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      高溫熱管換熱器應用前景

      2018-11-03

      近幾年來,跟著高溫熱管技能研討的不斷成熟和深化,高溫熱管換熱器的使用范疇逐漸擴大,現在已廣泛使用于工業、民用和國防等各個范疇。在冶金、化學、陶瓷、建材及輕工等工業生產中,常需求500℃以上的清潔空氣以滿意助燃、枯燥和供氧等需求,選用高溫熱管空氣加熱器能夠輕易地到達這一要求,并且從根本上處理慣例空氣加熱器所無法處理的傳熱難題。筆者經過高溫熱管換熱器成功使用實例,論述了高溫熱管換熱器寬廣的使用遠景以及對工業生產和節能技能的開展所發生嚴重的影響,同時扼要剖析了高溫熱管換熱器現在存在的問題,提出幾點主張供規劃者參閱。


        1 結構特點


        高溫熱管換熱器是由管內充有不同工質的熱管組成的組合式熱管換熱器,主要由熱管、隔板和殼體3部分組成。冷、熱流體通道之間用隔板肯定隔開,熱管作為傳熱元件完成冷、熱流體間的熱量傳遞。


        整個換熱器又分為高溫熱管區和中溫熱管區和低溫熱管區。在低溫區,工作溫度約束在250℃以下,選用水(經化學處理后的)作為熱管工質較抱負;在中溫區,工作溫度約束在250~400℃范圍內,選用萘作為熱管工質,萘熱管在400℃左右具有牢靠的熱穩定性和杰出的傳熱性,且與碳鋼有杰出的相容性和安全性,估計有很長的使用壽命[3~5];在高溫區,工作溫度在600℃以上常選用液態金屬熱管,液態金屬有杰出的熱穩定性和較低的飽滿蒸氣壓,如鈉在800℃時飽滿蒸氣壓僅為0.047MPa,因此在高溫條件下液態金屬熱管的殼體幾乎不承受內壓,并且常用的幾種液態金屬在高溫下均具有較高的汽化潛熱,如800℃時鈉的汽化潛熱為3977kJ/kg,因此高溫熱管能夠傳遞很高的熱量。


        2 使用實例


        2.1 噴霧枯燥中的使用


        2.1.1 十二醇硫酸鈉噴霧枯燥


        十二醇硫酸鈉是優秀的陰離子表面活性劑,它是一種熱敏理性多泡性物質,其枯燥所需的高溫熱源(450~500℃)一般選用煤氣直接焚燒發生的煙氣。關于沒有煤氣或煤氣價高的地方,熱源成為一大難題,若使用液化氣、輕柴油等其他熱源,均會對十二醇硫酸鈉發生污染而影響色澤。一般的板式、列管式和板翅式換熱器所能供給的熱源溫度在400℃以下,且熱功率低,而熱管的各種特性適于處理這一難題。由煤焚燒爐發生的高溫煙氣(950~850℃)直接進入高溫熱管換熱器的吸熱段(熱管的蒸騰段)逐漸經過高溫熱管區、中溫熱管區和低溫熱管區降至200℃以下排入煙囪??諝庥沙?0℃進入熱管換熱器的放熱段,經過熱管與煙氣的逆流換熱被加熱至470~500℃去噴霧塔,枯燥十二醇硫酸鈉。


        2.1.2 高嶺土噴霧


        枯燥高嶺土是化工、造紙和建材中一種重要的添加劑,其濃度高達63%~66%,料漿粘度為500~1200mPa?s。如此高濃度和粘度的料漿,噴霧枯燥具有必定難度,其關鍵是要有溫度到達500℃的熱風,由于對高嶺土的白度有較高的要求,因此在枯燥過程中應該力求防止污染物混入料粉中。以焚燒煙道氣為熱源的高溫熱管式空氣加熱器可滿意這種要求。常溫空氣由鼓風機自熱管換熱器的底部進入熱管換熱器低溫段,經中溫段及高溫段加熱達500℃后排出,進入噴霧塔作為枯燥熱風。自煤焚燒爐出口的煙氣溫度達900~1100℃,由換熱器頂部向下活動與冷側空氣構成逆流換熱,溫度降到200℃以下由引風機排入煙囪。


