烟气冷凝器设计与应用
分段式烟气冷却器的设计与应用
分段式烟气冷却器的设计与应用郭伯春;赖海兵;肖胜【摘要】针对燃煤锅炉排烟温度高的问题,设计出分段式烟气冷却器方案,并以某电厂630 MW机组增加烟气冷却器改造为例,采用了低温段烟气冷却器控制排烟温度、高温段烟气冷却器控制电除尘器入口烟温的控制策略.结果表明:改造后能有效控制排烟温度、提高锅炉热效率,对同类型机组的改造具有借鉴意义.【期刊名称】《发电设备》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】5页(P268-272)【关键词】分段式烟气冷却器;排烟温度;凝结水;控制策略【作者】郭伯春;赖海兵;肖胜【作者单位】四川广安发电有限责任公司,四川广安638000;中航工业南充可再生能源有限公司,四川南充637000;西安热工研究院有限公司,西安710032【正文语种】中文【中图分类】TK223.26随着我国环保政策的深入推进，火电机组进一步降低煤耗和粉尘排放、提高经济性和发电竞争力势在必行。
当前燃煤锅炉排烟温度高、排烟损失增大，导致锅炉效率降低、煤耗升高，对设备运行的经济性和安全性构成严重影响，目前主要采用增加烟气冷却器方案。
笔者全新设计了分段式烟气冷却器工艺，即采用低温段烟气冷却器控制排烟温度、高温段烟气冷却器控制电除尘器入口烟温的技术，顺利实现了排烟温度的控制和烟气余热回收利用。
1 设计方案采用烟气冷却器降低排烟温度，当前方案有：加装烟气冷却器利用低压加热器凝结水回收余热方案，冷一、二次风与烟气冷却器闭式循环方案[1]，烟气冷却器与烟囱排烟加热闭式循环方案[2]，热一次风加热器与低压省煤器联合方案[3]等。
笔者在当前已有方案的基础上，设计了更有效、更节能的分段式烟气冷却器工艺和控制策略。
以某火力发电厂630 MW机组为例，其锅炉为前后墙对冲燃烧、超临界、本生型直流锅炉，排烟温度设计值为106 ℃，锅炉热效率为93.5%。
近年来，实际运行表明，锅炉在50%热耗率验收(THA)工况时，排烟温度在125.5 ℃以上，排烟温度明显高于设计值，超过脱硫系统入口烟气温度设计值，夏季更为严重。
烟气冷却器设计标准
烟气冷却器设计标准
烟气冷却器（Flue gas cooler）设计标准包括以下方面：
1. 设计规范：烟气冷却器设计应符合国家标准、行业标准、地方标准及设计规范。
2. 材料选择：应选用适合介质及操作条件的材质，并符合国家标准。
3. 清洗：设备清洗应符合工艺流程要求和环保要求，并防止二次污染。
4. 安全防护：对烟气冷却器进行安全防护，防止人员误伤和环境破坏。
5. 烟气冷却器的热流量：应根据烟气的热流量进行计算，确定冷却器的整体尺寸。
6. 高效换热：烟气冷却器应具备高效换热性能，以确保烟气经过冷却器后的温度符合工艺要求。
7. 耐高温：应具备耐高温的性能，在烟气温度高于设定温度时，不会导致设备损坏或运行异常。
8. 运行可靠性：应采用高质量材料和先进生产技术，具有可靠的运行性能，以确保设备的长期稳定运行。
9. 良好的维护性：应具有良好的维护性能，以方便设备的日常维护和修理。
10. 监测和控制：应配备相应的传感器、仪表和控制系统，以监测和控制烟气冷却器的运行状态和效果。
烟气冷凝器原理
烟气冷凝器原理烟气冷凝器是一种用于能源回收和污染物减排的设备，其原理是通过冷却烟气中的水蒸气，使其凝结成液体，从而实现烟气中水分的回收和热量的利用。
下面将详细介绍烟气冷凝器的原理。
一、烟气中的水蒸气燃烧过程中产生的烟气中含有大量的水蒸气，在一些工业生产过程中，烟气中的水蒸气不仅是能源的浪费，还可能导致烟气中的污染物排放超标。
因此，回收烟气中的水分对于节能减排具有重要意义。
