常见的锅炉尾部烟气余热利用技术

随着我国逐渐跨入“十三五”规划以来，对于能源需求量的提高是大势所趋，在火力发电依然作为电力主要来源支柱的大背景下，“高效用能”成为国内外研究的热点内容，而烟气余热利用技术就是“高效用能”的主要手段之一。“梯级用能”是烟气利用技术遵守的主要原则，顾名思义就是：从热力学出发，分析能源品质，达到对烟气中不同品位能源的充分利用。烟气余热利用技术在近几年的发展过程中虽然取得了一定的成效，但是在实际应用当中，还存在着一些有待解决的现实问题。在分析烟气余热利用技术中存在的一些问题，并结合已有的一些方法手段，提出几种可行的解决方案。
 
                                                      
 
 
方案一：热管换热器  
 
一种设计方案是采用热管换热器，顾名思义其主体是由管体组成。热管是一种较其高效的传热原件，在现代的火电厂中应用较为广泛，其内部主要依靠的是工质的循环来实现热量传递，在使用过程中，热管以其良好的导热性能等优势起到了很好的节能效果。其具体的工作原理是：当热源向吸热段提供热量时，存在于管体内部的低沸点液体吸热汽化，这部分汽化后的工质由于压力的作用，顺着管体内部流至放热段，工质释放热量冷凝为液体，在这个流程中毛细液芯起到节流阀的作用。整个循环是高品位能量向低品位能量流动的过程，符合热力学一和二定律。   
 
这种方案的优越性有以下5点：  
 
一，工作性质良好。采用热管换热器可以有效地使得工作管体具有良好的导热性和各项同性。  
 
二，降低低温腐蚀的损害。由于热管换热器可以有效地控制壁温，所以可以通过增加壁面温度、规避酸露点来解决低温腐蚀。  
 
三，装置工作原理简单，设备轻便易装配、操作。
 
四，热管换热器在传热过程中传热方向具有可逆性，这主要取决于两端的受热状况，对有吸液芯的热管水平放置或处于零重力场下，任何一端受热将成为蒸发段，另一端则成为凝结段，热管内传热方向可以逆转。
 
五，热管换热器在传热过程中热流密度具有可调性，热管可以在很大范围内调整加热段与放热段的热流密度，在工程实际当中，热管可以轻易地操控热流走向，即热管可以把分散的热流加以集中，也可把集中的热流加以分散。
 
（2）方案二：相变换热器
 
二种设计方案是采用相变换热器，其发展的基础是热管换热器。相比前者，相变换热器具特点的一部分是出现“相变”的概念，进一步细化壁面温度的控制机理，从理论上达到控制低温腐蚀。所谓相变模块，其实是热管换热器的整体化设计，确保温度梯度在很小的范围内，并集合相变时水量参数的调节，来达到对壁面温度的精准控制。其工作原理是：汽水分离装置的两端连接着上、下管式换热器，蒸发段位于下端，其吸收锅炉尾部的烟气余热后使得内部介质处于相变态，蒸汽沿着管内上升进入汽水分离装置，蒸汽进一步上升到上部的冷凝段，从而使得介质蒸汽由气态变为液态从而沿着管壁流入汽水分离装置，由此作为循环进行吸热、放热。在这种相变换热器的循环过程中，循环介质量和介质所处工况常常作为调节量来使用，从而达到对壁温的精确控制。
 
其优点主要有以下4点：
 
一，余热回收的适应性强。由于其构造特性，能够有效地降低排烟温度，提高余热回收效率，节省能源消耗，从而提高经济效益。
 
二，加精准地规避低温腐蚀。由于水量控制参数，对于壁面温度的控制也加精准，所以利用相变换热器可以有效降低低温腐蚀带来的危害。
 
三，相变换热器将原热管换热器中相互独立的部分，通过优化设计构造成一个相互关联的整体，在结构上加整洁，一体化程度高。
 
四，材料耐用性提高。相变换热器不仅继承了热管换热器的优良特性，还能在此基础上有效处理不凝结气体的危害，从而进一步提高材料的耐用性。
烟气余热利用技术作为我国近几年能源领域重点发展的节能技术，其主体由热管换热器和相变换热器两种节能方案构成，这两种节能方案虽然取得了令人欣喜的节能效果，但其在实际工程应用中出现的问题还需要进行进一步的研究和探索，以追求加高效的烟气余热利用效果。
 
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