摘要：水基烟气换热装置可以在合适的环境下，特别是在南方环境温度较高的地区，提高烟囱的烟气温度，消除白烟羽。此外，换热装置可显著提高除尘器的除尘效率和SO3去除效率，可作为超低排放改造中除尘器改造方案的首选技术路线。通过优化设计和运行调整，解决了换热系统存在的问题。 关键词：锅炉；水媒换热器；工程应用
1水媒换热器替代常规空预器
现代企业，特别是冬季寒冷地区的企业，已经开始使用二次换热形式的水基换热器来取代一次换热形式的传统空气预热器。用于二次热交换的水介质热交换器利用冷空气与热水进行热交换，空气变热，水介质变冷，水介质与热烟气进行热交换，水介质恢复到原始温度，热烟气温度降低到烟气温度。该系统由传统的单组分空气预热器改为双组分水介质热交换器。降低水温和提高冷风温度的装置为水介质空气预热器和烟气冷却器，用于恢复水温和降低烟气温度。与一次换热系统相比，它有以下缺点：（1）所需的安装空间大；（2）使用的压力部
件材料多；（3）水系统复杂，阀门和管道多，水阻力大，设备操作和维护点多。但它也有其自身的优点：能满足冷空气地区长期稳定使用，避免因低空气温度引起的低温冷凝、堵灰和低温烟气腐蚀，延长运行时间，降低维护劳动强度。
2水介质换热器的设计
2.1位置布局
水介质热交换器分为两部分，烟气冷却器和水介质空气预热器。目前，锅炉烟气冷却器布置在低温省煤器后的烟道内，即常规锅炉空气预热器的位置，以恢复水介质温度，降低烟气温度至烟气温度；水介质空气预热器布置在炉体右立柱外侧，操作层上方。该布置也是目前该设备的常规布置，哈尔滨锅炉、太国锅炉、杭州锅炉均采用该布置。烟气冷却器布置合理，水基空气预热器有其自身的缺点。
（1）水基空气预热器布置在锅炉右侧，不在锅炉中心线上，因此水基空气预热器的冷风管和热风管相对于锅炉不对称，导致一、二次风机布置困难；二冷风道布置紧凑；二次热风管的两个分支风管不对称，行程不一致，导致风量、阻力等偏差。
（2）3.5m宽的空气预热器基本布置在空气预热器右侧。水基空气预热器也有自己的检修平台，锅炉立柱外有自己的平台、回转平台和扶梯，基本上使锅炉右侧操作层平台失效，操作层以上锅炉平台、扶梯布置困难，热风管道布置困难。如果锅炉采用密闭结构，情况就更不乐观了。
改进建议：后期设计同类型锅炉时，水基空气预热器可布置在锅炉尾部烟道后的锅炉中心线上。这样，一、二次风机、冷热风管对称布置，风管本身相对畅通。与锅炉本体及平台扶梯相比，无太大干扰，锅炉设计及现场安装更为方便。
2.2关于管道系统
目前，常规烟气冷却器和水介质空气预热器的汽水管道系统设置在锅炉常规给水控制台前，即水系统在进入锅炉省煤器前，首先流经水介质空气预热器，冷却水介质，加热冷空气，然后通过烟气冷却器恢复水介质温度，降低废气温度。
在实际工程运用中，分为以下几种情况：
硅凝胶贴膜(1）锅炉正常运行时，锅水由1分为2和3-4-6-8-9两路，之后汇合形成11，再进入省煤器。
在锅炉运行时主要参考排烟温度和热风温度来调节2和3路给水分配的多少。如果排烟温度高时，可适当提高管路3的给水量，当排烟温度低时，可适当降低管路3的给水量，并且此时的热风温度达到设计状态，并与排烟温度相匹配。若入锅炉的热风温度与设计有一定的偏差，热风温度较高时，此时可加大3路给水量，并打开5管路，部分短路水媒空预器；热风温度较低时，此时可加大3路给水量，并打开7管路，部分短路烟冷器；这也是水媒换热器的设计理念和基本操作形式。
腊肉烘干机(2）管道系统10是直接进入除氧器的管道，水通过水介质空气预热器和烟气冷却器。该管道的设计意图是：如果加热区域灰尘多，废气温度高于设计值，且与锅炉负荷匹配的供水仍不足以降低废气温度，水介质空气预热器和烟气冷却器的供水量将超过锅炉的实际需水量，以降低废气温度。然后，将锅炉中的水分为两种方式。一路进入省煤器进行锅炉循环，一路进入除氧器。这也是水基换热器比传统空气预热器更适合非正常工况下的工作条件。这对尾部积灰严重的燃煤锅炉和生物质锅炉具有重要意义，可以提高锅炉的连续运行时间。
