低温再热器

低温再热器（精选八篇）

低温再热器 篇1

关键词：锅炉,低温再热器,磨损

江西新余发电有限责任公司1、2号炉为武汉锅炉厂生产的W G Z670/13.7-7型超高压、一次中间再热、固态排渣煤粉炉, 与200M W汽轮发电机组相匹配, 分别于1995、1996年投产。炉膛四周布置膜式水冷壁, 炉膛上方布置前屏过热器、后屏过热器, 在水平烟道中依次布置了高温过热器和高温再热器, 尾部烟道竖井分隔成平行双烟道, 在主旁烟道中分别布置了低温再热器和低温过热器, 在下方装设了烟气调温挡板来控制两烟室烟气量, 以达到调节再热汽温的目的。

1 运行中存在的问题

实际运行中发现存在以下问题:

(1) 再热蒸汽温度偏低。锅炉设计带200M W负荷运行时低过侧与低再侧烟气份额按60%/40%分配运行, 主、再热汽温度经计算能达到540℃。实际运行时主蒸汽温度能达到额定参数, 再热汽温偏离设计值较多。为提高再热蒸汽温度, 采用关小低过侧烟气挡板开度至0~20%左右, 低再侧烟气挡板全开运行, 才使再热蒸汽温度达到520℃左右, 而再热器备用喷水减温和事故喷水减温水流量基本为零。再热汽温偏低导致机组热经济性差, 且造成汽轮机末级叶片的蒸汽湿度大, 检查发现汽轮机末级叶片存在水蚀现象, 影响汽轮机的安全。

(2) 低温再热器磨损爆漏频繁。截止至2006年3月, 1、2号炉低再累计分别出现过11次和10次爆漏, 均因烟气磨损引起。尽管坚持做到逢停必查, 采取拉开管排等方法发现并处理了大量的管子磨损超标缺陷, 加装了大量的防磨瓦, 都未能从根本上解决问题, 低温再热器管排磨损不断恶化, 低再爆管事故难以控制。

2 原因分析

(1) 锅炉设计上存在缺陷, 再热器受热面布置偏小。新电公司锅炉炉膛比武锅同类型锅炉高出3m, 从理论上说, 虽然可以延长煤粉在炉内的停留时间, 加强煤粉的燃尽程度, 但由于水冷壁面积的增加, 上一次风喷口中心线至前屏底部距离高达18.84m, M值为0.4875, 炉膛出口烟温偏低, 以及再热器受热面布置较少等原因, 使得整台锅炉加热、蒸发、过热、再热四大吸热量分配不均。因此设计炉膛蒸发受热面布置过多, 造成以对流吸热为主的再热器吸热量减少, 致使再热蒸汽温度偏低。高、低再均存在受热面积布置相对偏小, 造成再热蒸汽系统焓升不足, 是再热蒸汽温度偏低的主要原因。

由于再热汽温一直偏低, 运行过程中为提高再热汽温不得不采取加大低再侧烟室烟气流量的办法, 一般低再侧烟气档板开度约80%~100%, 低过侧烟气档板开度约20% (有时低过侧烟气档板全关) 。实际运行中低再烟道烟速是设计正常档板开度时的近2倍, 而理论上磨损速率同烟速的3.3次方成正比, 根据计算在此档板开度状态下管子的磨损速率是设计烟速时的5倍。

(2) 燃用煤质差, 灰份高, 对管子磨损大。受燃煤市场影响, 新电公司前几年燃用煤质严重偏离设计值, 煤质差时灰份约5 0%, 发热量仅1 3 M J/k g左右。根据试验表明, 材料的冲蚀磨损基本上与飞灰浓度的一次方成正比, 高灰分煤质加剧了低再管排的磨损。

3 改造方案的提出及实施

由于低再磨损爆漏频繁和再热汽温偏低的主要原因是再热器受热面不足和实际煤质较设计煤种偏离较大, 使其在实际运行中对流换热量不足、烟速过高造成的, 因此应增加再热器受热面积, 提高对流换热量。由于高再区域烟温较高, 因此受其工作安全性及周围空间较小施工难度大的限制, 不宜于在此增加受热面, 而低再上方转向室有比较大的空间, 容易布置新增的受热面, 且其所处区域烟温相对较低, 工质温度也较低, 其工作安全性是有保证的。

以电厂实际燃用的煤种作为低再增加受热面改造设计煤种进行热力计算, 计算结果显示在锅炉满负荷670t/h, 主烟道烟气份额0.527的情况下, 再热汽温可达额定值, 低再烟气速度可由原实际的1 2 m/s降为9 m/s。

方案确定后进行改造实施:低温再热器保持原有的结构不变, 将已严重磨损的低再上、中、下组整体更换, 并在上组低再的上部空间加装中温再热器1 0 4排×8根管, 通过计算约增加受热面6 0 5 m2 (采用Φ4 2×3.5管子, 材质为钢研1 0 2及部分1 2 C r M o V) 。考虑到防止因管子长度偏差造成蒸汽阻力不均, 长管子得不到充分冷却而造成超温, 采用了8管圈同时引出增加流程的方案, 未采用部分管圈加长的办法。低温再热器上组顶部管标高由4 2.0 m提高到4 3.8 4 m, 而低再进口、出口联箱标高、位置不变。为了今后中温再热器的检修方便, 在侧包墙过热器增加3个人孔门。

为适当提高炉膛出口烟温, 在2号炉炉膛出口即折焰角下5 0 0 m m处, 在锅炉水冷壁四周增加7 2 m2分块绝热式卫燃带。

在施工过程中, 加强施工质量管理, 防止因安装检修质量不良造成局部磨损过快造成爆管。采用全氩焊接工艺, 认真按规程对焊口实施探伤检验。结合掌握的磨损规律, 低再吊装前预先在适当位置加装防磨瓦。严格按工艺安装好前包墙、中隔墙及左、右侧包墙处的均流板, 防止低再边排管因局部烟速过高而造成的磨损加剧。由于低再上部加装中温再热器后, 管组标高增加, 烟气容易在低过上部靠中再处产生漩流, 造成中再炉后部管子局部磨损严重, 采取在中隔墙上部光管加焊密封鳍片的办法予以解决。

