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湖北襄化机械高温烟气换热的行业应用

浏览次数: 日期:2019年1月19日 10:36

高温烟气换热问题

电炉烟气自二次燃烧尘降室进入换热器,入口温度800℃,有时可达1000℃以上;余热锅炉额定压力1.6 MPa,对应蒸汽温度204℃。在这一工况下如何选择换热器的设计方案呢?

第一种方案选用热管换热器,此时热管工作温度:Tv=(t1+t2)/(n+1)n两侧热阻比,换蒸发换热管两段热阻比为4—6(与热管蒸发段与放热段的长度比和气侧的翅化比有关)。

Tv=(t1+t2)/(n+1)=800+4*204=332

目前,国内主要以水做工质,水在此温度再高的压力也处于汽态,没有相变,热管不传热。水作工质管内工作温度一般不超过240℃。因为不管管壳如何处理在高温时都存在H2O+Fe——FeO+H2的反应。破坏热管的真空度,热管失效。同时热管管内压力大,远远大于热管的安全运行压力4.0 MPa。热管超温运行爆管现象屡见不鲜。

这一温度要选择高温的有机物(萘、导热姆等)作热管介质。热管管壁温度为332+100=432℃,热管管材应选用不锈材质。虽然如此此温度用热管换热存在介质的高温分解问题和爆管问题。

第二种方案选用水管换热器,水管换热器不存在热管的许用工作问题,但是必须考虑冲刷泄露和热应力问题。因此在设计水管换热器时选用以下措施:

1)选用316不锈管对列管迎风面防护;

2)增加管壁厚度,用渗铝管增加耐冲刷能力。

3)设计换热器入口流速为8米左右,降纸灰尘对换热冲刷动能。

以上两种方案都能解决高温烟气换热问题,但我公司推荐用水管换热器。

换热器的积灰问题

烟气含尘量是8—15g/m3,也就是说每小时500Kg左右的灰尘通过换热器。电炉烟尘粒度较小0—10μm的灰占灰尘总量的70%以上,该种灰有较强的吸附力,换热器的除灰是该换热器的设计的核心内容

3.2.1在换热器结构的设计上采用以下措施

1)换热管间距较其他工况设备增大。

2)烟气在设备中流速要设计为一般为8米左右。

3)换热器的布置形式必须考虑便于除尘,换热器布置上采用L型。

4)严禁采用环翅片,采用环翅片可以增大换面强化传热,降低设备投资,但在如此大的灰尘工况中,环翅片换热器很快堵死,再好吹积设备也不能将翅片间的积灰吹净。因此严禁使用环翅片管换热器。

3.2.2冲击波吹灰方案

1)水平段采用冲击波吹灰系统

①冲击波吹灰系统的工作原理及参数

冲击波吹灰系统是我国引进前苏联军工技术,我国消化研制开发的在线吹灰产品。其工作原理是将空气和可燃气按一定比例混合,经高能点火后在冲击波发生器内形成可控强度的冲击波,冲击动能吹扫受热面的同时伴有高声强声波震荡和热清洗作用,以达到吹除积灰保证受热面清洁,提高传热效率,恢复锅炉出力的目的。

JSR型冲击波吹灰系统的参数为:

可燃气体类型:乙炔        可燃气气源:瓶装气

可燃气体压力:0.9-0.15MPa  可燃气体消耗量:≤0.06m3/次(常温常压)

空气气源:送风机提供       空气压力:~4KPa

空气消耗量:≤200m3/h(常温常压);

燃料温度:常温;           空气温度:常温;

额定能量:25--2500KJ

②冲击波发生器的布置及发射管的安装设计

根据吹灰器的特点和换热器实际的空间结构,整个换热器共设计布置了8个吹灰点,共安装8个发生器,分为4组进行工作。

初步设计将所有的发生器安装布置在换热器上部,发射管采用排管形式,吹灰方向向下。

2)冲击波发生器及发射管选型和安装

根据不同的换热空间及积灰性质配用不同能量等级的冲击波发生器和不同形式的发射管,使吹灰更有针对性,更利于吹灰。本套燃气冲击波吹灰系统的冲击波发生器和发射管选型如下:

发射管选用JSRG-133BP;省煤器和空预器部位的发生器采用JSR-SP200,发射管采用JSRG-133P

冲击波发生器的安装要求尽量垂直安装,受空间限制时可以倾斜安装,详见发生器的安装图。

根据换热器积灰特点和受热面布置方式,为保证较大的吹扫面积和穿透力,设计安装的发射管形式为排孔形式,发射管装在换热器内吹灰覆盖面积大,吹灰彻底。

3)管路系统的组成

燃气冲击波吹灰系统的管路包括空气管路、乙炔管路以及混合气管路。

①空气管路

本套系统的的空气由系统配备的旋涡气泵提供,气泵型号为XGB-5,风量为270m3/h,全压为30KPa,空气用φ57X3.5的无缝钢管输送到混合器,与乙炔进行混合。在空气管路上安装了手动球阀和空气流量计,用来调整监视空气流量,以保证有效的混合,可靠的吹灰。

②乙炔管路

乙炔管路由乙炔房引出,经过手动截止阀、阻火器、流量计、电磁阀、单向阀后进入混合器。

③混合气管路

混合气管路从混合罐出口开始,到冲击波发生罐入口结束。混合气管路上设计有压力阻火器、分配器、阻火器、热电偶。通过高能点火器的放电点火等的控制,可实现吹扫层的选择。

4)程控装置

程控装置的核心是一台可编程控制器,可实现各组单独吹灰和自动连续吹灰,同时实现在线监测和安全报警保护功能。

5)本套燃气冲击波吹灰系统的特点总结

吹灰点分布全面,吹灰彻底;吹灰系统可独立工作,自带气泵供气,可在换热器冷态时使用吹灰系统将换热器内吹扫干净,便于检修;

根据不同的换热空间结构及不同温段的积灰特点选用不同型号的冲击波发生器及发射管,排孔发射管吹灰有针对性,覆盖面积大;

特殊设计的冲击波发生器结构,保证吹灰能量,可燃气消耗量低,经济性好;

根据不同的积灰情况,可采用不同的吹灰能量。本系统每次吹扫换热器1次,消耗乙炔不足1/4瓶,整个吹灰费用不足25元。

可燃气采用双电磁阀设计,管路有多级阻火,安全性好;

采用航空点火器,点火嘴为半导体放电,具有自清洁功能,不积碳,免维护;

特殊设计的分配器彻底防止烟灰倒灌,无管道积水问题,无哑炮,系统运行稳定可靠;

l)严密的保护报警逻辑,实时的压力、温度、流量监控,确保运行安全;

2)控制系统自动化程度高,可满足自动吹灰、点动吹灰、定时吹灰等多种操作要求;

3.2.3 声波除灰方案

声波除灰.在声波的作用下,可将灰松动,但灰量过大、灰尘较细和附着力强时,选用声波除灰效果较差。

换热器的维修问题

该换热器采用多组组装式结构,立式换热器由16组组成,卧式由8组组成,每组可以单独拆装、更换,维修方便。

换热面积的确定

湖北襄化机械高温烟气换热设计的难点是换热面积的确定。因为设备运行时,换热管始终有灰包裹,换热器的粘污热阻较大,换热器的粘污热阻只有凭经验确定。

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