二、烟气冷凝器的工作原理烟气冷凝器通过降低烟气温度，使烟气中的水蒸气凝结成液体。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 烟气预处理：烟气从燃烧设备中排出后，经过烟气净化设备进行预处理，去除其中的颗粒物和其他污染物，以保证后续的冷凝过程的顺利进行。
2. 烟气冷却：烟气进入烟气冷凝器后，通过与冷却介质进行热交换，使烟气温度迅速下降。
冷却介质可以是水、空气或其他冷却剂。
在烟气冷却的过程中，烟气中的水蒸气开始逐渐凝结成液体。
3. 烟气与冷凝水接触：在烟气冷却的过程中，冷凝水通过冷凝水系统进入烟气冷凝器，并与烟气进行充分接触。
冷凝水吸收烟气中的热量，使其温度升高，并逐渐蒸发成水蒸气。
4. 冷凝水回收：经过与烟气的接触，冷凝水中吸收了烟气中的热量和水分，形成了含有污染物的液体。
这部分液体经过冷凝水系统的处理，可以进行回收利用或排放处理。
三、烟气冷凝器的优势烟气冷凝器作为一种节能减排的设备，具有以下几个优势：1. 能源回收：通过烟气冷凝器，烟气中的水蒸气可以被回收利用，减少能源的浪费。
冷凝水中的热量可以用于加热或供热，从而提高能源利用效率。
2. 污染物减排：烟气冷凝器可以使烟气中的污染物凝结成液体，从而减少其对大气环境的污染。
冷凝水中的污染物可以进一步处理，以达到排放标准。
3. 综合经济效益：通过回收烟气中的水分和热量，烟气冷凝器可以降低企业的能源消耗和运行成本，提高生产效率，同时也有利于改善环境，符合可持续发展的要求。
四、烟气冷凝器的应用领域烟气冷凝器广泛应用于工业生产、电力供应、供热系统等领域。
冷凝器设计说明
冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
在各行各业的生产过程中，冷凝器起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。
二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。
当高温气体或蒸汽进入冷凝器时，通过与冷却介质接触，热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。
在这个过程中，气体或蒸汽会冷却下来，并逐渐凝结成液体。
三、冷凝器的设计要点1. 温度差：冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。
温度差越大，传热效果越好，但也会增加冷凝器的尺寸和成本。
2. 冷却面积：冷凝器的冷却面积需要足够大，以确保热量能够充分传递给冷却介质。
通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。
3. 冷却介质：冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。
选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。
4. 流速和压降：冷凝器的设计要合理控制流速和压降，以确保冷却介质能够充分流过冷凝器，并保持稳定的工作状态。
5. 材质选择：冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。
四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器：管壳式冷凝器由管束和外壳组成，冷却介质流过管束，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，广泛应用于化工、制药等行业。
2. 管板式冷凝器：管板式冷凝器由多个平行管板组成，冷却介质通过管板流过，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构紧凑，适用于占地面积有限的场所。