4 改造后的实际运行情况

4.1 改造后的实际运行效果

1、2号炉低再改造后分别于2005年6月、2006年6月投入运行, 取得了较好的效果。改造后, 保持低再侧烟气挡板在1 0 0%开度运行, 低再侧烟气挡板在4 0%以上开度运行, 低再侧烟气流速大大降低, 再热蒸汽温度能维持在5 3 0~5 4 0℃运行。再热器出口蒸汽温度在烟气挡板开度相同时比改造前平均上升1 4℃左右, 热风温度平均由3 7 0℃左右下降了约2 0~2 5℃, 排烟温度下降5℃左右。

4.2 改造实施后安全经济性分析

(1) 改造后大大减缓了主烟道低温再热器磨损速率, 平均每年减少因磨损泄漏造成的非计划停运2~3次, 按每次停炉3天计算2 0 0 M W机组按现有负荷率可多发电约3 0 0 0万k W h, 少耗启动燃油6 0 t左右, 经济效益达3 0 0余万元。

(2) 再热蒸汽温度较改前平均提高1 4℃, 既提高了机组运行经济性, 又可提高汽轮机末级叶片的蒸汽干度, 防止汽轮机末级叶片水蚀, 提高机组运行安全性。按2 0 0 M W机组再热汽温每提高1 0℃供电煤耗降低0.1 8 g/k W h, 每年2×2 0 0 M W机组发电2 0亿k W h计算, 每年可节约标煤5 0 0 t, 可节约发电成本约3 0万元。

5 结束语

低温再热器 篇2

关键词：径向热管换热器； 中低温烟气； 余热回收； 应用分析

中图分类号： TK 172.4 文献标志码： B

随着经济的发展，目前我国已成为装备制造大国，与此同时带来的是能源的巨大消耗.我国大部分企业在生产中存在大量废热、余热被忽视，甚至是随意浪费等问题.大量烟气直接排入大气的现象屡见不鲜.伴随着企业产能的提高，余热浪费也越来越多.如果企业不加以利用，便会带来高能耗、高成本的压力.如何利用这些废弃的能源，降低能耗，减少排放，降低生产成本，进行绿色制造，已成为装备制造业亟待解决的一个问题[1].

当前国内外余热利用方式主要采用冷凝锅炉、热管技术、热泵技术和除尘换热一体化设备等四类换热设备.我国工业余热利用虽然取得一定的进展，但仍处于较低水平，余热利用率低，综合利用差，中低温余热多数未被利用，余热利用设备和系统不够完善，效率低下.

工业生产中排出的中低温烟气由于回收难度高、回收成本大等问题，一直得不到合理的利用，这也是一直困扰有关工业界的问题.本文结合工业生产中的实例，提出将新型热管换热器应用于工业炉低温烟气余热回收，探讨径向热管换热器在中低温烟气余热回收中的优势.

1 热管换热器

1.1 径向热管换热器的结构和特点

径向热管换热器主要由循环气体箱体、径向热管束、进出水集箱和进出水管道组成，其结构示意图如图1所示.烟气的热量由热管外壁面传递给热管内的工质，工质吸热蒸发后沿管径向流动，在接触到内管壁的水箱给水后放热凝结成液态，液态工质在重力作用和毛细管作用下回流.径向热管换热器是通过工质的循环相变实现高温烟气与水箱给水的高效热传递.

与其他换热器相比，径向热管换热器最大的特点是[2]：① 径向热管外表面温度基本相等，具有很好的等温性；② 能够有效地控制温度，避免受到烟气中硫化物的露点腐蚀，使热管尽可能避开最大腐蚀区域；③ 设备易维护，即使换热器出现泄漏也能快速修复；④ 体积小，布置紧凑.

1.2 径向热管的工作原理及基本特性

径向热管作为径向热管换热器的核心部件，是一种具有极高热导的装置[3-5].它除了具有普通热管的一般特性外，还具有良好的等温性、良好的功率传输性能，可有效提高壁温等特性.

径向热管的工作原理如图2所示.典型的径向热管由带翅片的外管、内管、工质、吸液芯和端盖组成.通常径向热管的制作工艺是将空腔抽成1.3×（10-1～10-4）Pa的负压后充入适量的工质，然后将外管、内管和端盖焊接成一个密闭的空腔.当热烟气通过外管时，吸液芯中的液态工质受热气化，在压差的作用下流向内管，气态工质遇到冷流体后释放出热量，然后在内管外壁上凝结成液态，内管中的冷流体被加热.凝结后的液态工质在重力作用和毛细管作用下回流至蒸发段，如此循环不断.热管在这一过程中实现了热量的传递和转移.

2 热管换热器的评定

评价热管换热器性能的五组目标函数[6-8]分别为：① 换热面积F、换热器体积；② 传热量Q；③ 换热器中两种传热介质之间的平均温差ΔTm；④ 流体压力损失Δp；⑤ 流体输送功率N.本文中目标函数的性能评价可在其中三组函数确定后得到.

为了简化问题，对热管换热器进行熵分析，忽略整体对外界的热损失.

由热力学第一定律可知

将热管换热器看成是一个热力系统，对式（4）进行积分得

式中：ΔST为由温差不可逆传热所引起的系统熵增；

ΔSp为由压差不可逆流动所引起的系统熵增；

ΔST1为随着烟气流过热管换热器后熵的减少；

ΔST2为随着冷却水流过热管换热器后熵的增加；

T′1、T″1分别为烟气进、出热管换热器的温度；T′2、T″2分别为冷却水进、出热管换热器的温度.

式（5）中的ΔSp也由两部分组成，即

式中：ΔSp1为随着高温烟气流过热管换热器后由压差不可逆流动所引起的熵增；

ΔSp2为随着低温水流过热管换热器后由压差不可逆流动所引起的熵增.

