复合相变换热器介绍

1、彻底解决锅炉低温腐蚀难题 复合相变换热器复合相变换热器 大幅度降低锅炉排烟温度 复合相变换热器复合相变换热器(FXH)(FXH) 一、概况一、概况 复合相变换热器的四大亮点 节能能使锅炉热效率稳定提高1.510。 （降低能耗、提高吨煤产汽率、增加锅炉出力） 节水降低排烟温度可节约大量脱硫工艺用水。 防腐从机理上根本解决设备酸露腐蚀问题。 减排节能是最大的减排，减少碳和硫的排放。 同时，有效降低粉尘的排放。 节能效益估算表 计算基准条件：1、假设设备漏风系数为0； 2、燃料酸露点温度为90； 3、燃煤热值为5000大卡/公斤； 4、锅炉年运行时间为300天； 锅炉蒸发量 （吨/小时） 原排烟温

2、度（） 设计排烟温 度（） 温降（） 最低壁面温 度（） SO2减少排放 量（吨/年） CO2减少排放 量（吨/年） 节煤量 （吨/年） 35170115551004229521678 65160115451006042152392 130155115401007955773169 2201501153510011983624751 41015011535100205144438206 1000140115251003202251912795 适用范围广泛 不同燃料： 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 不同行业： 电力 石油 化工 造纸等 冶金 不同用途： 电站锅炉 工业锅炉 不同热交换形式： 气

3、气 气液 复合相变换热器复合相变换热器(FXH)(FXH) 二、原理二、原理 锅炉的热损失有：排烟损失、飞灰损失、保温散热损失、燃料未完全燃烧损失等。 排烟损失占全部热损失的7080，排烟温度高是锅炉热损失的最主要指标。 大概每降低排烟温度15，可提高锅炉热效率1%。 如能将锅炉排烟温度降低30-50， 则可提高锅炉热效率2%-3%以上。 对于大型锅炉而言，这无疑是中低温热源的一次世界性突破。对于大型锅炉而言，这无疑是中低温热源的一次世界性突破。 锅炉的热损失 锅炉的排烟温度是指： 烟气经过锅炉的最后一节换热器（通常为空气预热器，或者是末级 省煤器）后的温度。它是衡量锅炉热效率的“标志性”参数

4、。 排烟温度高： 优点避免设备低温酸露腐蚀。 缺点浪费能源。 排烟温度低： 优点 节能减排。 缺点易造成设备低温酸露腐蚀、结露性堵灰。 你了解锅炉的排烟温度吗？ 锅炉低温酸露腐蚀的机理 煤、石油、天然气等均含硫，燃烧时都产生三氧化硫。三氧化硫与水蒸气 结合形成硫酸蒸汽。锅炉受热面(空气预热器)的金属壁面温度若低于硫酸蒸汽 的凝结点(酸露点)，就会在其表面形成液态硫酸(称为酸露)。 长期以来空气预热器作为锅炉尾部受热装置，由于壁温过低而引起的酸露 腐蚀、灰堵现象经常发生，并一直得不到有效解决。 因而，世界上各种锅炉设计通常以牺牲锅炉热效率为代价，通过提高排烟 温度来缓解(而不是根除)酸露腐蚀现象

5、，而提高排烟温度势必造成大量的低温 热源浪费。 尽管如此，空气预热器往往运行一至两年后依然出现酸露腐蚀，直至穿孔 报废，这是困扰锅炉界的一个世界性难题。 排烟温度虚低的成因及其危害 新锅炉的排烟温度一般不高，但运行一段时间后，排烟温度往往会出现两种看似不同的变化， 但实质都会导致热效率下降： 1、排烟温度升高。 2、排烟温度虚低。 排烟虚低的成因： 实质是因为出现低温酸露，对空预器腐蚀，引起漏风，冷空气漏入烟道，形成排烟温度虚低。 本来为了避免尾部受热面出现低温酸露，排烟温度不能设计得较低。 但为了追求锅炉的热效率，保持市场竞争力，虽然预计会出现酸露、危害锅炉安全运行， 也不会把排烟温度设计得

6、很高。 因此，传统锅炉的排烟温度，要么只能设计得很高，浪费热能。要么较低，导致最低壁面温 度无法保证在烟气酸露点以上，最终导致低温酸露腐蚀。 低温酸露出现，会同时导致腐蚀漏风与积灰（结露性），其危害极大： 漏风：既增大风机电耗，又造成炉膛缺风，使燃烧恶化，热效率降低。 积灰：导致受热面换热能力下降。积灰严重时会形成堵灰，不仅影响传热，而且可能因烟道 阻力剧增而限制锅炉出力，甚至被迫停炉。 低温酸露腐蚀的危害实例：漏风 灰堵 如果锅炉尾部换热器（一般是空气预热器）的最低壁面温度低于烟 气的酸露点，将发生酸露腐蚀和结露性堵灰，影响锅炉的安全运行。 适当的提高锅炉设计排烟温度，来保证换热器受热面最低

