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1、复合相变换热器回收CFB锅炉烟气余热复合相变换热器余热回收技术与装置（FXH）是一种用于低温排烟热源回收 的装置，采用复合相变换热器（FXH）回收CFB锅炉尾部烟气余热，加热自来水， 热自来水供外用户，锅炉排烟温度将从150155 C降低至115 C,改造静 态投资回收期约为1.69 a; FXH的进口烟气温度不宜超过155 C,所选燃煤的 烟气露点温度在94.3 C较适宜，“最大幅度”有效地进行降温节能、提高热效 率和防腐能力。在锅炉各项热损失中，排烟损失占锅炉总热损失的比例最大。在高参数锅 炉中表现更为明显，排烟损失占锅炉总热损失的比例占7080%，甚至更高。其 经济性直接影响着生产效益。
2、兴化热电有限公司拥有2台UG 75/9.8 -M型 CFB锅炉，锅炉的设计排烟温度为140C，但日常运行时该值为150155 C, 这势必降低了锅炉的经济性。目前，回收烟气余热的方法主要有以下2种：一种是采用热管技术，但热管存在长时间使用易失效的问题，替换和更新 所需费用高，经济性差；另一种是采用吸收式制冷机集中供冷技术，但该方法实施难度较大，涉及 面广，并存在间歇性、不能常年运转的问题。通过与力合公司合作，我们采用力 合复合相变换热器（FXH）技术回收锅炉尾部烟气余热，加热自来水，有效降低 锅炉排烟温度，提高锅炉的经济性。1.复合相变换热器1.1. 工作原理通过优化设计构造成一个相互关联的结
3、构化的整体，充分利用气（化）液（化）间“两相同向流动”、“汽液相变换热”、“工质自然循环”，将气化潜热与 液化潜热交替进行，在2243kJ / kg高效率的热量级的高性能的传热。在换热平 均温差20度时，与传统的烟气横掠列管换热的气气换热器的20 kJ / kg20C 换热能力相比，具有102以上的量级性的传热特性，用软化水相变潜热传递热量， 在热管下端面加热,水吸收热量汽化为饱和蒸汽，在一定的压差下上升到热管上 端面，向外释放出热量，并凝结成液体，饱和水经汽水分离器回到受热段，并再 次汽化，往复循环，完成了把热量从高端传向低端的单向导热。FXH具有换热管 束壁温整体均匀、可控可调，避免低温腐
4、蚀，最大限度降低排烟温度的优点。工作原理是上下换热器通过气水分离装置连通，饱和蒸汽和饱和水在密闭系统内 自然循环。下部换热器吸收锅炉尾部烟气余热，形成饱和蒸汽，上部换热器放热， 饱和蒸汽相变成饱和水。由中央控制单元PLC集中控制，使上换热器冷却速率与 下换热器吸热速率平衡，饱和蒸汽与饱和水自然循环达到平衡，壁温在1.64倍 大气压力下保持115C恒定不变。调整冷却速率与吸热速率平衡点，即可在一定 范围内调整壁温12复合相变换热器技术主要特点作为一种涉及“设计原理”变更，高效可靠的原创性节能技术，复合相变换 热技术有如下主要特点：(1) 节能：能够在锅炉的设计和改造中，大幅度降低烟气的排放温度，
5、使大 量中、低温热能被有效回收，产生十分可观的经济效益；(2) 防腐：在降低排烟温度的同时，保持金属受热面壁面温度始终高于酸露 点，从根本上避免了结露腐蚀和由此发生的堵灰，大幅度降低设备的维护成本；(3) 保证换热器金属受热面最低壁面温度处于可控可调状态，使复合相变换 热器具有相当幅度的调节能力，使排烟温度和壁面温度保持相对稳定，并能适应 锅炉的燃料品种以及负荷的变化；(4) 节能是最大减排；(5) 在保留热管换热器具有高效传热特性的同时，通过适时排放不凝气体 有效解决相变换热器可能出现的老化问题，大大延长设备的使用寿命。13复合相变换热器应用引用强化传热目前锅炉的烟气酸露点温度为90C,年运
6、行时间在7500 小时左右，使用一般热管换热，排烟温度为150C。从原锅炉工艺设计方面来讲， 由于受传统设计理念的影响，如果锅炉排烟温度155C时(若进口风温20C)， 其空预器冷风进口端的换热器壁温大约87.5C，则低于计算酸露点94.3C。如 进一步降低锅炉的排烟温度并保证目前空预器的管壁温度不低于烟气露点，采用 传统技术是无法做到的。复合相变换热器余热回收技术成功地解决了锅炉低温排烟温度难以降低的 世界性难题，是中低温热源利用上的一次世界性突破，复合相变换热器适用于气 -气、气-液各种热交换形式，广泛适用于冶金、石油、化工、电力等各种行业的 空气预热器、煤气预热器、预热锅炉、热风炉工业窖
7、炉等设备中。2锅炉烟气余热的回收利用2.1. 技术方案在原锅炉烟气系统尾部水平段，即除尘设备之前水平烟道加装一台复合相变 换热器（FXH ）吸热段。其作用为：加热自来水。相变换热器的最低壁面温度设定在100C （高于烟气酸露点94.3C）,将排烟 温度从155C降低到115C，回收热量用于将流量为24.55t/h的自来水从20C 加热到80Co80C24.55 t/h送至热水罐图2-1随着锅炉负荷的变化以及冬夏送风进口风温的变化都将使换热器最低壁面 温度和排烟温度发生变化，极有可能造成低温腐蚀的严重后果。我们可以通过旁 通自控阀自动调节水量来控制最低壁温和排烟温度，从而适应锅炉负荷和气温的 季
