复合管在燃油锅炉烟气余热回收中的应用

复合管在燃油锅炉烟气余热回收中的应用

1复合管余热回收技术1.1复合管工作原理复合管是1种高换热性能的传热元件，热效率达95%以上。它是由两根同心内外管组成的个复合管（即径向热管，简称为“复合管”，在内外管之间还有一薄壁同心管组成热管内部工作液体循环通道。当外部不均匀温度场对外管壁辐射加热时，同心热管内部的工作液体（液态金属）将由于内外壁温差而形成气液两相流循环03.内管壁将形成等温管壁，其温度取决于热管内的循环两相流的温度，沿管长的温度示意见。

　　复合管沿管长温度示意Fig.注：-外管壁温度；t2-热管内循环工作介质温度；1.2复合管换热器复合管是种高换热性能、高安全性能的传热元件，非常适合应用在一侧为大流量，低压力降；另一侧为小流量，高压力降或者类似的完全不对称的流体换热场合。常规的换热设备一般都是―次间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流过，如管壁或器壁有泄露，则将造成停产损失。复合-11-17；修改稿收到日期：2013-02-15.：童立明（1977 -），工程师，从事石油储运工程建设和设备管理10余年，现任中化兴中石油转运（舟山）有限公司管余热回收器则是多层真空紊流传热，不存在管内超压。复合管余热回收器有以下特点：换热效果佳，传热效率高，具有良好的防腐蚀能力，安全可靠性高，其安装及结构布置灵活，使用寿命长，维护简单成本低，投资回收期短。复合管余热回收器与其它换热器的对比见表1.项目复合管余热回收器热管余热回收器管壳式换热器工作原理它是由两根同心内外管组成的―个复合管，在内外管之间还有一薄壁同心管组成热管内部工作液体循环通道热管的一端为蒸发段（加热段），另端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段管程为烟气，壳程为加热介质（水），依靠管壁传递热量。材质一般为铸铁管或碳钢管，俗称“省煤器”

　　换热类型汽液二相换热，为二次间壁换热管壁换热，为一次间壁换热换热效率，95 60左右适合加热介质类型气液式热交换气-气式热交换500C以上的高温热交换承压情况水箱侧不可承压，常规设计压力不可承压泄露情况换热管为内外双层真空相变传递热量，不易发生泄漏装置蒸发段与冷凝段之间由隔板进行连接，长期运行易发生泄漏易发生泄漏现象腐蚀情况汽液相变传递热量，壁温可控制在露点温度之上，不会发生腐蚀现象汽液相变传递热量，壁温可控制在露点温度之上，不会发生腐蚀现象壁温不可控制，易发生腐蚀现象设备体积及安装情况体积较小，可以水平、立式或倾斜安装体积适中，只能水平放置安装体积较大，安装不方便使用寿命/a表1复合管余热回收器与其它换热器的对比2燃油锅炉烟气余热回收应用2.1烟气余热回收的腐蚀问题排烟温度对锅炉的热效率影响较大，排烟温度每降低10°C，热效率提高0.5%~0.6%.因此，降低锅炉烟气排放温度，回收利用其热能提高锅炉补水温度，可以降低燃料的消耗。同时需要烟气出口温度控制在露点温度之上，以防止低温露点腐蚀，保证余热回收器设备的长期运行H.目前石油仓储企业对燃油锅炉烟气余热大都还没进行回收利用，主要考虑的是S2低温露点腐蚀问题。燃油锅炉进行烟气余热综合利用实现节能时，须进一步降低排烟温度和提高热效率，要从设计、操作和选材安装等方面采取措施，来防止和减少低温露点腐蚀。低温露点防腐蚀的一般方法是通过精心的设计，在降低排烟温度提高热效率的情况下，同时保持换热面如热管的壁温，使之始终在烟气露点温度以上。然而，在低温部位，由于操作工况的变化，也会出现低于露点温度的情况，造成酸蚀而使热管失效。烟气出口处热管失50效后，会使延期露点温度逐步移向附近未失效的热管管壁处，依次发展，直至大部分热管失效。因此，设计上避开烟气露点腐蚀只能作为般对策。

　　另外，在日常操作中严格监控锅炉的排烟温度，即锅炉的排烟温度高于烟气露点温度20 ~30°C，使排烟温度在还未降低到露点温度时，已经从换热器中通过了。为了防止腐蚀，余热回收器出口烟气温度一般控制在露点以上，即燃油、燃煤烟气温度不低于120C，燃气烟气温度不低于80C. 2.2烟气余热回收系统的工程应用针对某石油仓储企业锅炉运行情况及烟道布置，建议在3台燃重油锅炉的排烟管处各安装1台与之匹配的YRHS-A型常压复合管余热回收器，将锅炉烟气温度由240C降至160C进行排放，同时利用回收的烟气余热来循环预热锅炉补水箱的软化水，由此可节约燃料4%~5%.余热回收器烟气阻力设计在不大于200Pa，锅炉工作时，不会出现烟气堵塞现象。考虑到该企业曰后要进行油改气，将余热回收器排烟温度设定在160C是因为锅炉在使用不同的燃料时，为了保证燃料的完全燃烧，空气过剩系数是不同的，燃料为重油一般在1.6 ~1.8，为天然气时在1.3左右，燃料为重油时的烟气量大于天然气。油改气后锅炉的烟气量下降，余热回收器出口的温度也会下降，约为120°C左右，高于天然气烟气露点温度80°C，所以仍然不会发生腐蚀堵塞现象，余热回收系统始终是安全的。

　　复合管余热回收器为YRHS-A型常压气-水型余热回收器其结构见。

　　排污口该企业改造的烟气余热回收系统为常压系统，由余热回收器、循环水泵、烟气风阀、旁通烟管、各类阀门仪表、钢结构支架、水管保温等组成。

　　系统正常工作时旁通烟管烟气风阀关闭，主烟管烟气风阀打开，锅炉所排放的烟气经过余热回收器烟气进口温度约240°C，出口温度约160C左右，烟气热量将水加热，水吸热后温度升高，烟气放热后温度降低，低温烟气经烟囱排空。余热回收水系统循环水泵和阀门（水泵与阀门为备用状态）打开，此时余热回收器通过循环水泵将20C冷水进行预热，提高锅炉补水温度，加热后的热水直接进入补水箱，节约锅炉燃料的消耗。系统需要检修时，旁通烟管烟气风阀打开，余热回收器进烟排烟气风阀关闭，锅炉烟气经旁通烟管排空，余热回收器不工作。此时排烟温度约为240C.水系统阀门关闭，循环水泵不工作。

　　3烟气余热利用经济效益运行计算，余热利用改造实施后，5个月即可收回锅炉烟气余热回收系统改造的投资费用，每年可为该企业节约燃料费用约360x104RMB￥。进行余热回收改造后，既可降低锅炉烟气的高温排放所带来的污染，同时又可节约生产运行成本，经济效益与社会效益都非常显著。

　　4结语由于燃油锅炉排烟余热占锅炉热量比例较大，烟气余热资源的利用是节约能源的重要措施，而复合管技术在石油仓储企业燃油锅炉余热回收方面的应用具有良好的前景，是一项值得推广应用的技术。复合管换热器的使用使锅炉的热效率大大提高，能较大幅度地减少燃料的消耗，有益于缓解能源紧张，促进经济社会可持续发展。