铜冶炼厂锅炉烟气余热回收技术研究

2018-01-30蒋明庆

世界有色金属 2018年10期

蒋明庆

（滨南采油厂注汽大队，滨州滨城 256600）

锅炉作为铜冶炼厂主要的生产设备，其运行的正常与否，关系到整个系统的运行以及经济效益的产生。冶炼专用的注汽锅炉，对金属冶炼质量影响占有至关重要的作用，对于铜冶炼厂锅炉余热回收技术进展开了相应研究使锅炉运行的热效率达到设计值起到节能效果，并且对经济的产生有明显提高。

1 铜冶炼厂锅炉烟气余热回收技术研究

注汽铜冶炼厂锅炉的热效率如何提高是关键，对于排烟热损失是重要环节，对于铜冶炼厂锅炉的实际数据进行计算得出空气过剩指数，来确保热效率的最高排烟温度。通过降低锅炉排烟的温度，使得锅炉热效率提高，通过进行锅炉烟气余热回收技术，烟气余热回收利用的技术在设置排烟温度的时候，通常都会选择锅炉烟气过高的露点,因为要具有耐腐蚀性，防止换热器因为低温导致酸腐蚀,这样会出现烟气汽化潜热的浪费[1]。

（1）烟气预热预热空气时对于热效率有一定的影响，但是当烟气预热预热之后能够将燃料雾化进行一定程度的改善，将炉膛的燃烧状态进行改变，提高温度，空气过剩指数得到了降低标准。所以，预热空气对于表面散热不会有损失，对于机械和化学未完全燃烧有所影响。

（2）烟气余热预热给水对于注汽锅炉烟气余热的回收热效率也有一定影响。因为提高了锅炉初始阶段的温度，温差变小后铜冶炼厂锅炉烟气余热就会被再次利用，只要是能够有效控制传热温差的大小，烟气余热预热给水就能够降低排烟过程中的温度，空气过剩系数能合理运行，锅炉热效率能够有明显的升高。

以上两种对铜冶炼厂锅炉烟气回收的方法对于锅炉热效率的影响有所不同，1和3是烟气余热优质的方案，虽说设计可行，但是实际操作过程中工序复杂多样，操作控制不够便捷，同时资金的投入比例较大，第二种烟气余热预热给水的方案对于资金的投入量较小，操作方式简单便捷，只要是相关数据正确、管理得当，就能够降低排烟热损失，使锅炉内热效率得以提高。

2 余热参数及改造流程

在铜冶炼厂锅炉的余热参数确定之后才能进行后续余热回收研究，对于可回收的余热和排烟温度等进行测量比较。将回收的余热投放到余热空气的步骤中，在锅炉的前端设置了风系统，后部是烟气余热回收系统，在进行空气预热的时候，对于管道的损失较大，并且资金投入过高，工序也相对复杂，运用热锅炉给水的方案最佳。

利用回收后的余热进行泵前给水方案，通过余热设置的回收装置承压较低，但是给水时闭管温度如果比酸露温度低，容易发生腐蚀现象，对于腐蚀严重的阶段对换热器具有较高的要求。当排烟温度在240℃时，烟气带走热量5577.7MH/h,排烟温度到200℃时，烟气带走热量4626.7MH/h,之间相差951.0MH/h(264.2kW)，也就是余热资源量。在测试时锅炉出力为17.7t/h，余热量按300kW来进行计算。锅炉绝热燃烧的温度是随着燃油温度的升高而升高的，由公式Q=F＊K＊Δt可以得知，绝热温度的提高使得炉内辐射换热系数有所提高，提高了锅炉与传热温差的总换热系数。烟气余热预热燃油对于机械及化学未完全燃烧损失、降低排烟温度更有利，同时锅炉热效率有所提高。烟气余热预热给水有利于提高锅炉入口介质的温度，减小传热温差，只有铜冶炼厂锅炉入口介质的量足够的大，进行严格把控。

传热温差下降就在控制范围之内，锅炉烟气余热可以被再次利用。烟气余热预热给水能够对排烟温度直接降低，与合理的过剩空气系数相配合，锅炉的热效率将有所提升。

根据以上分析，烟气余热预热空气不会对传热温差造成影响，是最可靠的烟气余热方式。由于操作资金较高、工艺复杂的原因，相比烟气余热预热给水的资金较少、工艺简单，系统操作方便快捷，对降低锅炉排烟热损失，做到提高锅炉热效率。烟气余热装置是运用装置中传热元件来讲锅炉尾气和循环水内热量进行交换，以此来达到烟气余热回收利用的效果，在运行过程中通过回收的热量将铜冶炼厂锅炉给水的预热、站内采暖及和储油罐进行加热等。烟气余热利用装置中传热管采用横向冲刷错列的形式运行，通过管外走烟气和管内走水的运行方式，结构之间安排紧凑，同样的换热面积的换热设备与普通光管的设备与销钉管余热回收装置相比，占地面积有所增加;后续维修十分方便，销钉管是通过整根的无缝钢管进行制造的，每个销钉管之间都用弯头进行连接，维修养护比较方便；受压元件热应力小，整体组装受压元件的时候，没有出现强制组装的现象，不会产生组装应力，而且设备在运行的过程中热应力小；连续运行的过程中，销钉管有强大的防灰防污能力，并且能够自行除灰除污，能够使设备长期稳定的运行，提高了效率。并且将针形管换热器进行给水装置，能够调节换热器的冲水量，操作起来方便，运行简单，能够很好的进行管理控制，还起到了优化节能的作用。

3 铜冶炼厂锅炉烟气余热回收利用技术现场应用情况

水侧换热的技术相比烟气要小，利用光管结构进行传热单元的测换热，有较强的耐腐蚀作用，而翅片却达不到这一要求，还会出现灰尘严重造成堵塞，传热效果不够。我国现有烟气余热回收利用的技术在设置排烟温度的时候，通常都会选择锅炉烟气过高的露点,因为要具有耐腐蚀性，防止换热器因为低温导致酸腐蚀,这样会出现烟气汽化潜热的浪费，汽化潜热通过水蒸汽的方式进行排放，进入大气会造成热污染。

随着科学技术的发展,耐腐蚀的换热器已经被普遍运用，同时对回收烟气中的水蒸汽潜热也成为了新的研究目标。当排烟温度为55℃时的热量回收,汽化潜热占了总热量的百分之九,根据排烟温度的降低而提高的热效率，两种情况将使锅炉的热效率至少提高百分之十二。回收排烟中水蒸汽潜热能够供应社会需求，在经济效益方面也能得到提高。