热管换热器在工业锅炉及窑炉中的应用
2023-02-16 06:40:00
热管换热器在工业燃烧器定制及窑炉中的应用
一、工业燃烧器定制中热管换热器的应用
我国目前燃煤燃烧器定制的运行效率普遍较低，通常比设计效率低8~10%，主要原因是排烟温度高，过量空气系数过大，灰渣含碳量过高；1、热管换热器与常规换热器的匹配
目前大多数工业燃烧器定制尾部装有铸铁省煤器，大型工业燃烧器定制尾部装有钢管省煤器及钢管空气预热器。 热管换热器可与常规换热器在应用时匹配在一起，它们各有特点。例如铸铁省煤器应用广泛，其优点是：耐用、承压（给水泵可装在省煤器进口），价格低；缺点是：重量大、外形尺寸较大、轻易堵灰、结构复杂（由肋片管及铸铁弯头连接而成）。
热管省煤器耐低温腐蚀性能好，在同样烟气温度条件下，壁温较高，结构紧凑、体积小、重量轻，烟气侧阻力可以设计得较小；其缺点是：价格较高，通常水侧为常压。 铸铁省煤器与热管省煤器是各有优缺点，假如原来是没有省煤器的燃烧器定制，我们主张安装热管省煤器；假如原来是已有铸铁省煤器的燃烧器定制，我们主张安装热管换热器（空气预热器或省煤器），与已有铸铁省煤器匹配使用，而不拆除原铸铁省煤器，具体应用形式根据实际情况确定。
我们热管空气预热器在铸铁省煤器之后，它适用于具有铸铁省煤器的工业燃烧器定制改造。 对于尾部已装有钢管省煤器及钢管空气预热器，假如排烟温度大于180℃时可以在其后加装热管换热器。
2、热管换热器特点
气--气型热管换热器即热管空气预热器在工业燃烧器定制中应用，可在冷热流体两侧布置翅片，热工性能优良，结构紧凑，最能体现出热管换热器的优点。 气——水型热管换热器即热管省煤器在工业燃烧器定制中应用，其主要的优点是耐低温腐蚀性能好，由于它在水侧的热阻比铸铁或烟管省煤器大，而它在气侧的热阻比后两者为小，所以在同样条件下，壁温较高，不易腐蚀与堵灰；铸铁省煤器易腐蚀堵灰。 3、各种组合装置 在工业燃烧器定制中，余热回收时往往采用组合装置，已如前述。
我们在推广中最为常用的方式是同时加热空气和水的方式，它具有明显的优点：采用热空气助燃对改善着火及燃烧有很大的好处，热空气温度不必过高，大于50℃即可见效果；此外，热水进燃烧器定制或是热水供生活动应用也是工厂所迫切要求的。 应用组合式换热器中很好的方案，大体上一半热管用于加热空气，另一半热管用于加热热水，气—气与气—水的组合有并联及串联两种。 二、工业窑炉（冶炼炉）中热管换热器的应用
工业窑炉（冶炼炉）是耗能大户，且窑炉的种类十分繁多，炉子的热效率国内均匀水平为国外先进水平的一半，总计年耗标准煤一亿多吨，有很大的节能潜力，其排烟温度较高，往往超过300℃，有的达到500~600℃甚至更高，作为余热回收方案而言，较多采用空气预热器（当然也可采用余热燃烧器定制），对于烟气温度在400℃以下的中低温余热，主要采用空气预热器，热管换热器在此能够大显身手。
我国机械产业部标准“机械产业节能设计技术规定”中提到：工业炉窑排烟温度为400℃以下时，宜采用热管换热器。 工业炉窑中有相当大一部分没有装引风机，要求余热设备阻力小，同时因地位狭小，而要求设备紧凑，特别适合应用热管空气预热器。 我们应用下列各种布置方式：
⑴窑炉 ＋ 热管空气预热器
⑵窑炉 ＋ 热管热水器 ＋ 热管空气预热器（适用于排烟温度很高时）
⑶窑炉 ＋ 喷流或渗铝管空气预热器 ＋ 热管空气预热器（适用于较高的预热空气温度时）
⑷窑炉 ＋ 各种型式空气预热器 ＋ 热管热水器或热管开水器与热水器复合装置
⑸窑炉 ＋ 热管余热燃烧器定制
⑹窑炉 ＋ 其它换热器 ＋ 热管余热燃烧器定制
⑺窑炉 ＋ 热管余热燃烧器定制 ＋ 其它换热器 1、空气预热器或余热燃烧器定制 热管换热器型式的确定，应当从以下几个方面考虑：
①根据企业的需要，假如工业窑炉需要助燃，应尽可能选用空气预热器。工艺需要蒸汽时，用余热燃烧器定制。
②根据余热回收的可能性，余热燃烧器定制只有在排烟温度大于300℃的产业炉中才有可能。
③可靠性，假如采用碳钢一水热管，其管内工质最高工作温度为300℃，以保证安全；热管外侧最低壁面大于酸露点，以避免腐蚀。这些限制对换热器式的选择也会有直接的影响。
④经济性，型 式的选择在有多种方案可能时，需进行经济性比较，（根据具体情况）选用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。
2、气—气及气—水组合型热管换热器 由于工业窑炉的排烟温度往往较高，有时超过400℃，可达到500~600℃，甚至更高。作为气—气型热管换热器，最高承受的烟气进口温度在一般情况下仅为350~400℃，此时采用气—水及气—气组合型热管换热器是一种很好的方案，即为烟气温度高于350~400℃的区域应用气—水式换热器，而在烟气温度较低的区域应用气—气型热管换热器。以上的划分温度是以应用碳钢——水热管为依据的，其工质的最高承受温度为300℃，具体属于上述形式⑵。
3、热管换热器的匹配 工业窑炉有时需要300~400℃或更高温度的热空气助燃。当热空气温度超过250℃时，只用热管空气预热器会使碳钢一水热管的最高工作温度超过300℃，因此空气从进口温度加热到250℃时采用热管空气预热器，而从250℃上升到更高值时采用常规空气热器，这是一种公道的布置方式，如上述形式⑶。
常规空气预热器可以选用渗铝钢管式或喷流式，由于它们可以与热管空气预热器很好地匹配在一起。
4、热管余热燃烧器定制的不同类型
热管余热燃烧器定制可以分为二大类型：单管型及联箱型，前者适用于小容量的余热燃烧器定制，热管放段直接插进汽包内，我们研制的最大容量为2t／h（蒸发量）；后者适用于大容量的余热燃烧器定制，热管放热段插进垂直的大直径管中，这些大直径管由联箱再引出管子通至汽包，我们研制的容量为1—10t／h（蒸发量）。这二种形式蒸汽侧的结构是不同的。
由于受至碳钢－水热管工质最高工作温度为300℃的限制，余热燃烧器定制蒸汽工作压力不会超过1MPa，烟气进口温度一般也不能太高，如450~500℃为最高值。当烟气进口温度很高时，可采用上述形式⑹。 5、工业窑炉中的气—水型热管换热器
在产业窑炉中，由于生活的需要或生产工艺的需要，有时需要应用上述形式⑷，不少情况下，为热管热水器与开水器复合装置，它有相当广泛的应用远景，特别是在乡镇企业。
三、结论
热管换热器在工业燃烧器定制及工业窑炉中均可发挥不可替换的巨大作用，在对现有燃烧器定制、窑炉进行技改，及新建燃烧器定制、窑炉中可广泛采用该设备。图说热管换热器在各行业应用
内容来源：烟气余热利用
