【烟气余热回收技术】锅炉尾气常见余热利用技术

随着我国逐步步入“十三五”规划,能源需求改善是大势所趋。在火电仍是主要能源的背景下,“高效利用能源”已成为国内外研究的热点,而烟气余热利用技术是“高效利用能源”的主要手段之一“梯级能源利用”是烟气利用技术的主要原理。顾名思义,能源质量是从热力学角度来分析的,以实现烟气中不同等级能源的充分利用。虽然近年来烟气余热利用技术在发展过程中取得了一定的成绩,但在实际应用中仍存在一些实际问题有待解决。分析了烟气余热利用技术中存在的一些问题,并根据现有的方法提出了一些可行的解决方案。

方案一:热管换热器

一是采用热管换热器,其主体顾名思义是由管体组成的。热管是一种高效的传热元件,在现代火力发电厂中得到了广泛的应用。其内部主要依靠工质的循环来实现传热。在使用过程中,热管以其良好的导热性等优点发挥了良好的节能效果。其具体工作原理是:当热源向吸热段提供热量时,管体内的低沸点液体吸热汽化。蒸发后的工作介质在压力作用下沿管体流向放热段,工作介质释放的热量冷凝成液体。在这一过程中,毛细管液芯起着节流阀的作用。整个循环是一个高品位能量向低品位能量流动的过程,符合热力学第一定律和第二定律。

该方案的优点如下:

首先,这项工作的性质是好的。采用热管换热器可以有效地使工作管具有良好的导热性和均匀性。

二是减少低温腐蚀的危害。由于热管换热器能有效地控制壁温,提高壁温,避免酸露点,可以解决低温腐蚀问题。

三是装置工作原理简单,设备轻便,便于组装和操作。

第四,传热过程中热管换热器的传热方向是可逆的,主要取决于两端的加热条件。如果将带吸液芯的热管水平放置或置于零重力场中,两端的加热将成为蒸发段,另一端成为冷凝段,热管内的传热方向可以颠倒。

第五,热管换热器的热流密度在传热过程中是可调的。热管可以在很大范围内调节加热段和放热段的热流密度。在工程实践中,热管可以方便地控制热流方向,即热管可以收集分散的热流,也可以分散集中的热流。

方案二:相变换热器

第二种设计是采用相变换热器,其发展是基于热管换热器。与前者相比,相变换热器特点的部分是“相变”的概念,进一步完善了壁温控制机理,理论上实现了对低温腐蚀的控制。所谓相变模块实际上是热管换热器的一体化设计,它保证了温度梯度在很小的范围内,并集成了相变过程中水参数的调节,实现了对壁温的精确控制其工作原理是:汽水分离装置的两端与上下管换热器相连,蒸发段位于下端。在吸收锅炉尾部烟气余热后,内部介质处于相变状态。蒸汽沿管上升进入汽水分离装置,蒸汽进一步上升到上部冷凝段,使介质蒸汽由气态变为液态,沿管壁流动,汽水分离装置作为一个循环进行吸热和放热。在这种相变换热器的循环过程中,经常采用循环介质的质量和介质的工作状态作为调节量,以达到更精确的壁温控制。

其优点如下:

首先,余热回收的适应性更强。由于其结构特点,可有效降低废气温度,提高余热回收效率,节约能源消耗,提高经济效益。

二是更准确地避免低温腐蚀。由于水的控制参数,使壁温控制更加精确,因此采用相变换热器可以有效地减少低温腐蚀的危害。

第三,相变换热器通过优化设计,将原热管换热器的独立部分构造成一个相互联系的整体,结构更为简洁,整体性更强。

四是提高了材料的耐久性。相变换热器不仅继承了热管换热器的优良特性,而且在此基础上可以有效地处理不凝气体的危害,从而进一步提高材料的耐久性。

烟气余热利用技术作为近年来能源领域的一项关键节能技术,其主体由热管换热器和相变换热器两种节能方案组成。虽然这两种节能方案均取得了令人满意的节能效果,但实际工程应用中存在的问题仍需进一步研究和探索,以追求更高效的烟气余热利用效果。

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