技术产品名称

锅炉烟气深度冷却技术

技术类别

余热节能技术

技术原理

通过设定恒壁温换热器的启动温度，控制换热面的壁面温度始终高于烟气的酸露点温度，从低温腐蚀的机理上彻底解决酸/水露点造成的低温腐蚀和积灰问题。

关键技术

通过使用不同的技术方案，保证换热器的换热面壁面温度在工作的过程中始终在某一确定的温度以上；换热器不会因为煤种变化，锅炉负荷变化，环境温度变化造成换热器的壁面温度过高或过低的问题；以此保证换热器服役过程中的安全性和稳定性，保证换热器的使用寿命。

根据丰普恒壁温换热器的原理，通过对热量的选择性吸收，可以恒定经过换热器之后烟气的排烟温度，保证后续设备运行的安全性和可靠性。

将该技术应用于锅炉末级换热器，对锅炉尾部烟道进行重新设计，稳定排烟温度至95~100℃提高锅炉热效率同时保证换热面不进入露点腐蚀；将该技术作为恒温器使用，调节锅炉负荷波动时的烟气温度，确保经过低温热管换热器之后的烟气温度在一定范围内保持稳定，为后续除尘、脱硫、引风机等设备的运行提供稳定的工况。设备实现了自动化运行，无需增加额外的生产岗位。

优化生产工艺，对原有的生产工艺不产生影响。

主要技术参数

关键设备：恒壁温节能器

设备参数：热管吸热启动温度100℃  排烟温度：100±5摄氏度  控制系统PLC   数据采集及传输：实现无线远传

技术产品特点

锅炉节能改造后，将排烟温度恒定在100±5℃，提高锅炉的效率2%～5%，降低单位千瓦时发电煤耗2～5克，锅炉节能器使用寿命由传统的4年延长到10年以上。

以1000t锅炉为例，把锅炉排烟温度从135℃恒定到100±5℃，可实现年节约标煤14500吨，减排二氧化碳38135吨，产生经济效益1000万元以上。

应用现状（或与该技术相关领域的能耗现状）及产业化情况

该技术2013年最早运用于北京温塔热力有限公司21MW和14MW燃气热水锅炉节能改造，已安全运行近8年，未出现腐蚀问题，经当地权威机构检验，运行参数与设计参数一致，年综合节能效益83万元；

近年来分别在21MW燃气热水锅炉、14MW燃气热水锅炉、20T/h动力锅炉、130T/h煤粉锅炉、220T/h煤粉锅炉、410 T/h煤粉锅炉、670 T/h新建煤粉锅炉等炉型烟气节能改造项目中运用，设备投运后取得了良好的节能减排效果。

我公司已针对该产品制定产品标准，实现批量生产，产品合格率100%，成本降低30%以上。完成半自动化生产线、模具开发、设备安装，经过生产调试，向市场提供稳定合格的工业产品。

应用领域及适用范围

我公司自主开发的恒壁温节能技术克服了目前锅炉节能减排领域烟气余热回收技术无法控制排烟温度、使用寿命短、易腐蚀积灰等缺点，能广泛应用于化工、冶金、纺织、造纸、电力、热电等行业的余热回收利用领域，无差别运用于各类新建及已有工业、发电和冶金锅炉烟气节能项目。

节能减排效果（测算方法及依据）

节能量/年（吨标准煤/年）

以万华化学410t/h动力锅炉余热回收项目为例，节约标煤5970吨/年，减少二氧化碳排放15800吨/年

碳减排量/年（吨二氧化碳/年） 以万华化学410t/h动力锅炉余热回收项目为例，可减少二氧化碳排放15800吨/年

已实施的典型案例情况

项目名称

万华化学(烟台)氯碱热电有限公司410t/h锅炉(2#炉)尾部烟气余热回收项目。

项目背景

万华化学(烟台)氯碱热电有限公司现有4台无锡锅炉厂生产的蒸汽锅炉，其中2#锅炉额定蒸发量为410t/h，实际运行排烟温度在120-145℃。目前220t/h锅炉（1#炉）已完成烟气余热回收项目改造，根据运行情况分析，锅炉排烟温度从120-135℃降低到100-105℃，锅炉正常运行，且能有效的配合超低排放项目，有效的降低SO2和氮氧化物，以及粉尘的排放，具有良好的经济效益和社会效益。

针对2#锅炉的余热未被有效的利用，若按1#锅炉的方案进行改造，可以产生良好的经济效益和社会效益，负荷国家节能减排政策的要求，建议2#、3#、4#锅炉尽快进行节能改造。