假设流经的烟气为理想气体，冷却水为不可压缩流体，它们由压差流动所引起的熵增分别为

式中：V1为烟气进口体积，m3；V′1为烟气出口体积，m3；p1为烟气进口压力，Pa；

p′1为烟气出口压力，Pa；

V2为冷却水进口体积；n为烟气的多变指数；

Δp2为冷却水流过热管换热器后的压降.

热管换热器流出的冷流体在得到热量Q的同时也会伴随着能量的损失.设这些能量损失为Q1.Q1主要包括摩擦所引起的压降损失和传热过程的能量损失.

式中：T0为环境温度，K；k为流体阻力损失与温差传热损失的折算系数.

则热管换热器的熵增率为

对于热管换热器，S′越小则其热经济性越好.因此，可以将S′作为不同形式热管换热器在不同情况下的经济性评价指标.

3 工程应用研究

3.1 工程概况

某工厂铸钢车间正火炉常年排放的废热烟气产生很大的热损失.经调研，工厂决定提取其中的废热资源将生活用水加热到合适的温度供工人洗浴.

工厂计划每天需加热100 m3热水，设计将生活用水从5℃加热至70℃.

通过调研发现，回收该工厂三台正火炉的烟气即可满足需要.如果车间正常工作，三台正火炉每天同时工作两班，每班工作8 h.正常工作时，烟气温度能够达到280℃，排放烟气流量为5 500 m3·h-1.

3.2 应用实施方案

在烟气余热回收系统中，径向热管换热器安装在空气预热器的下方，其高温侧与原烟道串联，低温侧与水箱的管道系统并联.通过热管中的工质循环往复的相变实现高温气体与水箱给水的高效热传递.烟气余热回收系统示意图如图3所示.

3.3 节能效益分析

每天可回收热量

Q′=Cm（T″3-T′3）

（16）

式中：m为水箱充满时水的质量，t；C为水的定压比热容，为4.18 kJ·kg-1·K-1；T′3、T″3分别为水箱中水被加热前、后的温度，K.

回收热量折算等效标准煤量

G1=Q′·HRQP·η

（17）

式中：HR为设备一年中满负荷运行的天数；QP为标准煤的发热量，kJ·t-1；η为锅炉的效率，取η=91%.

换热水泵增加的能耗

P1=DgΔh1η2

（18）

式中：D为换热水泵的流量，t·h-1；g取9.2 m·s-2；Δh1为水泵的扬程，m；η2为水泵的效率，取η2=75%.

增加能耗折算等效标煤量

G2=（P1+P2）·HR·Bf·10-6

（19）

式中：P1为换热水泵增加的能耗，kW；P2为其他设备增加的能耗，kW；Bf为企业发电标准煤耗，g·（kW·h）-1.

3.4 节能效益计算结果分析

将数据代入式（16）～（19）中，计算得到的结果如表1所示，表中节能效益计算时间为1 a.从表1中可以看出，在本项目中热管换热器获得了较好的余热回收效益.在除去各种运行成本后，该项目可以为企业每年节约标准煤达369.67 t.

4 结 论

目前，国内一些高耗能工厂已逐渐开始重视中低温烟气的余热回收，各种余热回收技术也有了很大的发展.热管换热器适用范围广、消耗能源少、效率稳定、阻力小、不易堵塞.这为中低温烟气的余热回收提供了一条新的思路.研究证明，径向热管换热器烟气余热回收技术成熟，运行安全稳定，节能效果明显，能够带来很好的社会效益和经济效益.

参考文献：

[1] 吴贵辉.我国能源形势及发展对策[J].中国工程科学，2011，13（4）：4-8.

[2] 庄骏.热管与热管换热器[M].上海：上海交通大学出版社，1989.

[3] 庄骏，张红著.热管技术及其工程应用[M].北京：化学工业出版社，2000.

[4] 马同泽.热管[M].北京：科学出版社，1983.

[5] CHI S W.热管理论与实用[M].蒋章焰，译.北京：科学出版社，1981.

[6] HESSELGREAVES J E.Rationalisation of second law analysis of heat exchangers[J].International Journal of Heat and Mass Transfer，2000，43（22）：4186-4204.

[7] WEBB R L.Performance evaluation criteria for use of enhanced heat transfer surfaces in heat exchanger design[J].International Journal of Heat and Mass Transfer，1981，24（4）：715-726.

低温再热器 篇3

锅炉型号为DG2060/26.15-Ⅱ2, 型式为∏型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、前后墙对冲燃烧方式、旋流燃烧器、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置、采用内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风机直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流本生型锅炉。低温过热器布置在后竖井后烟道内, 分为水平段和垂直段, 顺列布置, 蒸汽与烟气逆流换热。由于本厂3号炉近期频繁出现锅炉受热面泄漏而造成非计划停运, 因此本论文从运行数据着手, 分析锅炉低温再热器泄漏的整个过程, 有助于运行人员提前作出判断。

2 锅炉四管泄漏原因

(1) 锅炉运行中操作不当, 炉管受热或冷却不均匀, 产生较大的应力; (2) 运行中汽温超限, 使管子过热, 蠕变速度加快; (3) 受热面磨损; (4) 受热面腐蚀。

3 三号炉低温再热器泄漏运行分析

3.1 四管泄漏监测软件数据分析

3号炉四管泄漏监测装置测点历史曲线图见图1。绿色曲线为#16号测点历史曲线, 紫色曲线为#31测点历史曲线, 橙色曲线为#32测点历史曲线, 蓝色曲线为3号炉吹灰运行曲线。