3. 直接冷凝器：直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上，通过冷凝介质的蒸发吸收热量，实现冷凝。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，适用于高温气体或蒸汽的冷凝。
4. 间接冷凝器：间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离，使其通过换热器壁传热。
这种冷凝器结构复杂，但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触，适用于对冷却介质有特殊要求的场合。
五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量，以满足工艺要求。
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》范文
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》篇一一、引言随着工业化的迅速发展，烟气处理成为了环保领域亟待解决的关键问题之一。
烟气冷凝器作为一种高效烟气处理设备，对于降低烟气中的有害物质含量、减少对环境的污染具有重要意义。
本文将对烟气冷凝器的设计进行模拟分析，并通过实验研究其性能特点及优化方向。
二、烟气冷凝器的工作原理与结构烟气冷凝器是一种利用低温冷却烟气，使烟气中的水蒸气和其他挥发性有机物（VOCs）凝结成液态，从而减少有害物质排放的设备。
其结构主要由冷凝室、冷源和冷却水循环系统等组成。
工作原理是：通过冷却介质将烟气降低至露点以下，使水蒸气和VOCs凝结成液态，从而达到净化烟气的目的。
三、设计模拟1. 模型建立：利用计算流体动力学（CFD）软件建立烟气冷凝器的三维模型，设置合理的边界条件和参数。
2. 模拟过程：通过CFD软件模拟烟气在冷凝器内的流动过程，分析烟气的速度、温度和压力分布，以及水蒸气和VOCs的冷凝情况。
3. 结果分析：根据模拟结果，优化冷凝器的结构参数，如冷凝室的大小、冷却介质的温度和流速等，以提高冷凝效果。
四、实验研究1. 实验装置：搭建烟气冷凝器实验装置，包括烟气发生装置、冷凝器、测量仪器和数据采集系统等。
2. 实验过程：将烟气引入冷凝器，调整冷却介质的温度和流速，观察烟气的冷凝情况，并记录相关数据。
3. 数据处理与分析：对实验数据进行处理，分析烟气冷凝器的性能特点及影响因素，如冷却介质的温度、流速、烟气流量等对冷凝效果的影响。
五、实验结果与讨论1. 实验结果：通过实验发现，烟气冷凝器在适当的冷却介质温度和流速下，能够有效地降低烟气中的水蒸气和VOCs含量，达到较好的净化效果。
同时，冷凝器结构参数的优化也能进一步提高冷凝效果。
2. 影响因素分析：冷却介质的温度和流速是影响烟气冷凝效果的关键因素。
当冷却介质温度过低或流速过大时，可能会导致冷凝室内结霜，影响冷凝效果。
此外，烟气流量、烟气成分等因素也会对冷凝效果产生影响。
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》范文
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，烟气排放问题日益严重，烟气冷凝器作为一种重要的烟气处理设备，其设计和性能直接关系到环境保护和工业生产效率。
因此，对烟气冷凝器的设计模拟与实验研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文将就烟气冷凝器的设计模拟和实验研究进行深入探讨。
