蒸汽锅炉余热回收技术浅析

摘要：蒸汽锅炉余热问题不仅造成了严重的能源浪费，而且带来了白色环境污染。本论文对锅炉余热的成因进行了分析，制定了工艺改造方案，优化了工艺流程，通过安装余热回收换热器，提高锅炉除氧给水温度，降低除氧加温耗汽量等措施的實施，有效解决了锅炉余热的浪费，消除了环境污染。同时也总结了工作的不足之处，并对后续工作做了进一步的展望。

关键词：余热回收除氧器工艺优化换热器

1 .背景

众所周知，蒸汽锅炉余热浪费能够造成严重的能源浪费和白色环境污染。我公司热力厂安装蒸汽锅炉12台，其中9台20t/h，3台35t/h。蒸汽锅炉均采用热力除氧工艺运行，共有除氧器4台，其中，75 t/h和45 t/h各1台， 100 t/h共2台。蒸汽锅炉余热浪费主要通过三个途径产生：

（1） 锅炉连续排污经膨胀箱扩容降压后，二次蒸汽被回收利用，而高温水（约120℃）直接排入渣池，热量未进行回收利用，连续排污量约占锅炉蒸发量的5%-10%。

（2） 锅炉定期排污经膨胀箱扩容降压后，二次蒸汽直接排入大气，而高温水（约120℃）直接排入渣池，全部热量未进行回收利用。定期排污量约占锅炉蒸发量的0.1%-0.5%。

（3） 锅炉给水经热力除氧加温时，排除氧气的同时一部分加温蒸汽也排入大气，排入大气中的乏汽约占加温蒸汽的5%-10%。

据统计我公司年生产供应蒸汽约56万吨，锅炉排污量约2.8万吨，除氧产生的乏汽约0.17万吨。

为有效抑制蒸汽锅炉余热浪费，减少能源浪费和白色环境污染，我们根据余热产生的主要成因，制定了余热回收方案，并实施了改造。

2 .改造方案

2.1 锅炉排污余热回收方案及工艺设计

锅炉排污是保证锅炉安全运行的重要环节。锅炉排污分为定期排污和连续排污。定期排污又称底部排污，每班一次，主要排除锅炉集箱底部沉积物、水渣，防止水渣在某一部位聚集形成二次水垢。连续排污又称表面排污，主要排掉锅水表面的油脂和泡沫，降低锅水的含盐量，使锅炉水质指标符合标准。锅炉排污余热回收的困难主要在定排管系统压力不一致，易产生二次蒸汽造成振动。

经团队分析讨论确定方案加装两套水—水换热器，热源采用锅炉定、连排排污水在换热器管束内流动，换热后排入冲灰沟内。冷源采用水处理软化水在换热器管壳内流动，吸热后排入软水箱。根据现场实际状况一台采用水平安装，一台采用立式安装，具体措施如下：

（1） 在定排膨胀箱进口加装阀门与定排膨胀箱隔离。

（2） 新敷设定排管道与锅炉连排膨胀箱排污管合并。

（3） 锅炉连排膨胀箱排污管出口加装止回阀，防止定排排污水进入连排膨胀箱。

（4） 定连排合并后管道加装过滤器接至换热器，经换热后排入冲灰沟内。

（5） 换热器冷源采用水处理软化水吸热后排至软水箱。

锅炉排污余热回收改造流程示意图：

（1）换热器水平安装示意图

（2）换热器立式安装示意图

2.2 除氧余热回收方案及工艺设计

热力除氧原理是将锅炉给水温度加热到沸点，使水沸腾，从而使水中溶解的氧被解析出来，在排除氧气的同时一部分加温蒸汽也排入大气。除氧余热回收的主要困难是除氧器工作压力低，正常工作压力在0.01-0.02MPa，要求换热器阻力小于0.01MPa，若换热器阻力大于0.02MPa，会造成除氧器工作压力升高，影响正常运行。同时乏汽中混有氧气，如作为闭式系统蒸汽回收，则氧气会被带入锅炉给水系统，增加设备管道氧腐蚀。

经团队分析讨论确定方案加装两套汽—水换热器，将除氧器排出的乏汽与除氧器给水换热凝结回收，而氧气等其他不凝结气体通过排汽管排至大气。经调研，换热器选择陕西新瑞冷暖机电设备厂生产的波纹管换热器，该换热器采用不锈钢波纹管，换热效率高且阻力很小。热源为除氧乏汽在管壳内流动，换热后凝结成水在管壳末端底部回收排入凝结水箱二次再利用，氧气等其他不凝结气体通过换热器管壳末端顶部的排气管排放至大气。冷源采用除氧器进水在管束内流动，吸收除氧乏汽余热后直接进入除氧器加温。换热器采用水平安装，减少壳程阻力，保证除氧器工作压力正常。

除氧余热回收改造流程示意图。

3 .改造效果

经过5个月的努力，锅炉余热回收改造顺利完成，投入运行后效果良好，但也存在一些问题，具体内容如下：

3.1 好的方面

（1）锅炉排污水温度降低，大约为40-50℃，渣池环境大为改善同时消除了白色污染。换热后的软化水温度提高了10度以上。

（2）除氧器向空排管道不再有蒸汽排出，除氧加温耗汽量明显降低，经统计除氧加温每吨软化水耗蒸汽量由过去的0.14吨降低到0.07吨。

3.2 存在问题与不足

由于现场位置限制，改造设计中一台采用立式安装，另一台采用水平安装。立式安装热源从换热器顶部进入，底部排出，运行后无任何振动现象。水平安装热源从水平方向进入，水平排出。运行后出现汽水冲击、振动问题，多次造成波纹管焊缝脱焊。

经分析换热器水平安装易造成气体聚集在换热器两端封头上部，不利于气体排除，因此造成频繁振动。

3.3 优化及改进

经分析讨论确定改进换热器封头，将换热器凸形封头改为锥形，确保进出口端在换热器最高处，便于气体排出。改进后换热器振动频率、强度明显降低，再未出现波纹管焊缝脱焊现象。综上所述锅炉排污余热回收换热器适合立式安装，可避免振动现象发生。

4 .技术经济及社会效益

4.1 按公司年产蒸汽56万吨计算，节约锅炉除氧加温蒸汽约3920吨，回收凝结水约3920吨。折合资金约：3920吨×150元/吨+3920吨×50元/吨=78.4万元，扣除设备改造购置、安装成本费用13万元，实际改造结余资金约65.4万元。

4.2 本项目实施改造后，设备可至少在8年之内不发生管道堵塞，氧腐蚀等故障。实践证明该余热回收技术性能稳定、可靠，是成功的，具有大力推广价值。

作者简介：姓名：刘建华 （1978.03--）； 性别：女 籍贯：山东省平原县 学历：本科 现有职称：工程师 ； 研究方向： 烟气环保处理及谁水处理方面endprint