项目内容：针对锅炉排烟温度高的问题，本项目拟采用我公司的恒壁温换热技术，提供综合的解决方案，将锅炉的排烟温度降低到105℃左右，烟气余热用于预热除氧器给水。项目实施后2#锅炉可提高1.5-2.5%的热效率。在提高锅炉的热效率的同时，保证锅炉的尾部换热面不发生低温腐蚀的问题，在锅炉不同的运行负荷下，恒定进入电除尘器的烟气温度，防止除尘器发生腐蚀和积灰的问题。

恒壁温节能器在1#锅炉的运行情况

根据1#锅炉运行数据分析，节能器进口烟气温度在120-135℃波动时，节能器出口烟气温度可以稳定在100-105℃之间。烟气余热用于预热除氧器给水，给水温升明显，节能效果显著。

项目建设的必要性

国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（2014—2020年）的通知，明确指出要着力实施能效提升计划。实施老旧煤电机组节能减排升级改造工程，现役60万千瓦（风冷机组除外）及以上机组力争5年内供电煤耗降至每千瓦时300克标准煤左右。可见目前国家对煤电机组节能减排的力度，为响应国家号召，电力行业也在不断更新技术，以达到节能减排的目的。

纵观锅炉的各项热损失之中，很容易发现，排烟热损失所占比例很大。《火电技术燃煤电厂节能减排主要参考技术》提到，若排烟温度降低30℃，机组供电煤耗可降低1.8g/kWh，脱硫系统耗水量减少70%。因此，排烟温度增高将使锅炉热效率明显降低；但较低的排烟温度，又使得锅炉尾部换热面易发生低温腐蚀和低温粘结灰，直接影响锅炉运行的安全，另一方面将使锅炉尾部受热面的传热温压降低，从而增加了受热面即金属消耗量，同时也增加了烟、风阻力而使风机运行电耗增多。

针对以上矛盾，我公司经过多年的研究，找到了有效解决排烟温度降低后与锅炉经济安全运行的矛盾的方法。在进一步降低锅炉排烟温度到100℃，最大限度地回收烟气余热的前提下，可以保证锅炉安全运行。同时，当锅炉负荷波动时，还可稳定锅炉的排烟温度。

由于进一步降低锅炉的烟气温度，预计可提高锅炉1～5%的热效率，经济效益可观。

项目设计方案

1 设计依据

Q/YFP 01-2014《定温热管》

Q/YFP 01-2014《定温热管换热器》

GJBT-922《锅炉房风烟道及附件》

GBT 13338 -1991《工业燃料锅炉热平衡测定与计算》

热电工厂1#、2#锅炉相关资料及运行数据。

其他相关的专业设计技术规程及规范。

2 现有设备情况

锅炉为410t/h煤粉锅炉，尾部竖井烟道里自上而下布置了省煤器和空气预热器。除尘器采用电袋复合技术。

本节能改造工程涉及的现有关键设备有：除尘器、引风机、除氧器、除氧器补水系统。

3 项目设计的理论基础

根据《工业锅炉经济运行》规定，有尾部换热面的燃煤锅炉排烟温度<160℃，因此可以推算出尾部空预器的壁面温度约为90℃左右，在保证换热器壁面温度大于80～90℃，即可以保证锅炉尾部换热面不发生腐蚀。

燃煤锅炉烟气的含水量较高，且含有部分的硫，导致烟气的酸露点温度较高，烟气的低温腐蚀性能较强。现阶段露点计算公式均为经验方法获得，燃料和环境发生变化时，计算结果和实际的露点温度之间有较大的差值。根据《锅炉机组热力计算标准方法》烟气露点计算公式可计算出燃煤锅炉含硫0.6%的情况下，烟气露点温度为79～87℃。因此，将锅炉尾部暖风器的壁面温度控制在90℃以上，可以有效的避免低温腐蚀问题的发生，保证设备长期运行的安全。

通过恒壁温换热器将烟气的温度降低到105℃，在烟道和烟囱之间进行保温，保证进入脱硫装置时的烟气温降小于10℃，烟气不进入露点，可以有效的保证除尘器和烟道不发生低温腐蚀的问题。