        2.2 小氮肥余熱收回中的使用


        江蘇新苑集團公司化肥廠于1994年對其合成氨造氣工段進行技能改造,選用高溫熱管蒸汽發生器收回半水煤氣的余熱,至今已安全運轉8年。該工段煤氣流量為135000m3/h,溫度為950℃,經過高溫熱管蒸汽發生器將其溫度降至250℃,每小時可生產4t蒸汽,蒸汽壓力高達1.57MPa。全年運轉時刻為7200h,每噸蒸汽按40元價格計,則全年可收回價值115.2萬元,氨年產量為20kt,則均勻每噸氨可降低本錢57.6元,扣除固定資產折舊、大修費用和運轉本錢,每噸氨可凈降低本錢39.78元,年收益為79.56萬元。


        高溫熱管技能在小氮肥余熱收回中的使用獲得了令人滿意的效果。實際運轉標明,高溫熱管蒸汽發生器到達的某些性能指標,是其他類型的換熱器所達不到的。該項技能已在江蘇、安徽、遼寧、廣東、山西及青海等省十多個小氮肥“二改一”工程中得到推廣使用。


        3 使用遠景


        高溫熱管技能在噴霧枯燥中的使用取得成功,并已收到了令人滿意的實際效果。依據現場測驗的參數標明,高溫熱管換熱器到達的某些性能指標,是其他類型熱風發生器所達不到的,因此在某些特定工況條件下的使用也是無法替代的:a.向各類枯燥設備(噴霧于燥、沸騰枯燥、氣流枯燥、地道枯燥及鏈板式枯燥等)供給清潔的高溫熱風。b.向氣流焙爐供給800℃以上的高溫熱風,對物料直接進行氣流焙燒。c.向各類焚燒器供給助燃熱風,改進焚燒情況,進步焚燒功率,節省燃料。據材料介紹,用一般換熱器將助燃風加熱到300~400℃可節省燃料15%~25%,用高溫換熱器可節省燃料40%以上。d.高溫預熱煤氣(或助燃氣),使冶金工廠很多的低熱值高爐煤氣(其熱值約為4187J)資源在加熱爐上的使用成為可能。e.收回使用六大耗能工業(冶金、化工、煉油、玻璃、水泥及陶瓷)的高溫余熱,使這些范疇的動力使用率到達一個新的水平。由以上能夠預見,高溫熱管熱風發生器將具有寬廣的推廣使用遠景,對工業生產和節能技能的開展發生嚴重的影響。


        4 存在的問題


        當前,高溫熱管換熱器在傳熱方面還面對兩大急需處理的問題:a.結構巨大,本錢貴重,極大地阻止了高溫熱管換熱器工業化使用進程;b.過渡段的聯接不合理,導致部分熱管處于不工作和非正常工作狀況。要處理好上述問題的關鍵:a.優化高溫熱管換熱器結構有兩個途徑:一是對單根熱管進行傳熱強化研討;二是合理預測殼程的流場與溫度場的散布,二者的優化組合研討是往后熱管換熱器強化傳熱技能開展的方向。b.過渡段的強化傳熱對優化高溫熱管換熱器結構、安全聯接各區域熱管換熱器起著非常重要的效果。


        5結束語


        高溫熱管技能在噴霧枯燥中的使用研討取得成功,充分體現了高溫熱管技能的優越性。為加速高溫熱管換熱器完成工業化進程,筆者以為應趕快進步高溫熱管換熱器規劃的合理性和經濟性。詳細施行的辦法;a.選用數值模仿的辦法模仿高溫熱管換熱器內溫度場和流場散布,以便完成高溫熱管換熱器在線檢測、故障剖析和變工況剖析。b.選用強化換熱技能,優化高溫熱管換熱器結構,降低本錢,進步規劃經濟性。加速高溫熱管換熱器在工業中的使用進程。

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