7、壁面温度 高于烟气酸露点温度，是目前锅炉设计的通行做法，所以排烟温度不能 够设计的很低。 传统设计理念：排烟温度与壁温之间为倍数关系。 杨氏设计理念：排烟温度与壁温之间为加减关系。 锅炉尾部换热器的一般设计准则 FXH在世界范围内首次提出并做到： 1 1、将锅炉低温换热器的最低壁面温度作为“第一”设计参数； 2、将换热器的整体壁面温度处于“整体均匀、可调可控”状态。 3、将换热器的最低壁面温度独立（无关联）于被加热流体的温度。 4、将换热器最低壁面温度与排烟温度之间的函数关系 从“倍数”关系转化为“加减”关系。 传统空预器的温度曲线传统空预器的温度曲线 图 例 排烟温度 壁温温度 空气温度 换

8、热系数换热系数 90.9w/m 换热系数换热系数 126.6w/m 250 160 150 150 （排烟温度） 70 （ 最低壁面温度） 25 （空气温度） 高温烟气入高温烟气入 常温空气入常温空气入 复合相变换热器的温度曲线复合相变换热器的温度曲线 换热系数换热系数 126.6w/m 换热系数换热系数 90.9w/m 250 160 150 110（ 排烟温度） 95（最低壁面温度） 25 （空气温度） 相变段相变段螺蚊槽管段螺蚊槽管段 173 95 相变段壁面温度保相变段壁面温度保 持不变！持不变！ 65 相变换热器壁面温度整体保持不变、可控可调的机理 换热管内为相变换热，管外是对流换热

9、。相比之下，相变换热系数远高于对流换热 系数，所以壁温基本受管内介质影响，而不受管外介质影响。 复合相变换热器是多根并联的密闭管排束构件，是一个相互关联的整体结构。所以 其金属壁面温度整体分布均匀。 因此，只要控制好内部介质的饱和温度，就可以实现对相变换热器壁面温度的可控 可调。 传统热管换热器管壁温度分布图 顾维藻-中科院热物理所研究员 杨教授FXH换热器设计理念的创新： 燃料的燃料的 酸露点酸露点 温度温度 壁壁 面面 温温 度度 排排 烟烟 温温 度度 加加5 51010 加加10101515 例 ：沿用上图强化传热实验数据（顾维藻-中科院热物理所研究员 ） 壁面温度 = 77.5 排烟

10、温度 = 77.5 + 15 = 92.5 进一步的节能幅度：t = 150 - 92.5 = 57.5 世界上首次提出以壁面温度作为第一设计参数 换热器最低壁面温度与排烟温度间的关系 注：表格中最低壁面温度计算时取被加热空气入口温度为0 最低壁面温度708090100110120130140150 排烟 温度 通常管式 换热器 纵管175200225250275300325350375 横管117133150167183200217233250 热管换热器153175197219241263285307329 复合相变换热器8595105115125135145155165 核心技术内涵 复

11、合相变换热器技术：是热力学和传热学理念、锅炉原理、自动控制以及现代计算 技术的综合创新和有效集成。 它较好地解决了：在不结露的前提下，锅炉排烟温度难以降低的世界性难题，是中 低温热源利用上的一次世界性突破。 “复合”的内涵：复合不同强化换热技术，对换热器的不同部分灵活配置，相应构建 尽可能大的“优化设计”空间。在壁面温度满足设计要求的前提下，实现“最大幅度” 节能降温目的。 “相变”的意义：迫使换热器相变工作段的壁面温度处于“整体均匀、可调可控”状 态，一方面满足最低壁面温度的要求；另一方面充分发挥相变传热的优势，使壁面温度 和排烟温度之间维持足够小的温差。 技术核心：通过精准的热平衡计算，合

12、理的结构设计，设计出能够最大幅度的回收 烟气余热的热回收系统。并保证安全、稳定运行。同时，在运行中做到可控可调，彻底 避免低温腐蚀，将设备的使用寿命大大延长（是传统换热器寿命的2-3倍）。 FXH在锅炉中的安装位置在锅炉中的安装位置 三、烟气余热利用方案选例 方案一：加热锅炉补水 方案二：提高空气预热器进口风温，同时加热除盐水 方案三：内部循环方案 1.适用场合： 系统对加热除盐水没有用场。 2.基本原理： 一、采用增加复合汽水段用以加热 锅炉给水等技术手段，达到提高锅炉出 力增加吨煤产汽率节能增效的目的。 二二、采用增加复合汽汽段用以加热 助燃空气等技术手段，达到提高锅炉热 效率、避免空预器低温酸露腐蚀的目的。 1、适用场合： 系统给水温度和热风温度较高，用户需要 一定量的中、低压蒸汽。 2、基本原理： 一、在转向室增设中、低压蒸发段，生产 中、低压蒸汽，用以降低排烟温度提高锅炉热 效率。 二、利用