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如何進一步的了解熱管換熱器 |
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如何進一步的了解熱管換熱器
1、概述
熱管換熱器是由多根熱管組裝而成的一種新型換熱設(shè)備，它以具有良好等溫性能的熱管作為傳熱元件，具有傳熱效率高、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、流動阻損小，兩側(cè)熱阻可調(diào)，運行可靠、操作檢修方便等優(yōu)點。這使其很方便地利用廢熱來預(yù)熱空氣、煤氣等其它流體。
2、熱管工作原理
熱管（以下熱管皆為重力熱管）工作原理如下圖1所示，熱管是一種密閉。
煙氣與煤氣密封示意圖
圖1：重力熱管工作原理圖
器，其基本組成為殼體、工作液，待殼體抽真空或煮真空后充入適量工作液，密閉殼體便構(gòu)成一支熱管。當(dāng)熱源對其一端供熱時，工作液自熱源吸收熱量而蒸發(fā)汽化，攜帶潛熱的蒸汽在壓差作用下，高速傳輸至殼體的另一端，向冷源放出潛熱而凝結(jié)，凝結(jié)液在地球重力作用下從冷源端回流至熱源端，以保持連續(xù)的工作循環(huán)。
3、系統(tǒng)基本特點
整體式熱管換熱器是由若干熱管組裝而成的，為增大傳熱面積，其外表面一般都焊有若干片高頻焊環(huán)形翅片，各熱管之間彼此獨立，構(gòu)成各自的獨立封閉傳熱系統(tǒng)，由于上述結(jié)構(gòu)特點，使其具有以下幾方面的優(yōu)點：
1.熱管由于冷、熱兩端都帶有螺旋翅片，大為增加了傳熱面積，單管工率大。
2.工作介質(zhì)循環(huán)是依靠地球重力和壓差作用，無需外加動力，無機械運行部件，增加了設(shè)備的可靠性，也極大地減少了運行費用。
3.由于其冷、熱兩端熱阻方便可調(diào)，便于控制管壁溫度，從而有效地解決設(shè)備的露點腐蝕。
4.根據(jù)工藝要求，可以進行順、逆流混合布置，適應(yīng)較寬的溫度范圍。
5.系統(tