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      熱管換熱器在工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐(冶煉爐)中的應(yīng)用

      2009年05月15日 20:29:09人氣:1033來(lái)源:煙臺(tái)勾股通信技術(shù)有限公司

      一、工業(yè)鍋爐中熱管換熱器的應(yīng)用

        我國(guó)工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率普遍較低,通常比設(shè)計(jì)效率低8~10%,主要原因是排煙溫度高,過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大,灰渣含碳量過(guò)高;另有一類小型工業(yè)鍋爐,主要是指容量2t/h以下的小鍋爐,尾部未設(shè)受熱面,排煙溫度更高,可250℃。因此,采用熱管換熱器回收煙氣余熱,降低排煙溫度以提高鍋爐效率,有很好的前景。

        1、熱管換熱器與常規(guī)換熱器的匹配
        除了小型工業(yè)鍋爐沒有尾部受熱面外,大多數(shù)小型工業(yè)鍋爐尾部狀有鑄鐵省煤器,大型工業(yè)鍋爐尾部裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器。熱管換熱器可與常規(guī)換熱器在應(yīng)用時(shí)匹配在一起,它們各有特點(diǎn)。例如鑄鐵省煤器應(yīng)用廣泛,其優(yōu)點(diǎn)是:耐用、承壓(給水泵可裝在省煤器入口),價(jià)格低;缺點(diǎn)是:重量大、外形尺寸較大、容易堵灰、結(jié)構(gòu)復(fù)雜(由肋片管及鑄鐵彎頭連接而成)。熱管省煤器耐低溫腐蝕性能好,在同樣煙氣溫度條件下,壁溫較高,結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕,煙氣側(cè)阻力可以設(shè)計(jì)得較?。黄淙秉c(diǎn)是:價(jià)格較高,通常水側(cè)為常壓。鑄鐵省煤器與熱管省煤器是各有優(yōu)缺點(diǎn),如果原來(lái)是沒有省煤器的鍋爐,我們主張安裝熱管省煤器;如果原來(lái)是已有鑄鐵省煤器的鍋爐,我們主張安裝熱管換熱器(空氣預(yù)熱器或省煤器),與已有鑄鐵省煤器匹配使用,而不拆除然鐵省煤器,具體應(yīng)用形式根據(jù)實(shí)際情況確定。我們特別管空氣預(yù)熱器在然鐵省煤器之后,它適合用于具有然鐵省煤器的小型工業(yè)鍋爐改造。
        對(duì)于4t/h以上的工業(yè)鍋爐,尾部已裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器,如果排煙溫度大于180℃時(shí)可以在其后加裝熱管換熱器。

        2、熱管換熱器特點(diǎn)
        氣——氣型熱管換熱器即熱管空氣預(yù)熱器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用,可在冷熱流體兩側(cè)布置肋片,熱工性能優(yōu)良,結(jié)構(gòu)緊湊,zui能體現(xiàn)出熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)。氣——水型熱管換熱器即熱管省煤器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用,其主要的優(yōu)點(diǎn)是耐低溫腐蝕性能好,因?yàn)樗谒畟?cè)的熱阻比鑄鐵或煙管省煤器大,而它在氣側(cè)的熱阻比后兩者為小,所以在同樣條件下,壁溫較高,不易腐蝕與堵灰;然鐵省煤器易腐蝕堵灰。

        3、熱管開水器的應(yīng)用
        熱管開水器結(jié)構(gòu)*,體積緊湊,不大的換熱量,例如9.36×104KJ/h(2×104Kcal/h)訶供2000人以下工廠全廠職工飲水的需求。也可設(shè)計(jì)成開水——熱水兩用的形式,在供應(yīng)開水時(shí),冷水自動(dòng)進(jìn)入,開水自動(dòng)流出,不需供開水時(shí),轉(zhuǎn)換至另一出口,即供應(yīng)熱水。
        由于熱管開水器換熱量不大,一般均與各種型式的省煤器或各種型開的空氣預(yù)縶器組合在一起。

        4、各種組合裝置
        在工業(yè)鍋爐中,余熱回收時(shí)往往采用組合裝置,已如前述。我們?cè)谕茝V中zui為常用的方式是同時(shí)加熱空氣和水的方式,它具有明顯的優(yōu)點(diǎn):采用熱空氣肋燃對(duì)改善著火及燃燒有很大的好處,熱空氣溫度不必過(guò)高,大于50℃即可見效果;此外,熱水進(jìn)鍋爐或是熱水供生活動(dòng)應(yīng)用也是工廠所迫切要求的。應(yīng)用組合式換熱器中很好的方案,大體上一半熱管用于加熱空氣,另一半熱客用于加熱熱水,氣—氣與氣—水的組合有并聯(lián)及串聯(lián)兩種。

