《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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
摘要: 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。
Abstract:
Key words :

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(méi)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(méi)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,最能體現(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(kāi)水器的應(yīng)用
  熱管開(kāi)水器結(jié)構(gòu)獨(dú)特,,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(kāi)水——熱水兩用的形式,,在供應(yīng)開(kāi)水時(shí),冷水自動(dòng)進(jìn)入,,開(kāi)水自動(dòng)流出,,不需供開(kāi)水時(shí),轉(zhuǎn)換至另一出口,,即供應(yīng)熱水,。
  由于熱管開(kāi)水器換熱量不大,一般均與各種型式的省煤器或各種型開(kāi)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中最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(jiàn)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)平均水平為國(guó)外先進(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(méi)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:
  ⑴窯爐 + 熱管空氣預(yù)熱器
 ?、聘G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))
  ⑷窯爐 + 各種型式空氣預(yù)熱器 + 熱管熱水器或熱管開(kāi)水器與熱水器復(fù)合裝置
 ?、筛G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:
  ①根據(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,。
  ②根據(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)最高工作溫度為300℃,以保證安全,;熱管外側(cè)最低壁面大于酸露點(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,。
  ④經(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,最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)的最高允許溫度為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)使碳鋼一水熱管的最高工作溫度超過(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),我們研制的最大容量為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)最高工作溫度為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℃為最高值,。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(kāi)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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