護比較方便；受壓元件熱應力小，整體組裝受壓元件的時候，沒有出現強制組裝的現象，不會產生組裝應力，而且設備在運行的過程中熱應力小；連續運行的過程中，銷釘管有強大的防灰防污能力，并且能夠自行除灰除污，能夠使設備長期穩定的運行，提高了效率。并且將針形管換熱器進行給水裝置，能夠調節換熱器的沖水量，操作起來方便，運行簡單，能夠很好的進行管理控制，還起到了優化節能的作用。

3 銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收利用技術現場應用情況

水側換熱的技術相比煙氣要小，利用光管結構進行傳熱單元的測換熱，有較強的耐腐蝕作用，而翅片卻達不到這一要求，還會出現灰塵嚴重造成堵塞，傳熱效果不夠。我國現有煙氣余熱回收利用的技術在設置排煙溫度的時候，通常都會選擇鍋爐煙氣過高的露點,因為要具有耐腐蝕性，防止換熱器因為低溫導致酸腐蝕,這樣會出現煙氣汽化潛熱的浪費，汽化潛熱通過水蒸汽的方式進行排放，進入大氣會造成熱污染。

隨著科學技術的發展,耐腐蝕的換熱器已經被普遍運用，同時對回收煙氣中的水蒸汽潛熱也成為了新的研究目標。當排煙溫度為55℃時的熱量回收,汽化潛熱占了總熱量的百分之九,根據排煙溫度的降低而提高的熱效率，兩種情況將使鍋爐的熱效率至少提高百分之十二。回收排煙中水蒸汽潛熱能夠供應社會需求，在經濟效益方面也能得到提高。

4 結語

本文通過利用回收銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱預熱來提高熱效率技術，選擇回收余熱預熱的方法進行具體實施，在運行中能夠有效將排煙溫度保持在200度，火用效率和熱效率都能達到合理的標準，鍋爐排煙余熱回收利用不僅可以提高熱效率,并且能保護環境,具有廣泛的使用空間。