      二、工業(yè)窯爐(冶煉爐)中熱管換熱器的應(yīng)用

        工業(yè)窯爐(冶煉爐)是耗能大戶,且窯爐的種類十分繁多,爐子的熱效率國(guó)內(nèi)平均水平為*進(jìn)水平的一半,總計(jì)年耗標(biāo)準(zhǔn)煤一億多噸,有很大的節(jié)能潛力,其排煙溫度較高,往往超過(guò)300℃,有的達(dá)到500~600℃甚至更高,作為余熱回收方案而言,較多采用空氣預(yù)熱器(當(dāng)然也可采用余熱鍋爐),對(duì)于煙氣溫度在400℃以下的中低溫余熱,主要采用空氣預(yù)熱器,熱管換熱器在此能夠大顯身手。我國(guó)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)械工業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”中提到:工業(yè)爐窯排煙溫度為400℃以下時(shí),宜采用熱管換熱器。
        工業(yè)爐窯中有相當(dāng)大一部分沒有裝引風(fēng)機(jī),要求余熱設(shè)備阻力小,同時(shí)因地位狹小,而要求設(shè)備緊湊,特別適合應(yīng)用熱管空氣預(yù)熱器。
      我們應(yīng)用下列各種布置方式:
       ?、鸥G爐 + 熱管空氣預(yù)熱器
        ⑵窯爐 + 熱管熱水器 + 熱管空氣預(yù)熱器(適用于排煙溫度很高時(shí))
       ?、歉G爐 + 噴流或滲鋁管空氣預(yù)熱器 + 熱管空氣預(yù)熱器(適用于較高的預(yù)熱空氣溫度時(shí))
       ?、雀G爐 + 各種型式空氣預(yù)熱器 + 熱管熱水器或熱管開水器與熱水器復(fù)合裝置
        ⑸窯爐 + 熱管余熱鍋爐
       ?、矢G爐 + 其它換熱器 + 熱管余熱鍋爐
        ⑺窯爐 + 熱管余熱鍋爐 + 其它換熱器

        1、空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐
        熱管換熱器型式的確定,應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面考慮:
       ?、俑鶕?jù)企業(yè)的需要,如果工業(yè)窯爐需要助燃,應(yīng)盡可能選用空氣預(yù)熱器。工藝需要蒸汽時(shí),用余熱鍋爐。
       ?、诟鶕?jù)余熱回收的可能性,余熱鍋爐只有在排煙溫度大于300℃的工業(yè)爐中才有可能。
        ③可靠性,如果采用碳鋼一水熱管,其管內(nèi)工質(zhì)zui高工作溫度為300℃,以保證安全;熱管外側(cè)zui低壁面大于酸露點(diǎn),以避免腐蝕。/這些限制對(duì)換熱器式的選擇也會(huì)有直接的影響。
       ?、芙?jīng)濟(jì)性,型 式的選擇在有多種方案可能時(shí),需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較,(根據(jù)具體情況)選用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。

        2、氣—氣及氣—水組合型熱管換熱器
        由于工業(yè)窯爐的排煙溫度往往較高,有時(shí)超過(guò)400℃,可達(dá)到500~600℃,甚至更高。作為氣—氣型熱管換熱器,zui高允許的煙氣入口溫度在一般情況下僅為350~400℃,此時(shí)采用氣—水及氣—氣組合型熱管換熱器是一種很好的方案,即為煙氣溫度高于350~400℃的區(qū)域應(yīng)用氣—水式換熱器,而在煙氣溫度較低的區(qū)域應(yīng)用氣—氣型熱管換熱器。以上的劃分溫度是以應(yīng)用碳鋼一水熱管為依據(jù)的,其工質(zhì)的zui高允許溫度為300℃,具體屬于上述形式⑵。

        3、熱管換熱器的匹配
        工業(yè)窯爐有時(shí)需要300~400℃或更高溫度的熱空氣助燃。當(dāng)熱空氣溫度超過(guò)250℃時(shí),只用熱管空氣預(yù)熱器會(huì)使碳鋼一水熱管的zui高工作溫度超過(guò)300℃,因此空氣從進(jìn)口溫度加熱到250℃時(shí)采用熱管空氣預(yù)熱器,而從250℃上升到更高值時(shí)采用常規(guī)空氣熱器,這是一種合理的布置方式,如上述形式⑶。
      常規(guī)空氣預(yù)熱器可以選用滲鋁鋼管式或噴流式,因?yàn)樗鼈兛梢耘c熱管空氣預(yù)熱器很好地匹配在一起。

        4、熱管余熱鍋爐的不同類型
      熱管余熱鍋爐可以分為二大類型:?jiǎn)喂苄图奥?lián)箱型,前者適用于小容量的余熱鍋爐,熱管放段直接插入汽包內(nèi),我們研制的zui大容量為2t/h(蒸發(fā)量);后者適用于大容量的余熱鍋爐,熱管放熱段插入垂直的大直徑管中,這些大直徑管由聯(lián)箱再引出管子通至汽包,我們研制的容量為1—10t/h(蒸發(fā)量)。這二種形式蒸汽側(cè)的結(jié)構(gòu)是不同的。
        由于受至碳鋼-水熱管工質(zhì)zui高工作溫度為300℃的限制,余熱鍋爐蒸汽工作壓力不會(huì)超過(guò)1MPa,煙氣入口溫度一般也不能太高,如450~500℃為zui高值。當(dāng)煙氣進(jìn)口溫度很高時(shí),可采用上述形式⑹。

        5、工業(yè)窯爐中的氣—水型熱管換熱器
        在工業(yè)窯爐中,由于生活的需要或生產(chǎn)工藝的需要,有時(shí)需要應(yīng)用上述形式⑷,不少情況下,為熱管熱水器與開水器復(fù)合裝置,它有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景,特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。

      三、結(jié)論

        熱管換熱器在工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐中均可發(fā)揮不可替代的巨大作用,在對(duì)現(xiàn)有鍋爐、窯爐進(jìn)行技改,及新建鍋爐、窯爐中可廣泛采用該設(shè)備。
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