(1) #16测点高峰值在9月5日由40分贝升高至60分贝, 低峰值由20分贝升高至40分贝, 整体测量值都有升高。

(2) #31测点高峰值均有大幅突变波动, 高峰值最高升高至80分贝。

(3) #32测点高峰值在9月5日由40分贝升高至60分贝, 低峰值由15分贝升高至20分贝。整体测量值都有升高。

由此可见#16和#32测点整体峰值均同时升高, 且一直处于稳定状态, 测点峰值都未有较大变化。

3.2 3号机组主要参数分析

(1) 下面图2显示机组负荷, 给水量, 煤量, 主汽流量, 真空, 炉膛压力, 吹灰压力, 海水温度变化曲线。

由图2和表1可见, 相同负荷, 海水温度升高较快;真空逐渐下降;给水量和主蒸汽流量都少量增加, 且偏差量未有大幅变化;总煤量未有较大变化;炉膛负压未有较大波动。

(2) 下面图3显示机组负荷, 给水流量, 蒸汽流量凝汽器正常补水调门开度, 凝汽器启动注水调门开度变化曲线。

蓝色曲线为3号机凝汽器正常补水调门开度曲线, 粉色曲线为3号机凝汽器启动注水调门开度曲线。

机组正常运行时, 利用真空负压通过正常补水和启动注水两路管道给凝汽器补水, 当正常补水调门全开, 凝汽器水位仍无法满足时, 启动注水调门开启来满足凝汽器水位。

由图3可见, 4日开始, 无论锅炉是否吹灰, 正常补水调门开度偏大, 且启动注水调门参与补水的频率增加;6日满负荷时, 正常补水调门和启动注水调门全开。

(3) 下面图4显示机组负荷, AB引风机电流, AB送风机电流, 总风量, 送风量变化曲线。

由图4和表2见, 机组负荷相同时, 总风量和送风量未有较大变化, A/B送风机电流未有较大变化, A/B引风机电流有明显增大趋势。

(4) 下面图5显示机组负荷, AB送风机进口温度, AB引风机出口温度变化曲线。

由图5和表3可见, 机组负荷相同时, 送风机进口风温逐渐降低, 引风机出口烟气温度逐渐升高。

4 总结

通过以上历史曲线和参数对比表的分析, 总结如下: (1) #16、#31、#32测点测量值均有整体上升趋势, 且一直保持稳定, 虽然四管泄漏报警装置未有泄漏报警, 但测点测量值的整体上升说明此三个测点处受热面存在异常, #16、#32测点恰为低再受热面区域。运行人员未能熟悉掌握四管泄漏装置软件的使用方法, 未能及时分析各个测点测量值的趋势走向, 失去了运行参数分析的第一时间; (2) 负荷基本相同时, 总给水量和主蒸汽流量小幅升高;凝汽器正常补水和启动注水调门开度不正常增大;锅炉总风量虽未有大幅变动, 但两台引风机电流有明显升高趋势;环境温度未明显升高, 引风机出口烟气温度有明显升高趋势; (3) 通过以上分析可以看出, 此次低温再热器泄漏, 机组负荷基本相同时, 锅炉主要参数未有大幅度的波动:机组负荷, 给水量, 主蒸汽流量, 炉膛负压, 低再金属壁温, 再热蒸汽压力等, 但凝汽器补水调门的不正常开大、引风机电流的升高、排烟温度的升高能准确正确的反映出机组运行工况的异常; (4) 通过这次泄漏事故, 作为运行人员, 应该在平时的工作中, 加强对系统参数的对比观察, 通过比较来做出正确的判断, 确认机组是否处于正常良好的运行工况, 及时调整检查排除故障。

5 结束语

在以后的工作中, 运行人员应该吸取经验教训, 增强工作责任心和工作积极性, 及时发现异常, 保证机组安全高效的运行。任何参数的变化趋势都有可能演变成事故的趋势, 运行监视是一个动态性比较强的工作, 因此, 对比分析是完成运行工作职责的重要手段。

参考文献

[1]朱金利.600超超临界机组锅炉设备运行[D].武汉大学.

用燃油加热器解决低温启动难题 篇4

改善发动机冷启动的措施有很多,比如安装乙醚装置、电热塞或者进气预热器等,但这些措施都不能对暖风系统产生效果。通过加大水热暖风机的散热面积或者加快热媒的循环速度,也都不能解决传统暖风系统的缺陷。经过试验,最佳办法是安装液体燃油加热器。

1. 结构和工作原理

燃油加热器是一种燃烧燃料油加热空气(或者油、水以及低温条件下代替水的防冻液等液体)的加热和保温设备。这种加热器主要由供油雾化机构、点火燃烧机构和水循环导热机构组成。

供油雾化机构由燃油箱、喷油泵、助燃空气风扇和雾化器组成。根据工作环境温度的不同,可以选择是否安装燃油加热器的燃油箱。当工作环境温度低于发动机燃油结蜡温度时,需要安装燃油加热器自身携带的燃油箱,以便为燃油加热器提供更低标号的燃料油。这样,在发动机停止工作时,燃油加热器还能正常工作而不会发生燃油结蜡堵塞管路;当工作环境温度高于发动机燃油结蜡温度时,可以考虑燃油加热器与发动机使用同样的燃油。

点火燃烧机构包括位于雾化器前面的电热塞、空腔式燃烧室和燃烧室内的温度传感器。水循环导热机构是整个燃油加热器的热交换机构。它由套装在燃烧室外的密封桶状水套和换热器以及连通的水泵、水管组成。

燃油加热器工作时,直流电动机带动喷油泵将燃油箱内的燃油压送到雾化器,经雾化后的燃油与助燃空气风扇吸入的空气在空腔式燃烧室内混合,并被炽热的电热塞点燃。在燃烧室内经过充分燃烧后,热量经换热器传给水套夹层中的冷却液,在水泵或热对流的作用下,被加热的液体在整个管路系统中循环流动并作用于末端装置,从而达到保温、加热的目的。

1.燃油加热器2.单向阀3.暖风机4.发动机

2. 应用

通常燃油加热器与一个单向阀并联,然后通过管路与发动机、水热暖风机串联组成一个循环系统(见附图)。当发动机未工作时,启动燃油加热器,水泵将发动机水套内的冷却介质压至燃油加热器内加热,此时单向阀左侧压力小于右侧压力而无法开启,即相当于断路。加热后的冷却液经过暖风机时被强制散热(暖风机处于工作状态时),最后冷却介质又回流到发动机水套,形成以燃油加热器为热源的循环系统。

