引言在燃煤电厂中，电站锅炉的设计排烟温度通常为120~150 ℃，占整个锅炉设计热损失的60％~70％[1-3]，尤其对于燃煤工业锅炉，由于机组容量小、锅炉效率偏低，排烟温度更高，可以达到150~240 ℃[4]。目前燃煤工业锅炉依然广泛应用于钢铁、化工、居民供热等涵盖国民生产生活的各个领域[5-6]，大量高温烟气直接排放容易造成较大的能量浪费。随着节能减排要求的逐步提高，以低温省煤器为主要代表的烟气余热回收设备得到广泛应用。低温省煤器虽然可以起到较好的节能效果，但由于工作环境相对较差，容易出现低温腐蚀、积灰堵塞以及磨损等问题[7]，给企业的安全生产带来不利影响。热管式低温省煤器在传统翅片管式低温省煤器的基础上，采用重力热管作为换热元件，根据不同烟气参数灵活设计烟气室及热水室两侧的传热面积，使换热器烟气侧管壁保持在酸露点温度之上，有效杜绝低温腐蚀问题[8]，因而得到广泛的应用与推广[9-11]。1搪玻璃热管式低温省煤器技术原理搪玻璃热管在传统钢水型重力相变热管的基础上，在热管外管壁采取搪玻璃涂层工艺后而产生的换热效率高、耐磨防腐强的换热元件[12]，搪玻璃热管的工作原理如图1所示。从功能角度搪玻璃热管与常规热管类似，可以划分为3个部分：吸热段（工质蒸发段）、绝热段及放热段（工质冷凝段）。吸热段热管管壁吸收外部高温介质（如热烟气）的热量并加热管内液态工质，液态工质受热相变蒸发变为气态，气态工质上升至冷凝段后相变放热，并通过管壁传递给外部低温介质（如低温水）。气态工质冷凝为液体后，在重力的作用下又返回热管的吸热段。搪玻璃热管通过这种循环过程实现热量的持续传递。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.04.015.F001图1搪玻璃热管工作原理搪玻璃热管式换热器由若干根搪玻璃热管组成，热管的绝热段位于烟道与凝结水循环部位隔离区，采用双夹层管板结构进行烟气侧与热水侧的彻底隔离。热管冷凝段位于烟道外部，低温水通过流通套管环形面积吸收热管冷凝段释放的热量。搪玻璃厚度依据国家标准及换热合理性能一般为0.3±0.05 mm，该涂层起到持续可靠的防腐、耐磨及防积灰能力，而且相应的换热热阻增加非常小，使热管的高效传热性能得以保留。2项目方案设计2.1项目现状分析临沂市某热力公司2#炉锅炉型号为DZL70-1.6/130/70-AⅡ3，为卧式链条热水锅炉，额定供热量70 MW，循环水量约1 500 t/h，锅炉进/出水温度一般在45/85 ℃。改造前，锅炉满负荷运行时除尘器入口排烟温度在160 ℃以上，锅炉排烟温度高，烟气体积流量增大，不仅造成锅炉效率下降，同时较高的排烟温度也对布袋除尘器的安全经济运行造成不利影响。2.2改造方案设计根据现场设备的布置空间位置及热力参数，项目采用分级布置、梯级降温的搪玻璃热管式换热器改造方案，回收的热量用于加热部分锅炉给水，系统流程如图2所示。在除尘器前，烟道加装一级低温省煤器，额定负荷烟温由160 ℃降至135 ℃，有效保护除尘器的安全稳定运行。除尘器后烟道加装二级低温省煤器，额定负荷烟温由120 ℃降至100 ℃，最大限度回收烟气余热。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.04.015.F002图2改造系统流程3改造效果及节能收益分析3.1运行状况2#锅炉的低温省煤器自投运以来运行正常。根据2021年11月8日、11月25日及12月9日分别进行满负荷试验运行数据，两级低温省煤器实际累计增加烟气阻力170~200 Pa，远低于550 Pa的设计要求，对引风机出力及其他锅炉原有系统影响较小。