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印染厂锅炉烟气余热回收

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    纺织染整工业中,蒸汽锅炉被广泛应用。锅炉烟气直接排放不仅带走大量的热能,造成锅炉热效率下降,对自然环境也会形成热污染。锅炉中,从炉膛出口流出的烟气向过路的其它换热面传递热量,直到达到锅炉的排烟温度,烟气在锅炉中经历了很大的温度变化。根据烟气温度高低,分为高温烟气(>600℃)、中温烟气(230一600℃)和低温烟气(< 230℃)。高温烟气温度高,热能较高,容易加以利用,一般应最大限度地将其转化为机械能,用于动力,即所谓的“高质高用”。中、低温烟气一般需要通过各种热交换设备,将烟气的热能传递给不同的工作介质而加以利用。
    在烟气热能的利用过程中,不同的生产工艺以及生活消费对热能的质量要求不同。要合理利用热能,就必须根据用户需要,按质提供热能,不仅在数量上要满足,而且在质量上要相匹配,从而达到热尽其用。
1锅炉烟气热能利用技术改造方案
1.1蒸汽锅炉参数和烟气工艺流程
    以印染厂浆染车间为例,型号为SZL6-1. 25-WA链条锅炉额定蒸汽蒸发量为10 t/h ,额定蒸汽压力为1. 25 MPa,烟气温度高达250℃,排烟热损失较大。工艺流程见图1
改造前锅炉烟气工艺流程
1.2余热回收方案及设备技术参数
    图1中的烟气为中温烟气,考虑用热交换装置实现热能回收。热能回收系统主要设备为热管式蒸汽发生器及省煤器。
    热管式蒸汽发生器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小和利于控制露点腐蚀等优点。热管是其主要的组成部分,具有极高的导热性能,它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量,管外缠绕高频焊翅片,具有极高的导热性和良好的等温性。其冷热两侧的传热面积可任意改变,可远距离传热和控制温度。设备采用对称结构,两侧箱体通过高温烟气,中间设备主体走解析脱氧水。烟气先从一侧箱体的入口进人,横掠冲刷热管,热量通过热管传递至设备主体,产生的饱和蒸汽进人汽包。由于热管是单支点焊接,可以自由伸缩,所以不存在温差应力问题。热管式余热蒸汽发生器设计参数见表1。
    省煤器处于锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面,由于它吸收的是比较低温的烟气,故降低了烟气的排烟温度,节省了能源,提高了效率。
热管式余热蒸汽发生器设计参数
    省煤器的节能原理是增加一个回热过程,提高吸热平均温度,从而提高循环效率。在锅炉的启动过程中,由于没有建立汽水管道的循环,即锅炉给水处于停滞状态,此时省煤器内的水处于不流动的状态,随着锅炉燃烧的加强,烟气温度提高,省煤器内的水容易汽化,使省煤器局部处于超温状态。为了避免此情况出现,从汽包的集中下水管再接一管道至省煤器的人口,作为再循环管道,使省煤器内的水处于流动状态,避免其汽化。其换热面积设计为27. 75m²,外形尺寸为1 750 mm x 1 600 mm x 1 800 mm,管径为76,换热积为27. 75m²。该系统通过2台功率为10 kW的水泵供水。
3改造后锅炉烟气工艺流程
  改造后锅炉烟气工艺流程见图2。
改造后锅炉烟气工艺流程
2技术改造效果监测
2.1改造效果现场实测
    锅炉通过改造,系统运行平稳,在工况运行状态下,现场实测软水箱水温25℃,经省煤器升温后水温可达75℃。2台水泵稳定工况运行功率为3 kW。图2中烟气1的排烟温度250℃,经过蒸汽发生器降低至190℃(烟气2),再经过省煤器降低至140℃(烟气3)。2.2改造后稳定运行工况流量统计
    取用工厂工况稳定运行%h的蒸汽发生器的蒸汽量及经过省煤器的热水量统计数据。流经蒸汽发生器的蒸汽量由蒸汽流量计(经法定计量机构检定)进行计量,流经省煤器的热水量取用分汽缸流出的蒸汽量t该蒸汽量由3台蒸汽流量计(经法定计量机构检定)〕进行计量,统计数据见表2。
热能回收系统稳定运行96h的统计数据
3技术改造效益分析
3.1节能计算
    本系统中,饱和蒸汽压力为0. 7 MPa,蒸汽热熔2 768.26 kJ/kg;省煤器进口水温25℃,出口水温75℃,锅炉排污率8%;热能折标系数为0. 034 10 t标准煤/106 kJ,电能折标系数为3. 5 t标准煤/104 kWh,年平均生产时间为7 200 h。
3. 2经济性分析
    按最新能源价格5 500大卡(2 302万J)动力煤价每吨826元,折合每吨标准煤1 051元。蒸汽发生器回收热Q,及省煤器回收热Q:合计节约717. 48 t标准煤,即节约754 076. 5元。因水泵运行增加的运行电能4.32万千瓦时,应多支付能源成本43 200元(广州工业用电电价稍偏高,按每千瓦时1元计算),一年共计节约710 876.5元。项目投资共计35万元,项目投资回收期0. 49年。考虑到广州市节能主管部门对年节能量高于300 t标准煤的项目有节能奖励资金( 200元/吨标准煤),项目的投资回收期更短。
4结论
    (1)染整行业的蒸汽锅炉可以考虑充分利用热交换装置进行烟气的热能利用。通过热能回收系统,一年节能702. 37 t标准煤,节能效果显著。
    (2)实施热能利用技术改造后,1年可以节约能源成本710 876.5元,最多半年回收投资,项目的性价比较高,有一定的推广价值。
    (3)为避免省煤器等换热设备尾部受到腐蚀,排烟温度设为140℃。在该温度下,烟气中的硫酸蒸汽还不能凝结到壁面上;而烟气中的水蒸气仍处于过热状态,不会凝结释放出汽化潜热。
 
 
 
 


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