新型連續排污擴容器

李明君

在國內水泥窯余熱電站中，鍋爐汽包的連續排污水經連續排污擴容器進行膨脹擴容后，其二次蒸汽送至除氧器進行輔助除氧，這部分蒸汽熱量通過加熱給水得以利用。連續排污擴容器排出的二次污水被送至定期排污擴容器后就近排放到排污降溫池。這部分污水含有較高熱量，長時間運行會造成較大程度的能量損失。鍋爐排污系統如圖1所示。

1 采用外置連續排污換熱器進行余熱回收

針對鍋爐連續排污水排放所造成的能量損失的問題，國內一些水泥窯余熱電站采用外置一臺連續排污換熱器回收鍋爐連續排污水余熱，熱力系統見圖2。

圖1 鍋爐排污系統

圖2 連續排污換熱器排污系統圖

該系統通過單獨設置一臺換熱器，將鍋爐連續排污水冷卻降溫后送至定期排污擴容器，這部分熱量用于加熱化學補充水。該方法需要單獨采購一臺連續排污換熱器，并預留換熱器及其連接管道布置空間，系統相對復雜。單獨設置的外置換熱器不僅存在一定的散熱損失，也增加了部分成本。

2 新型連續排污擴容器（帶換熱管束）

針對以上問題，我公司設計了一種新型的連續排污擴容器，換熱器內部設置有換熱管束，用于加熱化學補充水，加熱的補充水就近送至除氧器，排污系統如圖3所示。

圖3 新型連續排污擴容器排污系統圖

該方法通過在連續排污擴容器內部設置換熱管束，在加熱化學補充水的同時，可以降低排污水溫度，冷卻后的排污水進入定期排污擴容器。該方法在回收余熱的同時，相對于外置連續排污換熱器方案，不需要單獨設置換熱器，簡化了排污系統，節約了用地，并且在一定程度上降低了投資。另外，換熱管束設置在擴容器內部，相對于單獨設置換熱器，減少了設備的散熱損失。連續排污擴容器出口的排污水溫度降低，低溫污水經過定期排污擴容器可直接排至廠區排污系統，無需再單獨設計排污降溫池，一定程度上減輕了蒸汽污染。

3 設計改造計算

以國外某水泥廠電站為例，對其連續排污擴容器進行設計改造計算。該電站為一爐一機配置，即一臺高溫高壓蒸汽鍋爐配套一臺純凝發電機組，電站系統具體參數如表1所示。

表1 電站熱力系統主要參數表

系統鍋爐連續排污率約為3%，其排污及補充水系統各項參數如表2所示。

表2 排污、補充水系統參數表

計算換熱水量：

計算傳熱面積：

式中：

Gb——換熱水量，kg/h

Qj——計算換熱量，W

c——水的比熱容，kJ/（kg·℃），按照4.2kJ/（kg·℃）

t1——供水溫度，℃

t2——出水溫度，℃

Δtp——對數平均溫差，℃

F——傳熱面積，m2

1.1——富余系數

K——傳熱系數W/（m2·℃），按照管殼式換熱1 100W/（m2·℃）

計算結果見表3。

表3 連續排污擴容器熱力計算結果

根據傳熱計算結果，對連續排污換熱器進行設計。

考慮設備加工及安裝方便，換熱器采用管殼式結構，在原先連續排污擴容器外形結構的基礎上，在其內部設置換熱管束，化學補充水自下而上進入換熱管道，經殼側進入的排污熱水加熱后，由設備頂部送出。考慮鍋爐排污水具有一定的腐蝕性，換熱管束采用不銹鋼制作，并且擴容器的頂部和底部采用法蘭連接，長時間運行后，可以對其內部管道進行更換，方便維護。新型連續排污換熱器見圖4。

改造后的連續排污擴容器設備主要尺寸見表4。

4 結語

在現代水泥窯余熱電站中，鍋爐的連續排污水直接排放，造成了大量的熱量損失。針對該問題，對鍋爐連續排污系統采用新型連續排污擴容器，可以回收鍋爐連續排污水的余熱，用于加熱化學補充水。經過理論計算，對于一臺180t/h的高溫高壓蒸汽鍋爐，應用該設備后可以產出約7.9t/h的80℃熱水。這部分熱水可就近向除氧器提供補充水。

圖4 新型連續排污擴容器排污系統圖

表4 連續排污擴容器機械尺寸

按照電站年運行8 000h，鍋爐產熱水效率90%計算，加裝新型連續排污擴容器后，每年可節約標準煤：1 824 900kJ/h×90%×8 000h÷（29 307kJ/kg×1 000）=448t，節能效果顯著。

新型連續排污擴容器可將鍋爐連續排污水冷卻至約85℃，冷卻后的排污水可送入定期排污擴容器，然后直接排入廠區排水系統。

另外，新型連續排污擴容器相對于單獨設置連續排污換熱器有以下優勢：

（1）換熱管束設置在連續排污擴容器內部，節約了用地。換熱管束端部和設備端蓋之間采用法蘭連接，方便日常運行檢查及維護。

（2）相對于單獨設置換熱器，由于換熱管束和連續排污擴容器合并，可減少設備額外的散熱損失。■