国外的燃煤锅炉排烟温度约为90～100℃，酸露点温度低于90℃，降低排烟温度不会对锅炉尾部设备造成任何不利影响。

4 提高锅炉热效率的方法

排烟损失是锅炉热损失的最大项，因而减少排烟损失是提高锅炉热效率的最有效途径。

锅炉的热效率较低，导致供热的成本较其他锅炉要高，锅炉效率的提高可以产生可观的经济效益和社会效益。

降低排烟温度有利于除尘器提高效率，且保证布袋的安全。

降低排烟温度可减少引风机出力，节省电耗。

5 丰普技术描述

使用环境：因为酸/水露点问题，存在低温腐蚀和积灰的末级换热器及换热面；

技术原理：通过设定换热器的启动温度，控制换热器换热面的壁面温度始终高于一定的值，当将换热器的该温度值设定为酸露点温度时，可以从低温腐蚀的机理上彻底解决酸/水露点造成的低温腐蚀和积灰问题；

目的：在解决低温腐蚀和积灰问题的同时，降低排烟温度，追求锅炉的经济效益最大化，并且恒定经过换热器之后的烟温，稳定后续设备的正常工作；

适用行业：

（1）、将低温换热技术应用于锅炉末级换热器，对锅炉进行重新设计，提高锅炉效率；

（2）、将低温换热技术作为恒温器使用，调节波动负荷下的烟气温度，保证经过低换热器之后的烟气温度在一定的范围，达到保护后续设备的目的。

6 项目设计方案

6.1方案描述

系统示意图

公司根据对贵厂锅炉参数的分析以及对锅炉设备的了解，结合对丰普恒壁温节能器（定温热管式气-液换热）的实际应用积累经验，以及1#炉恒壁温节能器运行效果，进行相关的计算和设计工作，确定了热量的回收点、余热的利用点以及丰普恒壁温节能器的初步参数。本方案的宗旨是：用综合可靠的解决方案，来达到锅炉排烟余热的最大化利用，将排烟温度降低到105℃。

如上图示意，在锅炉末级空预器后，除尘器之前的烟道内，增加一级恒壁温节能器，利用排烟余热加热部分除氧器补水，从而提高补水温度。新增恒壁温节能器水系统管道由补水母管旁通引出，恒壁温节能器可将100t/h（按140t/h设计）的补水由45℃加热升至95℃，加热后的补水重新汇入补水母管，再进入除氧器。

新增恒壁温节能器采用定温启动热管换热技术，在较低烟气温度时，可以有效躲避烟气的露点腐蚀，从而保证设备的正常运行。

6.2 水系统

管路系统图

上图为2#炉改造的水系统图，在进行1#恒壁温节能器改造时已经预留2#锅炉用的水管道，因此直接将2#炉的恒壁温节能器进出水管道接入预留的管道即可。2#炉的恒壁温节能器水系统连接同1#炉。

6.3 技术参数

(1) 针对2#炉回收余热，将锅炉排烟温度从145℃降低到105℃。（考虑到锅炉排烟温度波动，因此取排烟温度平均值145℃）对除氧器进口补水进行预热，补水流量100t/h，可将补水水温提高50℃，从而减少除氧器的蒸汽耗量。

(2) 当节能器发生故障，可通过旁通管路切断设备供水，不影响锅炉的正常运行。

(3) 只要恒壁温节能器进口烟温大于105℃，小于145℃，保证恒壁温节能器出口烟温在105℃±5℃。

7 烟风水阻力

7.1 汽水系统

锅炉改造后，恒壁温节能器给水由补水母管引出，经过节能器加热之后，返回补水母管；单台锅炉改造设备增加给水阻力<50kPa，给水管路及阀门增加给水泵阻力<50kPa。若现有给水泵扬程不够，可增加一台给水泵。

7.2 引风系统

单台锅炉改造后，烟气流通阻力增加400-500Pa，可以保证新增设备的阻力在引风机的出力范围内。

项目安全性和可靠性

1 恒壁温暖风器低温腐蚀的考虑

保证设备使用寿命，在设备的服役期内，避免低温腐蚀等问题造成节能器失效。

2 设备损坏后漏风与漏水的考虑

旁通补水管道进出口都设置有关断阀，当旁通烟道的恒壁温节能器出问题，可立即关断阀门。恒壁温节能器采用热管技术，即使设备出问题，也不会引起回水泄漏事故。因此新增设备出问题，锅炉都可以立刻恢复到原状态，不影响正常运行。

3 烟道风烟阻力的考虑

项目实施的影响范围仅限于锅炉的热力系统，项目的实施不对锅炉之外的系统运行造成任何影响。该项目换热器增加的风阻在现有烟风系统的设计余量范围之内，项目的实施不需要对鼓引风系统做任何的变动。增加的水阻力，根据实际情况，可选择是否增加水泵。

