淺談集中供熱熱水鍋爐節能器的優化設計

劉 寧

天科泰瑞檢測（天津）有限公司

正文：

一、集中供熱熱水鍋爐所用節能器普遍存在的問題

結合各方面的技術資料，就供熱鍋爐運行中的實際運行情況，發現大部分在用的燃氣鍋爐所用節能器運行中普遍存在的以下幾個方面的問題，直接影響著鍋爐的安全運行和運行成本。

本文以14MW燃氣熱水鍋爐為例，對節能器的優化設計的必要性予以論述。

1、鍋爐原有的節能器布置不合理，大部分鍋爐經過1～2個供暖期的運行，節能器所用肋片管出現腐蝕嚴重，肋片幾乎腐蝕爛掉難以清除，鐵銹將煙氣通道堵塞，使得節能器的受熱面積大量減少，實際上又恢復到無節能器的狀態在運行，導致鍋爐的排煙溫度偏高，鍋爐效率較低，燃料消耗量增加，運行成本大幅度地提高。

2、節能器受熱面未采取防腐處理措施。

3、由于節能器一體式，不能在停爐后拆分，無法對受熱面進行清理和保養。

4、煙氣阻力增加，耗電量增加。

5、天然氣燃燒所產生的熱量大部分有熱水鍋爐吸收，進入節能器前的煙氣為高溫煙氣（無節能器時的煙氣溫度通常＞150℃），不會產生冷凝水，不會對鍋爐產生危害。但是煙氣進入節能器后，經過換熱使得煙氣溫度進一步降低，就會產生冷凝水，冷凝潛熱就會釋放出來，這部分熱量被節能器吸收，就會提高鍋爐熱效率；同時低溫冷凝水又會對節能器產生腐蝕作用，而且空氣中含有一定的灰塵，運行中它可以吸附在肋片之間，經過時間的聚集，使得肋片管嚴重堵塞，若不能在每個采暖周期后進行及時的保養維護，就會出現肋片腐蝕脫落，堵塞煙氣流通通道影響煙氣的排放。

①造成煙氣阻力增加，鍋爐的鼓風機的耗電量增加；

②受熱面堵塞使得換熱面積減少，起不到肋片管的換熱效果，此時鍋爐的排煙溫度又會大幅度的提高，從而使得鍋爐熱效率降低，使得鍋爐失去了節能器換熱能力，在此工況下運行，排煙溫度可高達150℃，鍋爐熱效率僅為92.6%，燃料消耗量約為1490NM3/h。

二、節能器的優化設計

1、節能器是一種煙氣冷凝回收裝置。煙氣在節能器內橫向沖刷肋片管，通過受熱面吸熱，使得煙氣溫度降低。

2、模塊式節能器就是將傳統的節能器設計成若干個單元進行組裝，使其外形美觀，結構緊湊，體積小，降低設備投資，安裝、便于停爐檢修。

3、模塊式節能器采用螺旋翅片管為換熱元件，其熱效率高，節能效果顯著。

4、節能器由4組對流管束組成，每組對流管束由2根立式φ108×4.5的集箱與60根φ42×3的翅片管組成，翅片管錯列放置，便于冷凝水及時向下流動，大大地降低了冷凝水存留在翅片上的停留時間，能夠降低對翅片的腐蝕速度。

5、本節能器結構布置4組對流管束，在鍋爐運行中由于會產生大量的冷凝水，對節能器的對流管束造成低溫腐蝕，必須采用不銹鋼或者ND鋼材質。

6、設計成模塊式便于在非供熱季節對每組對流管束進行徹底的維護和保養，重新對節能器的翅片管進行防腐處理，使之恢復到全新狀態，保證鍋爐高效節能。

7、模塊式節能器因為經過了特殊的防腐處理（肋片管經過嚴格的防腐處理，耐低溫腐蝕），具有耐低溫腐蝕能力，而且在每個采暖結束后可以對其進行保養維護、清理肋片間的灰塵，并對其作防腐處理，使得節能器的受熱面永遠處于潔凈的狀態，不會對節能器造成損壞，大大地延長了節能器的使用壽命。節能器完好會集中供熱行業帶來的好處有：

①能夠發揮高效換熱能力，降低鍋爐排煙溫度。有關資料顯示：當排煙溫度84℃，進水溫度50℃時，冷凝率只有0.08；當排煙溫度74～83℃，進水溫度40～45℃時，冷凝率0.3～0.17；當排煙溫度60℃，進水溫度30℃時，冷凝率0.46。使用模塊式節能器，鍋爐每年都能保持節能器處于完好狀態運行，若回水溫度為45℃，煙氣溫度一般均能降低到70℃，鍋爐煙氣中有20%水蒸氣冷凝，每立方米天然氣還可多回收潛熱761 KJ/NM3。每立方米天然氣可多回收煙氣顯熱1700KJ/NM3，在不考慮冷凝潛熱的回收的情況下，鍋爐熱效率可提高3.7%；達到96.3%，燃料消耗量約為1433NM3/h。由此可見，能夠始終保持節能器的完好，可保證鍋爐能夠達到高效節能運行，不考慮冷凝潛熱回收僅顯熱回收就可節約燃料57NM3/h，節能器改造后，僅因節約燃料費一項就可在1年內即可收回投資成本。若考慮回收的潛熱，鍋爐熱效率可達到98%以上，節約的燃料更多。

②煙氣阻力減小，節約風機的耗電量；

③水阻力較小，大大地減小了循環水泵所需要克服的系統阻力，從而降低循環水泵的耗電量；

8、節能器安裝時設置了冷凝水收集器，這樣可以保證產生的冷凝水不會回灌到燃氣鍋爐。節能器經過換熱后煙氣產生的冷凝水由底部流到集水管中，然后排放到安全地點，如鍋爐房內的排水溝，避免造成二次污染。

三、熱效率與耗氣量的計算

熱水鍋爐供熱量：Q=14000KW

天然氣低位發熱值：Qdw=36533KJ/NM3，

節能器進口煙溫150℃，

節能器出口煙溫68℃，

過量空氣系數α=1.15

化學不完全燃燒損失q3=0.5%

機械不完全燃燒損失q4=0

散熱損失q5=1%

排煙損失q2=(100-q4)×100=5.9%

鍋爐熱效率η=100- q2- q3- q4- q5=92.6%

2、鍋爐排煙溫度在68℃時

排煙損失q2=(100 -q4)×100=2.23%

鍋爐熱效率η=100-q2- q3- q4-q5=96.3%

四、結論

綜上所述，將熱水鍋爐節能器設計成模塊式結構，對集中供熱的運行成本的降低有顯著的效果。