8、节性变化。2.2. 余热回收设计算参数依据烟气余热利用加热空气的方案，经过对换热设备的计算，主要设备的设计结果汇总见下表：序号参数单位数值1烟气流量Nm3/h1161922相变换热器入口烟气温度15053相变换热器出口烟气温度C1154相变换热器入口水温C205相变换热器出口水温C806相变换热器水流量t/h24.557相变换热器最低壁面温度C1008烟气侧阻力Pa3502.3. 节能效益计算表根据以上参数，计算节能效益汇总见下表：2.3.1.回收热量1）锅炉运行原排烟温度为155C，经改造，尾部排烟温度为115C，此区间烟 气降温幅度为40C。回收热量QV xp xC xAT“116193x
9、1.295x1.09x(155- 115)x0.95Q = gg pg= 1731.24(kw)36002)等效节约标煤量3600c 860 x Q x HR 860 x 1731.24 x 7500“、G = 1833.6& / y 丿c Qp x n7000 x 0.87kn =87%，为锅炉效率；k860大卡/（千瓦时）为单位转换系数;HR为设备每年运行时数，为7500小时。3)二氧化碳减排量NCO2“ G xC xM1833.6x0.3323x44 i12N =一 ar CO2 = 22341CO 2MC4)二氧化硫减排量NSO2G x S x M 1833.6 x 0.01x 64c
10、 ARSO2 = 36.7MS232被加热工业水流量NSO 232工业水从20C被加热到80C，水温上升幅度为60CoQ x 36001731.24 x 3600=24.55(t)p x C xAt 1 x 1000 x 4.23 x 60w pw2.4. 风机和水泵增加的能耗1）增加回收余热设备会增加阻力，根据设备固有参数，本项目烟气侧增加 了 350Pa的阻力损失，但由于排烟温度降低使引风机入口体积流量减少可抵消流 阻约220Pa，故实际增加绝对烟气流阻为130Pa。烟气阻力增加130Pa，引风机增加的能耗P为：yP 二 川 X V = 130 X116193 X (273 +115)二侶
11、(kW ) y 3600 x n x 10003600 x 0.75 x 273 x 1000y2) 给水泵增加能耗：=2.67(kW)门 q gH 24.55 x 9.8 x 30.0 P vb 耳0.75 x 3600b3）增加的年总耗电量E为:E = （P + P ） x HR = （7.95 + 2.67） x 7500 = 79650 （千瓦时丿y b4）厂用电按照0.4元/千瓦时计算，由于电耗增加造成的费用为:79650 x 0.4 /10000 = 3.2(万元 /年)5）全年热水产量S为：S = S X HR = 24.55 x 7500 = 184125 （吨）2.5. 方案
12、效益总结通过上述分析，应用复合相变换热节能技术后，回收锅炉排烟余热，在保证 尾部受热面不发生腐蚀的情况下，锅炉排烟温度可由155C降至115C，利用一 台90t/h锅炉的排烟回收余热，可年节约成本费用为491.65万元，不含建设期 （建设期为50天）的投资回收年限为829.5/491.65 = 1.69 （年），具体方案效 益见下表。下表方案效益总结表序号指标单位万案备注1锅炉热效率提高量%32年运行时间小时7500用户提供3年回收热量千瓦1731.24设计值4年节约标煤量吨1833.65年产热水量吨184125设计值6年经济效益万元515.55吨热水价格按照28兀/吨7年增加耗电量度-796
13、50设计值8年增加能耗万元-3.2厂用电按照0.4元/度计算9设备维护费万元-20.7取设备总投资的2.5%10年实际经济效益万元491.6511设备总投资万元829.512投资回报期年1.693.综合评价在FXH的设计原则中，换热管壁温的取值为在烟气露点温度(Tld)的基础 上加510 C,锅炉排烟温度则为换热器壁温加1015 C。本方案综合评 估：(1) 降低企业成本方面：通过上述分析，应用复合相变换热器节能技术后， 回收锅炉排烟余热，在保证尾部受热面不发生腐蚀的情况下，锅炉排烟温度可由 目前的150C降至115C，锅炉回收的热量为1731.24kw，每年锅炉节约的标煤 达 1833.6
14、吨。(2) 技术方面：复合相变换热新技术是目前国内外处于领先水平的一项新型 专利技术。余热利用装置的设计、制造和安装严格遵循国家有关标准，根据不同 的等级要求，可申报当地技术质量监督部门审查和备案。由于金属壁面温度处于 可调、可控状态，复合相变换热器能够在相当大幅度内，适应煤种以及传热负荷 的变化，有效避免了低温腐蚀和灰堵现象，设备的使用寿命长。该装置采用自动 控制，不需要人为干预，所用电气控制、电机等设备均采用国家节能产品，运行 管理简单可靠。(3) 投资风险方面：由于我公司采用的复合相变换热技术与装置是通过国家 级鉴定并被列为国家级重点新产品，荣获原国家经贸委“九五”国家技术创 新优秀项目
15、奖，技术是成熟可靠的。(4) 安全方面：在锅炉尾部增加余热利用装置，安装的换热器属于独立设备， 没有与原锅炉的本体、给水加热系统、控制系统等连锁，系统静态运行，对实际 运行不产生非安全问题；装置本体超温等有报警和采用自动控制泄放装置。节能优化设计的热力管道设计、施工等均遵循压力管道有关规范和标准，以 确保节能优化设计的热力管道的运行安全；余热利用装置不属于压力容器，但该 装置的设计、制造和安装严格遵循国家有关压力容器标准，并可报当地技术质量 监督部门审查和备案。(5) 环保方面：锅炉排烟余热利用后，锅炉的燃烧系统和燃烧方式不变，因 为节约燃料，大气污染物排放浓度因节煤而减少。锅炉产生的烟气污染物浓度不 变，但