这个循环系统可以同时达到两个目的,即为驾驶室提供热量和加热发动机。经过一段时间的加热,发动机机体温度升高,发动机润滑油温度也随之升高,黏度降低,发动机启动阻力减小,此时低温环境下的润滑条件得到极大的改善,可以顺利地启动。 当关闭燃油加热器、启动发动机后, 发动机水泵处于工作状态,此时单向阀左侧与右侧的压力差大于开启压力,单向阀开启形成通路,发动机加热的冷却液流经单向阀后在暖风机强制散热,然后又回流到发动机水套。

由于工作中的发动机可以为驾驶室提供足够的热量,所以此时燃油加热器处于关闭状态。在这个循环系统中,发动机变为热源,暖风机为末端装置,此时燃油加热器处于未工作状态而形成断路。

防止空气预热器低温腐蚀堵灰 篇5

1 危害性

处于锅炉低温区域的空气预热器, 一旦发生低温腐蚀和堵灰, 就会造成烟气通道不畅或堵塞, 引风阻力增大, 锅炉正压燃烧, 降低锅炉热负荷, 甚至被迫停炉。腐蚀的结果会导致空气预热管子泄漏损坏, 造成严重漏风, 引起燃烧工况恶化;而管内壁积灰, 会增大锅炉各项热损失, 降低锅炉热效率, 影响锅炉安全经济运行。

2 形成机理

2.1 当燃用含硫量较高的燃料时, 极容易造成空气预热器腐蚀和堵灰。燃料中的硫分燃烧后, 大部分形成二氧化硫, 在一定条件下其中少部分进一步氧化成三氧化硫气体与水蒸气能结成硫酸蒸汽, 其凝结露点温度可达120℃以上, 当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时, 硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀, 叫做低温腐蚀。硫酸象一层胶膜, 一面粘在管壁上腐蚀, 一面不断粘着烟灰, 形成多种硫酸盐, 并逐渐增厚, 这就是低温式结渣。

对于链条炉或抛煤炉, 当燃煤含硫量大于2%时, 空气预热器将进入严重腐蚀范围。

煤中含硫量的多少, 影响锅炉排烟温度的选取。同时, 鉴于对锅炉排烟热损失与防止尾部受热面低温腐蚀等因素的综合考虑, 目前, 装有空气预热器的锅炉设计排烟温度一般为160~190℃。实施上由于某些单位使用蒸汽时负荷变化较大, 或长期低负荷运行;设备失修, 不及时清灰等原因而造成排烟温度长期低于140℃。

2.2 从整个炉体烟气流程来讲, 空气预热器烟气通道截面较小, 阻力较大, 因此, 增加了形成堵灰结渣的可能性。当松散型积灰在管内粘附时间过长时, 就可能由松散转变为紧密性的积灰, 有的积灰可能吸附烟气中的二氧化硫、三氧化硫和水蒸汽, 使积灰生成硫酸盐和亚硫酸盐。由于这些盐类的生成致使松散性积灰转变为紧密性积灰。这些积灰与空气预热器管内壁作用生成硫酸铁和亚硫酸铁, 就更增加了积灰结渣的牢固性。上述积灰性质的变化, 首先发生在逆流式空气预热器冷端 (进风口一侧) 的管内壁上, 原因是其管壁温度较低。所以, 腐蚀和堵灰往往从管子冷端逐渐向热端延伸, 且多积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除时, 腐蚀和积灰的速度必然加快。

3 防范措施

3.1 适当提高排烟温度。锅炉设计时的正常排烟温度不低于140℃。排烟温度的提高相应的提高了管壁温度, 对于高硫分燃料则要求管壁温度超过烟气露点。

3.1.1 将送风机进口冷风变为热风。如用风筒吸收少部分除尘净化后的低温烟气;或在送风机出口风筒上安装几组串管式散热片, 把锅炉连续排污水经散热器预热送风;还可以把送风机入口风筒引向炉顶, 以吸取炉墙及设备散发的热量。

3.1.2 提高省煤器入口水温。省煤器大多布置在空气预热器之前, 设计要求进口温度为60~105℃, 若能将此温度提高到80~105℃, 则省煤器出口烟温, 即预热器进口烟温也随之增高。

3.2 要减少或避免锅炉低负荷或超负荷运行。锅炉低负荷运行会引起空气预热器管内壁腐蚀。锅炉超负荷运行, 烟气会发生管内积灰堵塞现象。如某厂SHL10-1.25型锅炉, 由于燃用较高硫分煤, 而且长期超负荷运行, 不到两年空气预热器低温段发生严重腐蚀穿孔漏风, 60%的管子, 被PH值为2的酸性盐类及积灰混合物堵死而报废。

3.3 定期清灰检修, 及时吹灰。摸清空气预热管内腐蚀、堵灰、漏风及磨损情况, 以防患于未然。同时, 还要定期吹灰, 保持管内壁受热面洁净。在使用固定枪式吹灰器时, 要注意吹灰前放净冷凝水, 吹灰后要把蒸汽阀管严;也可用0.6~1Mpa压缩空气进行吹灰。在锅炉检修时, 可用5%的碱水浸泡管内堵灰, 然后用清水冲洗;对于较坚硬的堵灰结渣要用钢制长柄工具或用细钢筋捣投;近年来, 推广使用高压水射流装置冲洗空预器堵管取得良好效果。

3.4 从燃料或烟气中脱硫。目前已开发研制诸多烟气脱硫设备, 但在工业锅炉普及应用方面还需要进一步实和完善。工业锅炉应尽量减少燃用含硫量大于2%的煤种, 特别要加强高硫分和低硫分煤种的搭配使用。

空气预热器低温腐蚀机理及预防措施 篇6

关键词：锅炉,低温腐蚀,预防

1 概述

为充分利用烟气余热, 降低排烟温度, 提高锅炉热效率, 工业锅炉的尾部都加装了空气预热器。但是作为锅炉尾部的空气预热器, 通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域, 工作条件比较恶劣, 容易出现低温腐蚀和堵灰。处在锅炉低温区域的空气预热器, 一旦发生低温腐蚀和堵灰, 就会造成烟气通道堵塞, 引风阻力增大, 锅炉正压燃烧。这不但降低了锅炉出力, 甚至造成被迫停炉。腐蚀的结果会造成空气预热器管子泄漏损坏, 造成严重漏风, 引起燃烧工况恶化。严重时不得不经常更换受热面, 既增加了维修工作量和材料损耗, 又影响了锅炉的正常运行, 冷空气进入烟气侧, 还会降低烟温, 加速低温腐蚀及堵灰的速度, 从而影响锅炉安全运行。