4 排烟温度随锅炉负荷波动的考虑

丰普定温启动热管可设置启动温度，当烟气温度高于热管启动温度时，热管开始工作，反之则不换热。因此该装置可以很好地控制烟气出口温度；在烟气量有波动的情况下，能够很好的稳定进入除尘器的烟气温度在105℃左右。

5设备磨损及积灰处理

5.1在保证自清灰流速的前提下，将烟尘对换热管的磨损降到最低，综合磨损和积灰的问题，设计选择烟气的流速在8-9m/s，具有最佳的清灰效果及较轻微的磨损。

5.2换热器的前三排管束及易产生烟气走廊的烟道附近的管子采用厚壁管，并加装防磨瓦。

5.3换热器前后端部设置烟气阻流板，防止烟气走廊。

5.4安装清灰装置，定时对换热器进行清灰，保证不发生换热器积灰的问题而影响到锅炉的运行。

设备布置及说明

侧视图

俯视图

上图为恒壁温节能器在锅炉烟道中的布置示意图，节能器布置于厂房与除尘器之间的水平烟道上。由于锅炉有两个独立烟道，因此在每个独立烟道均放置一套恒壁温节能器系统由节能器本体、烟气进法兰变径、烟气出口法兰变径、吹灰系统、补水旁通管道和支承架等组件组成。

节能器安装前先浇灌混凝土基础，待基础保养期满后，将钢结构支承架置于基础之上，安装地脚螺栓后进行二次浇灌。待混凝土完全凝固后拧紧螺母，然后将节能器安装在支承架上。

节能器采用热管中间隔板分隔的立式结构形式进行组装，上部为水侧，下部为烟气侧，烟气侧配置吹灰器，并设置灰斗和卸料器。烟道与节能器采用法兰变径进行连接。从除氧器的补水母管上引出旁通管，将一部分补水送至节能器进水法兰，补水经节能器加热后从出水法兰送回补水母管。

节能器安装完成后进行密封和保温处理，以减小漏风和散热损失。

节能效果

1 节能环保效应

该项目的改造符合国家节能环保政策的要求，项目改造完成后产生节能、节水、节电的经济效益，项目改造后按额定蒸发量计算，烟气温度每降低20℃，锅炉效率提高1%，减少标煤150 - 300 kg/h；同时还兼具减排的环保社会效益，年可以减少CO2排放4000 - 7000吨。

2 附加节能效果

2.1 有利于提高电除尘效率。锅炉排烟温度偏高，带来了粉尘的比电阻升高，使得粉尘到达沉降极以后不易释放其电荷，产生反电晕放电，从而影响除尘效率。烟气温度降低，可使烟尘比电阻降低，同时烟气的体积流量也得以降低，相应的降低电场烟气通道内的烟气流速，这些因素都有利于提高电除尘器的效率；

2.2 烟气温度的降低可以减少脱硫系统浆液的蒸发量，从而减少脱硫水耗，同时烟气温度的降低还可以提高塔内脆性材料使用寿命。根据经验估算，烟温每降低10℃，可以减少补水1 - 2 t/h左右。

节能效益分析

1 计算依据

烟气流量：450000 Nm3/h（按2#锅炉410t/h额定负荷，烟气按含氧5.24%计算）

烟气比热：1.359KJ/Nm3

锅炉年利用小时：7800 h

设计热负荷：烟气温降至105℃计算，节能率2.5%

标煤价格：793元/吨

现有锅炉效率：0.90

2 效益计算

节能量Q

Q = V0×Cp×△T×η÷3600

式中：V0，Nm3/h，为烟气流量；Cp，1.359 kJ/ Nm3.h，为烟气比热；△T，℃，为改造前后排烟温度差；η，0.97，为传热效率。

3 综合年经济效益

利用锅炉烟气的余热，针对2#锅炉，按410t/h额定负荷计算，将烟气温度从145℃降至105℃计算，节能率2.5%左右，每年节约的热量相当于标煤5970吨，年效益473万元，同时二氧化碳排放减少15701吨，脱硫水耗减少20000吨左右。

按设备的预期最低使用寿命为8年计算，项目运行可直接产生经济效益，8年×417万元=3784万元。项目静态投资总额为679万元，项目静态投资回报比为1.5倍。 

目前已实施案例数量

12台/套