銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)研究

蔣明慶

（濱南采油廠注汽大隊(duì)，濱州 濱城 256600）

鍋爐作為銅冶煉廠主要的生產(chǎn)設(shè)備，其運(yùn)行的正常與否，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)生。冶煉專用的注汽鍋爐，對(duì)金屬冶煉質(zhì)量影響占有至關(guān)重要的作用，對(duì)于銅冶煉廠鍋爐余熱回收技術(shù)進(jìn)展開了相應(yīng)研究使鍋爐運(yùn)行的熱效率達(dá)到設(shè)計(jì)值起到節(jié)能效果，并且對(duì)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生有明顯提高。

1 銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)研究

注汽銅冶煉廠鍋爐的熱效率如何提高是關(guān)鍵，對(duì)于排煙熱損失是重要環(huán)節(jié)，對(duì)于銅冶煉廠鍋爐的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出空氣過剩指數(shù)，來確保熱效率的最高排煙溫度。通過降低鍋爐排煙的溫度，使得鍋爐熱效率提高，通過進(jìn)行鍋爐煙氣余熱回收技術(shù)，煙氣余熱回收利用的技術(shù)在設(shè)置排煙溫度的時(shí)候，通常都會(huì)選擇鍋爐煙氣過高的露點(diǎn),因?yàn)橐哂心透g性，防止換熱器因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致酸腐蝕,這樣會(huì)出現(xiàn)煙氣汽化潛熱的浪費(fèi)[1]。

（1）煙氣預(yù)熱預(yù)熱空氣時(shí)對(duì)于熱效率有一定的影響，但是當(dāng)煙氣預(yù)熱預(yù)熱之后能夠?qū)⑷剂响F化進(jìn)行一定程度的改善，將爐膛的燃燒狀態(tài)進(jìn)行改變，提高溫度，空氣過剩指數(shù)得到了降低標(biāo)準(zhǔn)。所以，預(yù)熱空氣對(duì)于表面散熱不會(huì)有損失，對(duì)于機(jī)械和化學(xué)未完全燃燒有所影響。

（2）煙氣余熱預(yù)熱給水對(duì)于注汽鍋爐煙氣余熱的回收熱效率也有一定影響。因?yàn)樘岣吡隋仩t初始階段的溫度，溫差變小后銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱就會(huì)被再次利用，只要是能夠有效控制傳熱溫差的大小，煙氣余熱預(yù)熱給水就能夠降低排煙過程中的溫度，空氣過剩系數(shù)能合理運(yùn)行，鍋爐熱效率能夠有明顯的升高。

以上兩種對(duì)銅冶煉廠鍋爐煙氣回收的方法對(duì)于鍋爐熱效率的影響有所不同，1和3是煙氣余熱優(yōu)質(zhì)的方案，雖說設(shè)計(jì)可行，但是實(shí)際操作過程中工序復(fù)雜多樣，操作控制不夠便捷，同時(shí)資金的投入比例較大，第二種煙氣余熱預(yù)熱給水的方案對(duì)于資金的投入量較小，操作方式簡(jiǎn)單便捷，只要是相關(guān)數(shù)據(jù)正確、管理得當(dāng)，就能夠降低排煙熱損失，使鍋爐內(nèi)熱效率得以提高。

2 余熱參數(shù)及改造流程

在銅冶煉廠鍋爐的余熱參數(shù)確定之后才能進(jìn)行后續(xù)余熱回收研究，對(duì)于可回收的余熱和排煙溫度等進(jìn)行測(cè)量比較。將回收的余熱投放到余熱空氣的步驟中，在鍋爐的前端設(shè)置了風(fēng)系統(tǒng)，后部是煙氣余熱回收系統(tǒng)，在進(jìn)行空氣預(yù)熱的時(shí)候，對(duì)于管道的損失較大，并且資金投入過高，工序也相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)用熱鍋爐給水的方案最佳。

利用回收后的余熱進(jìn)行泵前給水方案，通過余熱設(shè)置的回收裝置承壓較低，但是給水時(shí)閉管溫度如果比酸露溫度低，容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，對(duì)于腐蝕嚴(yán)重的階段對(duì)換熱器具有較高的要求。當(dāng)排煙溫度在240℃時(shí)，煙氣帶走熱量5577.7MH/h,排煙溫度到200℃時(shí)，煙氣帶走熱量4626.7MH/h,之間相差951.0MH/h(264.2kW)，也就是余熱資源量。在測(cè)試時(shí)鍋爐出力為17.7t/h，余熱量按300kW來進(jìn)行計(jì)算。鍋爐絕熱燃燒的溫度是隨著燃油溫度的升高而升高的，由公式Q=F＊K＊Δt可以得知，絕熱溫度的提高使得爐內(nèi)輻射換熱系數(shù)有所提高，提高了鍋爐與傳熱溫差的總換熱系數(shù)。煙氣余熱預(yù)熱燃油對(duì)于機(jī)械及化學(xué)未完全燃燒損失、降低排煙溫度更有利，同時(shí)鍋爐熱效率有所提高。煙氣余熱預(yù)熱給水有利于提高鍋爐入口介質(zhì)的溫度，減小傳熱溫差，只有銅冶煉廠鍋爐入口介質(zhì)的量足夠的大，進(jìn)行嚴(yán)格把控。