二、烟气冷凝器设计模拟1. 模型建立在设计模拟阶段，首先需要根据烟气冷凝器的实际工作原理和要求，建立合理的物理和数学模型。
模型应包括烟气的流动、传热、传质等过程，以及冷凝器的结构、材料、尺寸等参数。
通过建立模型，可以预测冷凝器的性能，为后续的优化设计提供依据。
2. 参数优化在模型建立的基础上，通过改变冷凝器的结构参数、操作参数等，对冷凝器的性能进行优化。
优化目标主要包括提高冷凝效率、降低能耗、提高设备使用寿命等。
通过模拟实验，可以找到最佳的参数组合，为实际设备的制造和运行提供指导。
三、烟气冷凝器实验研究1. 实验装置与材料实验研究需要搭建实验装置，包括烟气发生装置、冷凝器、测量仪器等。
同时，需要选择合适的材料，如冷凝器的结构材料、传热介质等。
在实验过程中，需要严格控制实验条件，确保实验结果的准确性。
2. 实验方法与步骤实验方法主要包括烟气发生、冷凝过程、性能测试等步骤。
首先，通过烟气发生装置产生一定流量和成分的烟气。
然后，将烟气引入冷凝器，观察烟气的流动和冷凝过程。
最后，通过测量仪器对冷凝器的性能进行测试，包括冷凝效率、能耗等。
3. 实验结果与分析根据实验数据，对冷凝器的性能进行分析。
首先，比较模拟结果和实验结果的差异，分析原因并改进模型。
其次，分析冷凝器的性能随结构参数、操作参数的变化规律，为优化设计提供依据。
最后，对冷凝器的实际应用进行评估，包括设备成本、运行成本、环保效果等。
四、结论与展望通过设计模拟和实验研究，我们可以得出以下结论：1. 烟气冷凝器的设计模拟与实验研究对于提高设备性能、降低能耗、保护环境具有重要意义。
烟气冷凝器废气潜热回收的设计和经济分析文献翻译
文献翻译题名：烟气冷凝器废气潜热回收的设计和经济分析。
亮点：1：水蒸气冷凝气用于烟气冷凝。
2：废热回收单元用于天然气燃烧锅炉的理论设计。
3：设计计算中，用了一维有限差分法。
4：经济分析主要用于预测回报周期。
摘要：这次研究中，我们实验了蒸汽冷凝器通入60MW 天然气加热系统中产生的废烟气。
这样的目的是便于理论设计废热回收和进行经济分析。
实验中，具体的操作数据被记录下来。
在烟气冷凝气设计计算中，我们运用了一维有限差分法并且制造出了一个软件。
通过计算结果，废气的温度可以被80平方米表面积和316根平面不锈钢管束烟气冷凝器减少到40度。
年燃料费用节约折合美元为407396.16.引言：进来，由于生物和环境的原因，天然气锅炉的使用趋于普遍。
这种清洁能源同其他能源相比较氢含量比碳含量高，因此废烟气中的水蒸气伴随着大量的潜热。
因此，为了提高热效率，回收烟气的潜热对于天然气锅炉来说是很重要的。
1立方米天然气产生的烟气中包含1.5Kg 的水蒸气和3.6MJ的潜热。
潜热的流失占天然气燃烧放热的很大一部分。
如果我们同时回收显热和潜热，总的能量效率能提高近10%。
完全燃烧的最大热量是在过剩空气系数为1，每个电厂的的效率取决于自身环境条件，理想热量不恒定。
烟气温度始终高于外界温度。
电厂烟气余热通常由燃料热的15-40%组成。
在传统锅炉中，烟气出口温度通常高于150℃。
在天然气锅炉中，可以减少烟气出口温度到40-50度。
通过水蒸气和烟气中的热量回收。
在此情况下，锅炉热效率极大提高。
在这些锅炉中，能源节约大约15%且伴随着CO2排放的下降。
当代凝气式天然气锅炉设计收集潜热的同时采用合适的材料避免湿热的腐蚀。
高防腐材料应用于凝气式锅炉。
当天然气用于锅炉燃料时，水蒸气的摩尔分数处于很高的值，比如20%。
这个值在其他燃料中更低。
烟气中水蒸气含量越高，越多的潜热相应地被回收，热效率也能更高。
同时，气体锅炉的操作费用比燃煤式锅炉的更高。
烟气冷凝技术在油田注汽锅炉的应用