2 腐蚀机理

造成锅炉尾部受热面低温腐蚀的原因有两点:一是烟气中存在着三氧化硫;二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。

锅炉燃料中或多或少的都含有硫。当燃用含硫量较多的燃料时, 燃料中的硫份在燃烧后, 大部分变成二氧化硫, 在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽, 其凝结露点温度高达120℃以上, 露点温度越高, 烟气含酸量愈大, 腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时, 硫酸就在管壁上凝结而产生腐蚀, 叫做低温腐蚀。金属壁面被腐蚀的程度取决于硫酸凝结量的多少, 浓度的大小和金属壁面温度的高低。硫酸象一层胶膜, 一面粘在管壁上腐蚀, 一面不断粘着烟灰, 形成多种硫酸盐, 并逐渐增厚, 这就是低温式结渣。

对链条锅炉, 当燃煤含硫量低于1.5%时, 即使排烟温度和空气预热器进风温度较低, 空气预热器也不会产生明显的堵灰结渣和腐蚀。如果燃煤含硫量大于2%时, 则空气预热器将进入严重腐蚀范围。

煤中含硫量的多少, 影响锅炉排烟温度的选取。同时, 鉴于对锅炉排烟热损失与防止尾部受热面低温腐蚀等因素的综合考虑, 目前, 装有空气预热器的锅炉设计排烟温度一般为160~190℃。事实上, 由于某些单位使用蒸汽时负荷变化较大, 或长期低负荷运行, 引起操作不当, 增加大量过剩空气;设备失修, 不及时清灰等原因而造成排烟温度长期低于140℃, 即烟气露点之下。

从整个炉体烟气流程来讲, 空气预热器烟气通道截面较小, 阻力较大, 因此增加了形成堵灰结渣的可能性。当松散性积灰在管内粘附时间过长时, 就可能由松散转为紧密性的积灰, 因为有的积灰可能吸附烟气中的二氧化硫、三氧化硫和水蒸汽, 使积灰生成硫酸盐和亚硫酸盐, 由于这些盐类的生成致使松散性积灰转变为紧密性积灰。这些积灰与空气预热器内管壁作用生成硫酸铁和亚硫酸铁, 就更增加了积灰结渣的牢固性。上述积灰性质的变化, 首先发生在逆流式空气预热器冷端 (进风口一侧) 的管内壁上, 原因是此处低温空气与低温烟气的热交换处, 其管壁温度较低, 所以腐蚀和堵灰往往从管子冷端逐渐向热端延伸, 且多积聚在烟气流速较低的四周死角。当锅炉开炉停炉频繁而积灰结渣又没有得到及时清除时, 腐蚀和积灰的速度必然加快。

3 预防及处理措施

为防止空气预热器的低温腐蚀堵灰, 可从三个方面采取措施:

3.1 在燃料及燃烧产物方面

可从燃料及烟气中除硫, 防止三氧化硫的产生, 以降低烟气的露点温度。

3.1.1 根本措施是从燃料及烟气中除硫从

目前来看, 技术尚不成熟, 实际应用难度很大。工业锅炉燃烧煤含硫量多数在1%~1.5%, 有些可达3%~5%, 因此锅炉尽量不燃用含硫量大于2%的煤。

3.1.2 在锅炉运行过程中, 尽量降低过剩

空气量, 减少烟气中的过剩氧, 能显著降低三氧化硫的生成量, 相应的烟气露点温度也降低了, 这样也就减少了低温受热面腐蚀的可能性。一般情况下燃烧室过剩空气系数的临界量约为1.05, 低于此数对降低低温腐蚀有显著作用。

3.2 在锅炉方面

采用提高低温受热面的壁面温度或使壁面温度避开烟气严重腐蚀区域的办法。

3.2.1 适当提高排烟温度提高锅炉的排烟

温度, 可以相应提高空气预热器的壁温, 对大多数燃料要求壁温达到105℃, 可避免或减轻腐蚀。如提高空气预热器进风温度或提高省煤器入口水温皆可。

3.2.2 要减少或避免锅炉低负荷或超负荷

运行锅炉低负荷运行必然造成排烟温度降低到烟气露点以下, 引起空气预热器管壁腐蚀。当锅炉超负荷运行时, 给煤量及排烟量均相应加大, 预热器难以适应烟尘排量骤增的要求, 烟气阻力增大, 就会发生管内积灰堵塞现象。如某厂SHL10-13型锅炉, 由于燃用较高硫份煤, 而且长期超负荷运行, 不到两年空气预热器低温段就严重腐蚀穿孔漏风。

3.2.3 改变受热面的布置方式

a.采用卧置管式空气预热器。卧置管式空气预热器, 烟气在管外冲刷, 空气在管内流动。卧式与立式相比较, 在同样的烟气和空气进口温度下, 一般可提高壁温10~30℃。

b.改变传热方式。在常见的空气预热器中, 为了达到使用较少的受热面积而得到较高的预热空气温度, 一般均采用逆流布置方式。为了防止空气预热器的低温腐蚀, 可将逆流传热改为顺流传热方式或先顺流后逆流传热方式。两者均可以相应提高空气预热器低温段的金属壁温。

3.2.4 加强空气预热器的清灰工作掌握积

灰规律, 定期除灰。既可增大烟气流通面积, 减少烟气阻力, 又相应减少受热面的腐蚀。在清理管子积灰时, 可用5%的碱水浸泡, 然后用清水冲洗。为减少管子堵塞, 可将管径加粗, 效果也较为理想。

