全焊式高效换热器在锅炉废热利用中的应用探讨

1前言
　　锅炉作为电力发电企业的三大主机之一,完成了矿物燃料的化学能向蒸汽热能的转化过程。锅炉用燃煤在电力行业生产成本中占到了50%以上,在我国能源供应缺口不断增长的背景下,实现有限资源最大价值化应当成为各个企业首要的目标。但在电力行业中存在着这样的误区:各个企业重点往往只着眼于更新主要设备却忽视了貌似效果不明显但是投资效益比较大的锅炉启动调整和排污过程中的热能。2001年我们通过招标购置了3台瑞典产高效换热器用于集中供热系统中取得了明显的节能效果,根据该类设备的特点笔者认为该类换热器完全有可能在电站锅炉的余热利用上发挥重要的作用。

　　2全焊式高效换热器的特点
　　全焊式高效换热器国内首推兰州石化引进开发的板式换热器,但该设备有一个致命的弱点就是体积庞大。国外像瑞典的舒瑞普公司和丹麦的阿法拉伐公司所生产的板式换热器克服了这个缺点,体积非常之小。以阿法拉伐公司生产的换热器为例,全焊式高效板式换热器结构紧凑,可以节省相当于其他换热设备90%的占地;传热效率高,由于流道设计合理,流体可以在很低的流速下达到充分的湍流状　　态,传热系数(4000～8000ｋＷ (ｍ·℃))可以达到管壳式换热器的3～5倍,传热效率可达到98%以上,最小温差1℃,热回收率达到90%以上;采用耐酸不锈钢316为材料制作板片,解决了水中氯离子超标时的材料腐蚀问题;免维护、不渗漏,独特的设计使流体在设备内的流速提高并产生自扰动,起到了自我冲刷的效果,难结垢,一般使用3～4年后清洗一次;模块化系列化设计;体积只是管壳式换热器的10%左右;使用参数最高可达到350℃,40ｋｇ ｃｍ2,避免了其他类型板式换热器对耐温、耐压的限制。

　　3锅炉运行调整的特点
　　电站锅炉不同于工业锅炉,根据国家《锅炉安全监察规程》的有关规定,电站锅炉的炉水水质要求极为严格,水质的超标将会影响到蒸汽品质、承压部件的寿命以及汽轮机的结盐、结垢等诸多方面。为保证水质指标,在进行严格的给水水质处理、炉内加药的同时,要通过运行过程中监测炉水的浓缩倍率而后通过连续排污和定期的排污排掉部分高浓度的不合格炉水,以保证炉水水质合格。标准规定大型的火力发电厂锅炉的设计排污率一般在1%～2%之间;热电厂由于其行业的特殊性设计排污率在3%～7%之间。排污的部分炉水热值很高,现在一般发电企业都是白白排掉了。另外,锅炉在检修放水的过程中每次都会有大量的水排入了下水道,造成了水源和能源的浪费。

　　4应用方案探讨
　　方案很简单:就是利用排掉的水加热锅炉给水。在锅炉的给水系统中给水来自两个方面:一是汽轮发电机的凝结水;二是水处理车间输送的合格的除盐水。两者的初始温度均小于60℃,这两者在除氧器汇合后经过低压加热器、回热加热器、高压加热器等装置加热后达到给水的要求温度(150℃左右),这个过程中消耗了大量的蒸汽。如果采用废热加热部分给水就可以达到节省蒸汽节能的目的。另外本方案将事故状态下的和检修状态下的锅炉放水进行全面的回收。下面以3×75ｔ ｈ锅炉蒸发量的小型热电厂为例介绍一下运行方案(见图1)。

　　5投资效益比的分析
　　从图1可以看出该方案投资少,系统简单。我们以上述3×75ｔ ｈ热电厂为例。排污率取5%,3台锅炉运行时间均按300ｄ计算,锅炉按Ｐ=3 82ＭＰａ,Ｔ=435℃计算(对应的炉水饱和参数为Ｐ1=4 0ＭＰａ,Ｔ1=250℃)。换热器的热效率设定为90%。通过查阅饱和水的焓熵图可知:排污水的焓值ｈ1=1087 5ｋＪ ｋｇ。根据换热器的低温差传热的特点我们设定排污水经换热后的温度为60℃,对应的焓值ｈ2=251 46ｋＪ ｋｇ。每年回收的热量Ｑ=总的蒸发量×排污率×(ｈ1-ｈ2)×热效率。即:Ｑ=3×75×24×300×0 05×1000×836 04×0 90=60944 4ＧＪ。折合标准煤2300ｔ ａ。如果折合收益的话,因为是废热回收,热源的成本已经包含在企业成本以内,因此回收的热量的成本只有基础投资和运行中的电费。按现有的热价(21.69元 ＧＪ)计算回收的收益为:21 69×60944=132 19万元 ａ。基础投资(换热器、阀门、管道、热水泵)不超过15万元,使用年限不小于3年。由于配置的热水泵容量不大于7.5ｋＷｈ,在电价为0.45元 ｋＷｈ的基础上年耗电折合24300元,年可节约120余万元。至于炉水回收根据我公司的经验,每台锅炉年事故考虑3次,这样通过计算每年可以回收炉水800余ｔ。由此可见节能和创收的前景相当广阔。

　　6结论
　　根据以上的分析,小型的热电厂年创利润已经相当可观,我们可以算一算在大型的电站锅炉上如果能充分利用的话,每年的节约将会是以千万元计。在电力行业改革日趋深入的背景下,节能创收一定能引起各企业的关注。