2017年12月烟气冷凝技术在油田注汽锅炉的应用汪桂强冯建刘富刚于永铭陶继忠（新疆油田公司采油一厂，新疆克拉玛依834000）摘要：目前我厂的油田注汽锅炉使用的燃料均为天然气，燃气锅炉的热效率仍未达到应有的水平，主要原因是燃气锅炉的烟温过高。
本文基于油田注汽锅炉烟气冷凝技术改造工程，在锅炉燃料为天然气，给水为油田净化水（水温在55℃）条件下，介绍烟气冷凝装置的安装工艺流程、燃烧器相关改造、节能效果，为以后油田注汽锅炉烟气冷凝安装使用提供参考。
关键词：油田注汽锅炉；烟气冷凝；工艺流程；节能效果目前油田注汽锅炉主要使用空气预热器来利用部分高温烟气，对低温排烟余热特别是烟气露点以下的余热利用较少。
主要是因为烟气冷凝水显酸性，会对烟气冷凝设备造成腐蚀，同时烟气温度低使得换热设备传热温差小主要热温差小，需要的换热面积大、成本高、体积大、阻力大[1]。
1烟气冷凝的原理使用烟气冷凝设备，将来自注汽锅炉的高温烟气，经锅炉烟气模块化冷凝装置使空气加热。
空气加热为热管换热器，热管为重力式热管倾斜布置，热管换热器将鼓风机鼓入的冷风加热成热风后送入高温燃烧器，烟气一部分冷凝成水经冷凝水箱排出，一部分通过引风机由烟囱拍向大气。
注汽锅炉尾部排放的高温烟气通过烟气冷凝装置，不仅仅释放烟气的显热，还能释放出由于烟气中的部分水蒸气凝结所释放的潜热，把排烟温度降低到50-70℃之间，不仅充分回收了烟气中的显热和水蒸气的凝结潜热，也把烟气中的SO 2和NO X 等有害成分大大降低，这从环保的角度来说也是非常有益。
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性：极好的导热性、良好的均温性、热流密度的可调性、传热方向的可逆性[2]。
2烟气冷凝装置2.1工艺流程烟气流程：高温烟气通过烟气切换阀进入新增的烟道，沿着新增烟道进入空气换热器，在空气换热器中换热后，产生的低温烟气由引风机抽出，通过烟囱排入大气。
空气流程：鼓风机鼓入的冷空气在空气换热器中换热，产生的高温空气随着新增的风道进入燃烧器。
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烟气冷凝器设计与应用
【摘要】介绍了烟气冷凝器的设计思路，主要从结构形式，耐腐蚀性、经济性等方面进行了阐述，通过实际应用说明了其设计的可行性和经济型，证明设计和应用是成功的。
【关键词】锅炉；烟气冷凝器；节能环保
0.引言
由于近几年人们对环境保护的日益重视，燃天然气锅炉的应用得到了空前的应用和发展。
而节约天然气资源的重要措施之一就是提高燃气锅炉的热效率。
提高天然气锅炉热效率的两个主要途径：一是提高燃烧系统的燃烧效率，开发和利用低氮燃烧技术；二是提高排烟热能利用率。
在燃烧系统一定条件下，提高排烟热能利用率，是高效利用天然气、减少环境污染的有效途径。
目前，普通燃气锅炉的排烟温度均很高，燃气锅炉在180～220℃以上，在天然气燃烧设备尾部增设冷凝式换热器，将排烟温度降到烟气露点温度以下，不仅可以回收利用排烟显热，还可利用天然气燃烧时产生的大量水蒸气凝结时放出的大量潜热。
同时凝结液对烟气中的CO2、NOx和SOx等有害气体有一定的吸收作用，因此，可提高能源利用率，并减少排烟对环境的污染。
开发应用带有冷凝换热器的冷凝式锅炉设备，或者将目前既有的普通燃气锅炉房改造为冷凝式锅炉房，是高效利用天然气、减少环境污染的有效途径。
而开发冷凝式天然气锅炉和既有燃气锅炉房改造的关键技术，是冷凝式换热器的研究与开发。
由于烟气中的部分有害气体会溶解到凝结液中，形成了具有酸性的腐蚀液（pH值约为4-5），对换热器会产生严重腐蚀。
冷凝式换热器的设计必须考虑到换热管（层）的抗腐蚀能力，采用耐腐蚀材料或耐腐蚀涂、镀层，且尽量将冷凝下来的酸性凝结水排出换热器外是研发与设计过程中的关键内容。