防止空气预热器腐蚀、积灰的方法很多, 以上只是目前在防止锅炉尾部受热低温腐蚀方面的常用方法, 具体采用哪种方法, 需视各单位情况而定。

3.3 利用防腐材料制作空气预热器

翅片式低温热管换热器适用性 篇7

关键词：翅片式低温热管换热器,特点,适用条件,分析,举例

随着热管技术的发展和推广应用, 我单位生产的轧制翅片式低温铝—氨、铝—丙酮热管换热器在中央空调节能、烘燥设备余热回收和锅炉进风预热等场合获得广泛应用并收到良好效果, 因为这些应用都是气—气换热, 正好适应翅片式热管的特点, 能发挥最大效能。在另一类换热场合, 如电机循环气冷却、水轮机或其他工作机循环油冷却, 适合应用管内走水管外走气或油的轧片式气 (油) —水冷却器。有用户基于热管的高效传热性能, 在此场合也要求用热管换热器, 但热管换热器不能发挥高效传热性能导致效果不佳。这就提出了热管换热器在什么条件下最适用的问题。以下就此问题作简要分析, 便于用户选择时考虑。

1 热管换热器的特点及适用条件

热管换热器在一定使用条件下, 无论是气—气型、气—液型换热, 都具有传热系数高、传热温差大、结构紧凑、便于维修等特点, 因此获得广泛应用。如气—气型换热, 翅片式热管换热器的传热系数比列管式换热器要高5~10倍。

翅片式热管因其外表面带翅片, 因此特别适用于气—气换热, 此时, 热管冷、热端所带的翅片扩大了传热表面, 弥补了气体传热性能不良的缺陷, 提高了总的传热系数。气—气型热管换热器大多用于余热回收场合。如各种烘燥设备的排气余热回收, 用来加热进入此种设备的新鲜空气;空调设备的余热 (余冷) 回收及加热炉等空气余热回收。典型应用有换热器从烘箱排气中吸收热量, 以此来加热进入烘箱的新空气, 达到节能并提高产品质量的目的。

翅片式热管换热器在某些场合也可用于气—液换热和气—汽换热。前者如锅炉热管省煤器, 它从烟气中吸收余热来加热锅炉给水;后者如热管蒸汽冷凝器, 这种冷凝器是用空气来冷凝汽轮机的排汽。在这些应用中热管接触水或蒸汽的一端只需光管。

2 翅片管式换热器的特点及适用条件

翅片管式换热器是指其换热元件为外表面带有翅片的金属换热管, 其中性能最好的是翅片与管壁连成一体的金属轧片管, 其翅片由冷挤压法形成。

翅片管的工作特点是传热能力强, 与光管相比, 传热面积可增大2~10倍以上, 个别可达20多倍, 传热系数可提高1~2倍以上;结构紧凑, 因其单位体积传热面积加大, 传热能力增强, 同样热负荷下翅片管换热器比光管换热器所用管子少;对轧片管还可合理选材, 如双金属轧片管可根据不同介质选用钢、铜、不锈钢等衬管材料, 且因衬管外表面有一层翅片保护, 所以其抗腐蚀能力强, 结构可靠等。

可见, 翅片管式换热器适用两种换热流体换热系数相差较大的场合, 如空气和水、蒸汽, 油和水等, 翅片侧走换热系数小的空气或油、管内侧走换热系数大的水或蒸汽等, 此时传热效果最好。因此工业上广泛使用的空气 (油) —水冷却器, 蒸汽 (热水) —空气加热器等换热设备, 均为翅片式换热器。正是由于翅片管的出现, 使空气这种廉价且无处不在的换热介质被广泛利用, 特别是促进了以空气为冷媒的空冷器的发展。

3 两种换热器的适用性分析

从上面两节叙述可知, 翅片式低温热管换热器和翅片管式换热器其换热元件的外形虽相似, 但因换热机理不同, 便各有其工作特点和适用领域。它们之间没有可比性, 更不能相互代替。

热管是利用管内所充工质的相变及其蒸汽流动把一种流体的热量传给另一种流体。两种流体都在体外流过, 最适用于换热系数接近的气—气余热回收场合。

翅片管是两种流体分别从管内、外流过, 使一种流体的热量通过管壁和翅片传给另一种流体, 适宜于换热系数相差较大的两种流体换热。在此管内走换热系数大的流体, 管外走换热系数小的流体, 把一种流体作为热媒或冷媒, 对另一种流体进行加热或冷却。它不适用于适用热管的气—气换热条件, 同样, 热管也不适用于适用翅片管的气—水等换热情况。下面举例说明。

例:某厂有台电动机的循环空气冷却器因常发生故障需更新改造, 厂方指定改用热管换热器。

这是一个典型的要求将热管用于不适当场合的例子。根据用户提供的参数, 电机要求的散热量为100KW, 电机出口 (冷却器进口) 空气温度55℃, 电机进口 (冷却器出口) 空气温度要求30℃, 风量3m3/s, 冷却器进水温度12℃, 水量不低于4.5L/s。显然是用水来冷却空气, 则采用翅片管式空气—水冷却器最有效、经济。若采用热管换热器, 因水无法走管内而必须在每根管外增加一段光管且包容在特制水箱中, 让水流过带走热量, 此时, 因水的流动条件差且增加了传热环节而使散热效果变差, 同时, 水箱受内压, 水箱的结构及热管与水箱的密封问题较复杂。

经计算, 用轧片管换热器方案, 换热管选双金属铜铝轧片管SGT-44×2.5, 只需180m (2 m长90支) , 只是为满足安装尺寸不变, 才用280m (2m长140支) , 约3.5万元。若用热管换热器方案, 需用同翅片尺寸的不锈钢—铝复合管, 每支3.5m、140支, 2m带翅片为热端, 1.5m不带翅片为冷端与过渡段, 增设一水箱, 共约7万元。后者高了一倍, 且换热能力还不如前者。显然采用翅片管换热器合适。

由于要求不适当使用翅片式气 (油) —水换热器等的用户还未出现过, 故不举例。

4 结语

1) 翅片式低温热管换热器以其优良的体外换热性能, 特别适用于气—气余热回收场合。

2) 在气 (油) —水 (蒸汽) 冷却或加热情况下, 应采用翅片式气 (油) —水 (蒸汽) 换热器, 若用热管换热器则效果不佳且不经济。

3) 上述两钟换热器各有特点和适用领域, 因此要正确选择, 不能相互代替。

参考文献

[1]刘纪福.热管换热器.哈尔滨工业大学, 1986.

