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新聞資訊
熱管換熱器在工業鍋爐及工業窯爐(冶煉爐)中的應用
【發布人:現代壓力容器】【發布時間:2013/3/7】【閱讀次數:2868】

  一、工業鍋爐中熱管換熱器的應用

  我國工業鍋爐的運行效率普遍較低,通常比設計效率低8~10%,主要原因是排煙溫度高,過量空氣系數過大,灰渣含碳量過高;另有一類小型工業鍋爐,主要是指容量2t/h以下的小鍋爐,尾部未設受熱面,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、熱管換熱器與常規換熱器的匹配

  除了小型工業鍋爐沒有尾部受熱面外,大多數小型工業鍋爐尾部狀有鑄鐵省煤器,大型工業鍋爐尾部裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預熱器。熱管換熱器可與常規換熱器在應用時匹配在一起,它們各有特點。例如鑄鐵省煤器應用廣泛,其優點是:耐用、承壓(給水泵可裝在省煤器入口),價格低;缺點是:重量大、外形尺寸較大、容易堵灰、結構復雜(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,結構緊湊、體積小、重量輕,煙氣側阻力可以設計得較;其缺點是:價格較高,通常水側為常壓。鑄鐵省煤器與熱管省煤器是各有優缺點,如果原來是沒有省煤器的鍋爐,我們主張安裝熱管省煤器;如果原來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,具體應用形式根據實際情況確定。我們特別管空氣預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鍋爐改造。

  對于4t/h以上的工業鍋爐,尾部已裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預熱器,如果排煙溫度大于180℃時可以在其后加裝熱管換熱器。

  2、熱管換熱器特點

  氣——氣型熱管換熱器即熱管空氣預熱器在工業鍋爐中應用,可在冷熱流體兩側布置肋片,熱工性能優良,結構緊湊,最能體現出熱管換熱器的優點。氣——水型熱管換熱器即熱管省煤器在工業鍋爐中應用,其主要的優點是耐低溫腐蝕性能好,因為它在水側的熱阻比鑄鐵或煙管省煤器大,而它在氣側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、熱管開水器的應用

  熱管開水器結構獨特,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。也可設計成開水——熱水兩用的形式,在供應開水時,冷水自動進入,開水自動流出,不需供開水時,轉換至另一出口,即供應熱水。

  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縶器組合在一起。

  4、各種組合裝置

  在工業鍋爐中,余熱回收時往往采用組合裝置,已如前述。我們在推廣中最為常用的方式是同時加熱空氣和水的方式,它具有明顯的優點:采用熱空氣肋燃對改善著火及燃燒有很大的好處,熱空氣溫度不必過高,大于50℃即可見效果;此外,熱水進鍋爐或是熱水供生活動應用也是工廠所迫切要求的。應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—水的組合有并聯及串聯兩種。

  二、工業窯爐(冶煉爐)中熱管換熱器的應用

  工業窯爐(冶煉爐)是耗能大戶,且窯爐的種類十分繁多,爐子的熱效率國內平均水平為國外先進水平的一半,總計年耗標準煤一億多噸,有很大的節能潛力,其排煙溫度較高,往往超過300℃,有的達到500~600℃甚至更高,作為余熱回收方案而言,較多采用空氣預熱器(當然也可采用余熱鍋爐),對于煙氣溫度在400℃以下的中低溫余熱,主要采用空氣預熱器,熱管換熱器在此能夠大顯身手。我國機械工業部標準“機械工業節能設計技術規定”中提到:工業爐窯排煙溫度為400℃以下時,宜采用熱管換熱器。

  工業爐窯中有相當大一部分沒有裝引風機,要求余熱設備阻力小,同時因地位狹小,而要求設備緊湊,特別適合應用熱管空氣預熱器。我們應用下列各種布置方式:

 、鸥G爐+熱管空氣預熱器

 、聘G爐+熱管熱水器+熱管空氣預熱器(適用于排煙溫度很高時)

 、歉G爐+噴流或滲鋁管空氣預熱器+熱管空氣預熱器(適用于較高的預熱空氣溫度時)

 、雀G爐+各種型式空氣預熱器+熱管熱水器或熱管開水器與熱水器復合裝置

 、筛G爐+熱管余熱鍋爐

 、矢G爐+其它換熱器+熱管余熱鍋爐

 、烁G爐+熱管余熱鍋爐+其它換熱器

  1、空氣預熱器或余熱鍋爐

  熱管換熱器型式的確定,應當從以下幾個方面考慮:

 、俑鶕髽I的需要,如果工業窯爐需要助燃,應盡可能選用空氣預熱器。工藝需要蒸汽時,用余熱鍋爐。

 、诟鶕酂峄厥盏目赡苄,余熱鍋爐只有在排煙溫度大于300℃的工業爐中才有可能。

 、劭煽啃,如果采用碳鋼一水熱管,其管內工質最高工作溫度為300℃,以保證安全;熱管外側最低壁面大于酸露點,以避免腐蝕。/這些限制對換熱器式的選擇也會有直接的影響。

 、芙洕,型式的選擇在有多種方案可能時,需進行經濟性比較,(根據具體情況)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

  由于工業窯爐的排煙溫度往往較高,有時超過400℃,可達到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℃的區域應用氣—水式換熱器,而在煙氣溫度較低的區域應用氣—氣型熱管換熱器。以上的劃分溫度是以應用碳鋼一水熱管為依據的,其工質的最高允許溫度為300℃,具體屬于上述形式⑵。

  3、熱管換熱器的匹配

  工業窯爐有時需要300~400℃或更高溫度的熱空氣助燃。當熱空氣溫度超過250℃時,只用熱管空氣預熱器會使碳鋼一水熱管的最高工作溫度超過300℃,因此空氣從進口溫度加熱到250℃時采用熱管空氣預熱器,而從250℃上升到更高值時采用常規空氣熱器,這是一種合理的布置方式,如上述形式⑶。常規空氣預熱器可以選用滲鋁鋼管式或噴流式,因為它們可以與熱管空氣預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:單管型及聯箱型,前者適用于小容量的余熱鍋爐,熱管放段直接插入汽包內,我們研制的最大容量為2t/h(蒸發量);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,這些大直徑管由聯箱再引出管子通至汽包,我們研制的容量為1—10t/h(蒸發量)。這二種形式蒸汽側的結構是不同的。

  由于受至碳鋼-水熱管工質最高工作溫度為300℃的限制,余熱鍋爐蒸汽工作壓力不會超過1MPa,煙氣入口溫度一般也不能太高,如450~500℃為最高值。當煙氣進口溫度很高時,可采用上述形式⑹。

  5、工業窯爐中的氣—水型熱管換熱器

  在工業窯爐中,由于生活的需要或生產工藝的需要,有時需要應用上述形式⑷,不少情況下,為熱管熱水器與開水器復合裝置,它有相當廣泛的應用前景,特別是在鄉鎮企業。

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