在煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)中,配套的煙氣余熱回收換熱器有多種類型。
各類換熱器介紹脫硝用板式換熱器
工作原理:通常布置在脫硝反應器之前,未脫硝的原煙氣先經過換熱器與脫硝后的凈煙氣換熱,原煙氣被加熱后再經過補熱器進入脫硝反應器,脫硝完成的凈煙氣進入換熱器進行余熱回收后再排放。
結構特點:采用模塊化設計,能依據不同規(guī)模的脫硝工程需求進行調整,適應能力強;換熱板片波紋板結構增加了流體的擾動,使換熱效率更高,同時也加強了板片的強度;板片與板片之間采用全焊接波紋金屬板片結構替代傳統(tǒng)可拆式板式熱交換器的密封墊片,減少了泄漏風險,提高了設備的密封性和可靠性,且流道寬、耐腐蝕;設備整體占地面積小,空間利用率高,在相同換熱能力下,板式換熱器的體積更小,重量更輕,便于安裝和維護。
優(yōu)點:板片結構和流道設計使煙氣在板間流動時形成強烈的湍流,更大限度地提高了傳熱系數,能夠快速有效地實現(xiàn)熱量交換;通過回收煙氣中的余熱,用于預熱待處理的原煙氣,減少了對外部能源的需求,降低了脫硝系統(tǒng)的能耗。
應用領域:適用于燃煤電廠(在排放改造中,用于預熱SCR反應器入口煙氣,提升脫硝效率,同時降低氨逃逸率)、鋼鐵與水泥行業(yè)(在燒結機、回轉窯等高溫煙氣脫硝中,回收余熱用于預熱助燃空氣,降低燃料消耗)、垃圾焚燒與化工行業(yè)(在含腐蝕性氣體的脫硝系統(tǒng)中,耐腐蝕板式換熱器可穩(wěn)定運行,減少設備腐蝕和停機風險)。
轉輪式高溫煙氣換熱器
適用場景:高溫煙氣需要脫硫脫硝處理,脫硝后的溫度常在280℃以上,傳統(tǒng)的余熱回收設備如余熱鍋爐、管式或熱管式煙氣換熱器存在效率低、體積大、堵塞嚴重清理困難等問題,而轉輪式高溫煙氣換熱器很適合脫硝后的余熱回收。
工作方式:采用耐腐蝕的換熱芯體,回收高溫煙氣中的熱量,預熱助燃風,從而節(jié)省大量的燃煤或天然氣。
特點:換熱風量大、效率高、體積小、而且易清洗不容易堵塞;能將高溫煙氣從280℃降溫到80℃以下,同時將新風升溫至220℃左右,可以作為一次風和二次風,助燃或吹煤;不僅可以提高余熱回收效率,而且對改善除塵和脫硫的工作環(huán)境非常有利,還可以節(jié)省大量水資源消耗。
安裝與監(jiān)控:一般安裝在脫硝塔與布袋除塵之間,采用陣列式布置,互為備用機,自動輪換清洗;設備運行時自動采集溫度和壓差信號,實時監(jiān)測余熱回收工況,接入物聯(lián)網,實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理;采用該換熱器后,煙氣的經濟性大幅提高,而且能節(jié)省MGGH,解決煙囪消白難題。
熱管式煙氣換熱器
工作原理:熱管受熱側吸收高溫流體熱量,熱量通過熱管壁傳給管內工質,工質吸熱后沸騰和蒸發(fā),轉變?yōu)檎羝?,蒸汽在壓差的作用下上升至放熱側,受管外低溫流體的冷卻,蒸汽冷凝并向外放出凝結潛熱,低溫流體獲得熱量,冷凝液依靠重力回到受熱側,如此周而復始,高溫流體熱量便傳給低溫流體,使低溫流體得到加熱。