在实际使用过程中，由于参考了两个变量（废气温度和热风温度）来调整水介质换热器系
统，如果废气温度和热风温度都有保证，则加煤机的操作繁琐，热情不高，必要性不是很强。
(1）在锅炉启炉阶段，通常给水温度较低，给水量较少，此时的排烟温度远远低于设计值，此时锅炉只会开启1—11的管路系统，将烟冷器和水媒空预器整体短路。此时的给水温度低，热风温度低，排烟温度也低，司炉人员是不会去做调整的。
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(2）当锅炉启动以后，给水温度上升与否，一般都不会改变1-11的管路系统，只有当排烟温度超出设计值时，才会主动调节给水系统，形成锅水由1分为2和3-4-6-8-9两路，分配量由排烟温度决定；热风温度达到设计值与否，一般不会调节，因此不会主动调整管路5和管路7。
视讯系统(3）管路系统10，当与锅炉负荷相匹配的供水仍不足以降低排烟温度时，向水介质空气预热器和烟气冷却器供水将超过锅炉实际用水量以降低排烟温度。该系统在锅炉高负荷时难以实现，水阻力特别大；锅炉低负荷时，锅炉系统可实现此过程，但除氧器压力（一般为kg级）远低于锅炉系统压力（中压锅炉大于30kg级）。进入除氧器的管道需设置降温减压装置。一般来说，设计院不会设置，运营商也不会实际操作。因此，这种传统的管道多是
鸡肋。
改进建议：水介质换热器系统仅保留1台，分为2台和3-4-6-8-9台，然后汇合形成11台管道系统。拆除管线5、管线7、管线10，对系统进行简化和优化，使操作人员只能参考废气温度变量进行供水分配调整，简单可靠；系统优化，维护也不繁琐。
3.水介质换热器的结构
（1）水基换热器的特殊管道形式有其自身的特点，但它们基本上是非光滑管道形式，以提高换热效率。烟气冷却器是烟气和水介质之间的热交换。考虑到烟气中堵灰的可能性，一般采用H型翅片管形式，既能扩大换热面积，又能有效防止积灰；由于水介质空气预热器与空气进行热交换，不会积灰。因此，通常采用换热效率较高的螺旋翅片管。
（2）水性换热器的支撑形式通常包括通风梁、端部支撑护板或两者的组合。
然而，由于水介质换热器均为非光滑管形式，在完成一排制造后，不能在末端直接用大管板固定，而是采用独立的小梳状板形式。该梳齿板在工厂制造难度大，厚度大，制造精度要求高，现场组装焊接时变形变形，定位安装等工作量大，效果不好。
石墨垫改进建议：在以后的设计中，水介质换热器设备只能用通风梁支撑，一层和弯头可安装保护瓦，使生产和现场安装更加方便，事半功倍。
结论
传统的空气预热器和水基换热器有其独特的特点和应用场景。然而，随着现代人低人工、高机械化工业产品观念的增强，在冬季气温较低的北方地区，水基换热器的优势远远超过其自身的缺点，并将随着其技术的进步迅速占领市场。
参考文献：
[1]胡鑫,潘响明,李啸,等.湿法脱硫烟气“消白”工艺探索[J].化肥设计,2018,56(2):28-31,37.
[2]王贵彦,黄素华.湿法脱硫燃煤机组“白烟羽”节能治理[J].华电技术,2019,38(11):64-68,79.
[3]张学海,贾兆鹏.600MW燃煤发电机组烟气超低排放改造方案对比[J].华电技术,2019,37(10):65-68.
[4]刘军,孟桂祥,王祝成,等.国内外低温省煤器技术应用研究进展[J].热能与动力工程,2019,32(11):122-126.
[5]韩宇,徐钢,杨勇平,等.燃煤电站清洁高效协同的烟气余热深度利用优化系统[J].动力工程学报,2019,35(8):674-680,692.
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