傳熱溫差下降就在控制范圍之內(nèi)，鍋爐煙氣余熱可以被再次利用。煙氣余熱預(yù)熱給水能夠?qū)ε艧煖囟戎苯咏档?，與合理的過剩空氣系數(shù)相配合，鍋爐的熱效率將有所提升。

根據(jù)以上分析，煙氣余熱預(yù)熱空氣不會(huì)對(duì)傳熱溫差造成影響，是最可靠的煙氣余熱方式。由于操作資金較高、工藝復(fù)雜的原因，相比煙氣余熱預(yù)熱給水的資金較少、工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)操作方便快捷，對(duì)降低鍋爐排煙熱損失，做到提高鍋爐熱效率。煙氣余熱裝置是運(yùn)用裝置中傳熱元件來講鍋爐尾氣和循環(huán)水內(nèi)熱量進(jìn)行交換，以此來達(dá)到煙氣余熱回收利用的效果，在運(yùn)行過程中通過回收的熱量將銅冶煉廠鍋爐給水的預(yù)熱、站內(nèi)采暖及和儲(chǔ)油罐進(jìn)行加熱等。煙氣余熱利用裝置中傳熱管采用橫向沖刷錯(cuò)列的形式運(yùn)行，通過管外走煙氣和管內(nèi)走水的運(yùn)行方式，結(jié)構(gòu)之間安排緊湊，同樣的換熱面積的換熱設(shè)備與普通光管的設(shè)備與銷釘管余熱回收裝置相比，占地面積有所增加;后續(xù)維修十分方便，銷釘管是通過整根的無縫鋼管進(jìn)行制造的，每個(gè)銷釘管之間都用彎頭進(jìn)行連接，維修養(yǎng)護(hù)比較方便；受壓元件熱應(yīng)力小，整體組裝受壓元件的時(shí)候，沒有出現(xiàn)強(qiáng)制組裝的現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生組裝應(yīng)力，而且設(shè)備在運(yùn)行的過程中熱應(yīng)力??；連續(xù)運(yùn)行的過程中，銷釘管有強(qiáng)大的防灰防污能力，并且能夠自行除灰除污，能夠使設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，提高了效率。并且將針形管換熱器進(jìn)行給水裝置，能夠調(diào)節(jié)換熱器的沖水量，操作起來方便，運(yùn)行簡(jiǎn)單，能夠很好的進(jìn)行管理控制，還起到了優(yōu)化節(jié)能的作用。

3 銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱回收利用技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

水側(cè)換熱的技術(shù)相比煙氣要小，利用光管結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳熱單元的測(cè)換熱，有較強(qiáng)的耐腐蝕作用，而翅片卻達(dá)不到這一要求，還會(huì)出現(xiàn)灰塵嚴(yán)重造成堵塞，傳熱效果不夠。我國(guó)現(xiàn)有煙氣余熱回收利用的技術(shù)在設(shè)置排煙溫度的時(shí)候，通常都會(huì)選擇鍋爐煙氣過高的露點(diǎn),因?yàn)橐哂心透g性，防止換熱器因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致酸腐蝕,這樣會(huì)出現(xiàn)煙氣汽化潛熱的浪費(fèi)，汽化潛熱通過水蒸汽的方式進(jìn)行排放，進(jìn)入大氣會(huì)造成熱污染。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,耐腐蝕的換熱器已經(jīng)被普遍運(yùn)用，同時(shí)對(duì)回收煙氣中的水蒸汽潛熱也成為了新的研究目標(biāo)。當(dāng)排煙溫度為55℃時(shí)的熱量回收,汽化潛熱占了總熱量的百分之九,根據(jù)排煙溫度的降低而提高的熱效率，兩種情況將使鍋爐的熱效率至少提高百分之十二?；厥张艧熤兴羝麧摕崮軌蚬?yīng)社會(huì)需求，在經(jīng)濟(jì)效益方面也能得到提高。

4 結(jié)語

本文通過利用回收銅冶煉廠鍋爐煙氣余熱預(yù)熱來提高熱效率技術(shù)，選擇回收余熱預(yù)熱的方法進(jìn)行具體實(shí)施，在運(yùn)行中能夠有效將排煙溫度保持在200度，火用效率和熱效率都能達(dá)到合理的標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐排煙余熱回收利用不僅可以提高熱效率,并且能保護(hù)環(huán)境,具有廣泛的使用空間。