特點:與常規(guī)換熱設備相比,熱管換熱設備更、可靠,可長期連續(xù)運行;傳熱效率高,熱管的冷、熱側均可根據需要采用纏繞翅片來增加傳熱面積;有效地避免冷、熱流體的串流,每根熱管都是相對獨立的密閉單元,冷、熱流體均在管外流動,并由中間密封結構將冷、熱流體完全隔開;能有效防止露點腐蝕,通過調整熱管根數或調整熱管冷熱側的傳熱面積比,使熱管壁溫提高到露點溫度以上;能有效防止積灰,換熱器設計時能夠采用變截面形式,保證流體通過熱管換熱器時等流速流動,達到自清灰的目的;無任何轉動部件,沒有附加動力消耗,不需要經常更換元件,有部分元件損壞,也不影響正常生產;單根熱管的損壞不影響其它的熱管,對整體換熱效果的影響也可忽略不計。
應用場景:在濕式石灰石 - 石膏法煙氣脫硫技術中,利用未脫硫的高溫煙氣通過熱管式換熱器去加熱脫硫后的凈煙氣,使凈煙氣從40℃被加熱到提升煙氣的抬升高度,既可以回收高溫煙氣的熱量、節(jié)省能源,又可以保證脫硫塔的正常工作、減少水消耗,提高脫硫塔的脫硫效率、降低對大氣的二次污染。
氟塑料煙氣余熱回收換熱器
材質與結構:采用美國杜邦和日本大金的PFA(氟塑料)制造,管束排布方向和煙道方向平行,煙阻很??;氟塑料管束表面光滑,使用時微有震動,不易積灰,且設有清灰裝置。
特點:耐酸露點腐蝕,對煙氣組分、壁溫、酸露點無特殊要求,不發(fā)生腐蝕、適用性強;可回收180 - 75℃的低溫煙氣余熱,遠大于“低溫省煤器”可回收的160 - 120℃的煙氣余熱;使用壽命長至8 - 10年、投資回報期短至1 - 2年;氟塑料管束材料自身具有自清潔特性,防沾黏,易清洗,不易結垢,因此維修簡單,省事省錢;采用毛細管換熱,表壁薄、口徑小、抗壓高、耐溫柔軟性好;氟塑料一次性焊接成功率高達98%,焊縫質量有保障。
應用位置與效果:一般在除塵器與吸收塔之間設置一級氟塑料換熱器,通過氟塑料換熱器內的熱媒介質與煙氣進行熱交換,使除塵器出口煙氣溫度由110 - 120℃降低至60 - 80℃甚至更低溫度,然后再進入吸收塔;回收的煙氣余熱則通過二次換熱,充分使用熱能,降低成本,且有很好的除塵效果。
選型建議
在選擇煙氣脫硫脫硝配套的煙氣余熱回收換熱器時,需要綜合考慮以下因素:傳熱效率:氣體介質之間的換熱受到兩側氣相熱阻影響,在同等熱負荷條件下,要增大換熱面積才能完成換熱,因此應選擇能充分回收余熱、傳熱效率高的換熱器。
積灰問題:工廠排煙中除大量二氧化硫污染物外,還有飛灰、灰塵、高溫裂解物、污染物顆粒,在換熱過程中容易附著在換熱表面,增加換熱面熱阻,降低設備傳熱率,影響換熱效率。所以在選型時,要盡量選擇能保證流體均勻,煙氣與換熱面有適度沖刷,不易積灰的設備。
腐蝕問題:換熱面的腐蝕問題是煙氣換熱器選型的另一大難題,煙氣露點、氟氯、積灰都會造成腐蝕,所以一定要計算露點對設備的影響,根據具體情況選擇材質。非金屬材質在耐低溫露點腐蝕方面明顯優(yōu)于金屬材質,合理選用非金屬材質,可使低溫余熱回收裝置的經濟性得到提升。例如,采用四氟材質,在低溫煙氣段非金屬較好的耐腐蝕能力可有效解決露點腐蝕問題。