[2]姚文江等.低温热管在工业和民用节能中的应用.第五界全国热管会议论文集, 1996.

[3]朱聘冠.换热器原理及计算.清华大学出版社, 1987.

[4]兰州石油机械研究所.换热器.烃加工出版社, 1990.

低温再热器 篇8

一直以来,我国都采用散热器采暖系统,进入21世纪后,采暖产品层出不穷,采暖市场发生了巨大的变化,其中以散热器采暖系统和低温热水地板辐射供暖系统(以下简称地板采暖系统)为主。地板采暖系统并不神秘,在公元前1300年,土耳其宫殿中就有了地板辐射采暖的雏形,古罗马浴室中的地板辐射采暖系统以“火地”的形式出现,我国北方农村地区沿用至今的火炕也是应用了地板辐射采暖的原理。地板采暖系统相比散热器采暖系统具有很多的优势,以其环保、舒适、节能等优点而得到快速、广泛的应用,大有取代散热器采暖系统的趋势。其实散热器系统具有很多优势是地板采暖系统所无法替代的。在设计采暖系统时应根据实际情况进行采暖系统的合理选取。

1 两种系统的比较

1.1 系统形式的比较

散热器系统是将散热器安装在室内靠近外墙或外窗位置来向室内对流散热的热水供热系统。低温热水地板采暖系统是以温度不高于60 ℃的热水为热媒,在加热管内循环流动,加热地板,通过地面以辐射和对流的传热方式向室内供热的供暖方式[1]。由于系统安装方式的不同,所以决定了不同的散热方式,散热器主要是采用对流方式加热室内空气,而地板采暖系统则是辐射和对流共同作用来向室内供热的。而且当埋在地板下面的盘管内通热水后,必然是先加热盘管和地板,当地面温度高于室内空气温度和墙体内表面温度时才会向室内散热。

1.2 安装位置的影响

过去房间采暖一直采用铸铁散热器,因为铸铁散热器确实不美观,所以很多人将散热器安装在窗台下方或者将散热器用罩子罩起来,很大程度上影响了散热器的散热效果。随着装饰性散热器的产生,散热器不仅不会影响房间总体布局的美观,而且还可以和室内装修很好的配合,也不会影响散热器散热效果。

地板采暖系统安装在地面内,如图1所示,虽然没有明管,也不占用面积,但是由于其本身结构特点,地面相当于增加80 mm～100 mm的垫层,不仅减小了房间的净空高度,而且增大地面荷载约120 kg/m2。地面放置家具之后,将大大减小地板采暖的散热量。文献[2]指出,地面覆盖家具后,辐射地面的散热量减小到未覆盖家具地面散热量的0.60～0.85[2]。

1.3 热惰性的比较

地板采暖系统的特性之一就是预热时间长,因此由开始运行到达到设计温度所需要的时间是评价其性能的一个重要参数。如图1所示,地板采暖系统的热水管埋在地板内,上面有厚厚的填充层和地面层,使地板的热惰性很大,其预热时间会很长,少则几个小时,多则几十个小时以上。因此地板采暖系统的响应速度很慢,达到室温稳定需要很长时间。如果地面采用木地板,或者覆盖了地毯,则响应速度会更慢。这样,要想在较短时间内就达到舒适的室内温度就必须增加辅助热源,不仅增加了投资也降低了设备的运行效率。传统的散热器热惰性小,而且是通过对流方式直接加热房间空气,能在较短的时间内使室温达到设计值,满足舒适性要求。所以地板采暖系统不适用于间歇运行的别墅或展览馆等建筑,地板辐射供暖若按间歇供暖设计时,须考虑间歇供暖附加量。而且当由于热负荷减小而使室温过热时,不能很快降温而满足用户舒适性要求,必须开窗,则必然导致能源的浪费。

1.4 水温的限制

地板采暖系统是以低温热水为热媒,要求供水温度不超过60 ℃,供回水温差不大于10 ℃,必须设置独立的低温热水热源,虽然可以利用余热水、太阳能、地热等各种低温热源,但是不能直接使用一般热网中的高温水。如果热源为城市集中供热,在自己建筑内设换热站,以现在按面积供热收费,住户必须分摊末端水泵耗电费用,也有部分开发商为节省初投资,直接连接集中供热,这样供水温度大于60 ℃,不仅会加速盘管的老化,缩短其使用寿命,而且会导致地面由于热胀冷缩而开裂,破坏地面。散热器不受此影响,高温水和低温水都可以使用。

1.5 维修的难易程度

地板采暖系统完全埋在室内地面以下,如果管路出现堵塞或泄漏等事故时,维修很麻烦,要破坏已经装修好的地面,造成的损失比较大。散热器系统则维修方便,维修费用也低。

2 结语

1)由于家具对地板采暖系统地面散热量的影响,所以房间面积小的建筑不适于采用地板采暖系统,因为地面覆盖率高而导致散热量严重减少,满足不了室内舒适性要求。2)现在商品房出售大多都是毛墙毛地,设计时对于将来装修地面材料和房间内家具选择都不确定,给负荷计算和铺管间距也带来影响,会给使用带来或热或冷等不舒适问题。3)由于地板采暖系统的热惰性大,响应时间长,所以该系统不适于别墅、高级公寓或展览馆等间歇运行的建筑。但是对于住宅则很适合,大的热惰性可以保证系统间歇运行时房间的舒适性,并且节能。

通过以上比较表明,散热器系统虽然传统,但仍然有许多优于地板采暖系统的地方。所以在进行设计时,要根据建筑功能和热媒条件合理选择采暖系统,保证提供给用户节能、舒适、方便的系统,满足用户的使用要求。

参考文献

[1]JGJ 142-2004,地面辐射供暖技术规程[S].

[2]刘艳峰,申健.住宅地面辐射供暖系统中因地板覆盖产生的散热量安全系数[J].暖通空调,2007,37(11):104-106.