这就需要从三个方面入手进行研究：开发导热性能良好的防腐换热材料；换热器的整体设计合理化；对含有水蒸气的烟气凝结换热传热传质过程进行强化，这是使设备高效能、小型化和安全可靠的关键技术。
1.设计与制造
1.1烟气冷凝器工作原理
天然气主要成分为甲烷（CH4），燃烧后会产生大量的水蒸气，根据天然气成份、过量空气系数及混合用空气湿度的不同，烟气中含水蒸气量有所不同，水蒸气体积份额约为16%，其燃烧化学方程式为：
CH4+2O2=2H20+CO2+Q
由天然气燃烧化学方程式可以看出，每燃烧1Nm3的天然气大约可得到1.568kg的水，水蒸气的汽化潜热大约为燃气低热值的11%，这意味着当燃气燃烧每提供100kW显热时，同时也提供了11kW的潜热。
当保温良好的情况下，燃气设备的主要热损失就是排烟热损失。
烟气冷凝器设备就是通过在锅炉烟囱出口处加装冷凝式换热器，将排烟温度降到露点温度以下，使烟气中的水蒸气冷却下来，回收利用天然气燃烧设备排烟中的显热和潜热。
一般来说，排烟中的水蒸气潜热在60℃（烟气露点）以下才能得到回收，能够回收的热量依赖于所要求的利用温度和利用率。
如果利用温度接近排烟的露点温度，仅能回收较少的热量。
利用温度越低，回收的热量越多。
因此，低温下预热冷水可获得高的回收率，而在较高的温度下输出热能会降低可以回收的热量数量。
燃气锅炉的排烟热损失是燃气设备的主要热损失，它决定于排烟温度和排烟量。
对于一定的燃料，排烟量决定于过量空气系数的大小，而过量空气系数又和燃烧状况直接相关。
降低排烟温度和减小过量空气系数，尤其是在保证较小的过量空气系数情况下，降低排烟温度可显著减少排烟热损失。
1.2烟气冷凝器设计与制造
烟气与壁面的换热由两部分组成。
一部分是流体主体与管壁间的对流换热，即显热换热，另一部分是水蒸气的冷凝换热，即潜热换热。
实际运行过程中只要换热器壁温低于烟气露点温度，就会有冷凝液析出。
两部分热量共同通过导热方式（不计冷凝液与管壁间的对流换热）穿过液膜，传递到表面。
由于烟气中含有SOx和NOx等有害物质，遇冷产生的冷凝液呈酸性，对碳钢有较强的腐蚀性，为在换热性能、耐腐蚀和制造成本三者间进行优化，我公司经过长期试验最后确定采取钢铝复合翅片管作为主要换热元件。
钢铝复合翅片管既可以满足强化换热需求，同时又具有一定的抗腐蚀性能。
对于钢铝复合翅片管和管板的接口部分采用刷防腐涂层处理。
2.性能测试
目前我国的天然气燃烧设备主要是常规燃气锅炉，大量的烟气余热被浪费。
与常规锅炉相比，冷凝式锅炉热效率明显提高。
我公司针对北京某单位3台1.4MW燃气锅炉设计的烟气冷凝器，在锅炉改装完毕后，得到了满意的运行效果，烟气冷凝器的经济效益明显，经过北京节能环保中心测试平均热效率提高了5%。
实践证明，在现有燃气锅炉尾部烟道安装烟气冷凝器，对节约能源和环境保护的有明显效果。
3.经济性分析
通过对烟气冷凝器的节能效率，以及设备投资成本的综合分析，采用静态投资回收期法，对天然气锅炉改造成为冷凝式锅炉进行经济性评价。
以北京某单位 1.4MW燃气锅炉加装烟气冷凝换热器为例，平均节气率为5%，设备总投资约4万元，每小时节省天然气18元/h，投资回收期为5-6个月。
4.结束语
（1）通过加装烟气冷凝器，将常规燃气锅炉改装为冷凝式锅炉，可节约大量天然气，降低锅炉运行费用，获得可观的经济效益。
（2）北京某单位1.4MW燃气热水锅炉加装烟气冷凝器后，按满负荷运行，其投资回收期为5-6个月。
在排烟温度为35℃～55℃时投资回收期最短。
（3）冷凝式锅炉具有显著的环保效益，与常规燃气锅炉相比较，随烟气排入大气中的有害物质大大减少，降低了对环境的污染。
此外，冷凝式锅炉在废热、烟气水蒸气的排放方面也优于常规锅炉，是最洁净的燃烧设备之一。
[科]
【参考文献】
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