蒸发器在循环流化床锅炉上的应用.doc

蒸发器在循环流化床锅炉上的应用
丁强 苗洪祥 张浩
（济南锅炉集团有限公司）
摘要 本文介绍了蒸发器的结构，作用及其使用对象，有别于常规的一种换热设备，对某些锅炉的改造及设计有参考价值。
关键词：蒸发器 延滞调节 锅炉螺旋肋片管,省煤器，沸腾度
前言：
随着锅炉行业的发展、锅炉应用范围的不断拓宽，对锅炉的设计也提出了一些新问题。特别是在某些以燃烧混合燃料且在锅炉运行过程中燃烧工况波动特大锅炉的原始设计中；在锅炉出力扩大改造设计过程中，常会遇到这样的问题-----省煤器沸腾度过大，超过了安全使用的范围。这样一来，会使省煤器产生汽击现象，使省煤器的使用寿命大大降低，从而使锅炉在设计过程中就留下先天性的不足，危及锅炉长期使用的安全性。解决这一问题的办法是在省煤器与过热器之间加装一对流式换热器----蒸发器。下面就蒸发器的作用及结构形式作详细说明。
1．蒸发器的结构形式
蒸发器是一种带有下降管和引出管的蒸发换热设备。它布置在锅炉的过热器后、省煤器前，为了节省尾部空间和水循环安全的要求。蒸发器宜采用“之”字形布置及带扩展受热面的形式。如：螺旋肋片管、膜式的等，引出管、下降管和水冷一样。由于此处受热不是很强，水循环动压头能满足安全要求，上升角度可在8~9°左右，比推荐值15°低，否则改造炉子时空间太大，但上升、下降和蒸发管的截面比得大于0.4以上。具体结构见下图：
2．蒸发器的作用
2.1保护省煤器
由于蒸发器布置在锅炉省煤器前面，当锅炉由于燃料原因或因运行工况改变时引起过热器出口烟温过高，超过省煤器烟温设计的最大允许范围时，会出现省煤器沸腾度过大的现象；此时过热器出口烟气先流经蒸发器，进行对流换热，温度达到省煤器进口烟温设计要求后再进入省煤器。这样即达到了控制省煤器进口烟温保护省煤器的目的又提高了锅炉的热效率。
2.2延滞调节汽温
蒸发器的设置同时也对过热蒸汽汽温起到延滞调节作用。当蒸发量D定量时，过热蒸汽温度主要随锅炉负荷、燃料性质、给水温度、炉膛过量空气系数以及炉膛出口烟温等的变化而产生较大的波动。在上述几种情况引起锅炉汽温超温时，由于蒸发量D是定量，汽温时滞超温后，进入蒸发器的热量也增多，蒸发器的蒸发量随之升高，炉内水冷蒸发量随之降低，这时给煤量也相应减少，燃烧产物减少，受热面中烟气流速减少，传热系数变小，汽温时滞后变成正常。反之亦然，这是一个内部热量平衡调节过程。增加此设备，也相应为锅炉汽温的调整无形中增加了一个手段。
2.3节煤，降耗，真正节能
在炉子运行过程中，锅炉水位不宜过高，否则会产生饱和蒸汽带水现象，造成后一级过热器蒸汽溶盐逐渐浓缩、结垢，不仅造成系统内压力降升高，而且结垢一定程度后，过热器管系传热恶化，造成过烧爆管现象。由于炉子运行过程中给水量的变化，省煤器存在某一时间不会参与炉内工作的情况，只能把水切换到大循环系统内，起不到节煤的作用。而蒸发器是自然循环方式的，永远参与炉内工作。因此也可以讲，蒸发器在省煤器不工作期间起到节煤降耗的作用。又可以称蒸发器为真正意义上的“省煤器。”
3 蒸发器使用的对象
3.1 锅炉改造使用
随着中小城市的发展和人民生活水准的提高及环境保护的要求，集中供暖成为一个大趋势。有的锅炉供热能力明显不足，如果新上一台单独供暖的炉子，不经济，因大部分地区供暖期仅3~6个多月，其余时间处于闲置状态，造成大量资金的无形积压。因此对锅炉进行扩容改造，是即节约又满足要求的一件好事。由于对锅炉水冷进行改造，会造成汽温的不稳定，过热器面积也需相应增加。改造难度大，施工难度也相应增加。而在锅炉尾部增加一组结构简单的具有对汽温延滞调整的蒸发器，就可以满足锅炉扩容的要求。当然省煤器也需相应调整为螺旋肋片管式的，因其占用的空间比光管的少的多。同时抗磨损性能好于光管的。节省出来的空间内布置蒸发器。可使锅炉出力比原来提高10~17T/H左右。在山东某电厂35T/h 抛煤机炉采用此技术改造后，锅炉出力达到52T/h,且运行调整平稳。
3.2 掺烧或纯烧高炉煤气的锅炉
在锅炉掺烧或纯烧高炉煤气时，由于高炉煤气中含有大量不可燃的气体（主要是N2），炉膛黑度也比燃煤的低，因此，造成大量的热量带到尾部受热面去换 热。因过热器吸热量是定值，这样一来，省煤器沸腾度就会超过国家安全标准，虽然炉内也可布置一些水冷受热面，炉膛拔高或加翼形水冷蒸发受热面，但会使制造成本大大提高，而在尾部布置结构简单，投资少的蒸发器，可在节省制造成本的前提下达到设计要求。
3.3 一些瘦高型布置的锅炉
由于燃料类型及燃烧方式的影响，一些炉子往往设计的又瘦又高来解决水冷蒸发受热面的不足。如果在尾部布置一组投资少、换热效率高的蒸发器。可以使炉膛高度明显降低。笔者针对35t/h循环流化床锅炉作了一个比较。布置蒸发器需耗钢材6T左右，炉膛高度可降低2.5m左右，大约节省钢材4.5T，性能指标皆能满足设计要求。
结束语
综上所述，蒸发器不仅能满足性能要求还起到自动延滞调节汽温及“省煤”的作用；而且投资少，改造使用见效快的作用，值得推广优用。
参靠文献
陈立勋 曹子栋编著《锅炉本体布置及计算》
丁强，2002年承德石油大学锅炉专业，在济南锅炉集团有限公司设计处从事特种锅炉的设计及开发工作