锅炉主要试验参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.04.015.T001表1锅炉试验参数项目数值11月8日11月25日12月9日锅炉负荷/MW706972引风机挡板开度/%84.6585.1985.04一级低省进出口差压/Pa135.0138.7140.6二级低省进出口差压/Pa21.024.924.2一级低温省煤器进口烟温/℃118.0128.9139.9出口烟温/℃100.7106.7112.6进口水温/℃46.944.038.7出口水温/℃69.753.044.6水流量/(t/h)20.5465.16143.10节能量/(GJ/h)1.922.423.55二级低温省煤器进口烟温/℃99.4102.1104.7出口烟温/℃86.387.291.6进口水温/℃47.244.642.6出口水温/℃61.150.748.2水流量/(t/h)25.8176.6895.30节能量/(GJ/h)1.471.932.17总节能量/(GJ/h)3.394.355.723.2节能状况分析锅炉启动初期，由于全部更换水冷壁管，炉内比较清洁，锅炉排烟温度较低。满负荷下运行时间增加对节能效果影响如图3所示。随着锅炉运行时间增加，炉内清洁度下降，烟温明显升高。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.04.015.F003图3满负荷下运行时间增加对节能效果影响两级同时投运时，11月8日满负荷调试时，一级节能器进口平均烟温118.0 ℃，一级低温省煤器进出口烟温温降17.3 ℃；二级低温省煤器进出口烟温温降13.1 ℃，两级瞬时回收总热量3.39 GJ/h。11月25日满负荷运行时，一级低温省煤器入口平均烟温128.9 ℃，烟温已上涨10.9 ℃，一级低温省煤器进出口烟温温降22.2 ℃，二级低温省煤器进出口烟温温降14.9 ℃，两级瞬时回收总热量4.35 GJ/h；12月9日满负荷运行时，一级低温省煤器入口平均烟温139.9 ℃，烟温相比于11月25日已上涨11 ℃，一级低温省煤器进出口烟温温降25.55 ℃，二级低温省煤器进出口烟温温降16 ℃，两级瞬时回收总热量5.72 GJ/h。3.3节能收益分析采用搪玻璃热管式低温省煤器进行烟气余热回收，在满负荷条件下排烟温度为139.9 ℃，单台炉回收热量为5.72 GJ/h（1 589 kW）。如全取暖季平均烟温保持当前温度，预计全取暖季回收总热量为：5.72 GJ/h×24 h×130 d=1.785万GJ。按当前煤价为1.029元/kJ，锅炉效率80%计算，预计单位热量燃料消耗成本为73.16元/ GJ。单取暖季余热回收效益为：1.785万GJ×73.16元/ GJ=130.6万元。随着锅炉持续运行时间增加，排烟温度继续升高，余热回收效益将进一步提高。4结语（1）对比传统翅片管式低温省煤器，搪玻璃热管式低温省煤器在防腐、耐磨及防积灰方面有着明显优势。在降低排烟温度、提高锅炉效率的同时，可以保证燃煤机组稳定高效运行。（2）通过对搪玻璃热管式低温省煤器在临沂某70 MW燃煤工业锅炉上的改造应用进行试验研究分析，结果显示，运行状况和节能效果均满足预期要求。项目采用分级布置、梯级降温的搪玻璃热管式换热器改造方案，在除尘器前、后烟道各加装一级低温省煤器，改造后取得较好的运行效果，在锅炉排烟温度达到139.9 ℃时，单台炉回收热量5.72 GJ/h（1 589 kW），按此工况运行，预计单采暖季余热回收效益为130.6万元。节能效果和经济效益显著。（3）随着我国节能减排、超低排放政策的深入实施，搪玻璃热管式换热技术将在烟气余热利用领域具有广阔的应用前景。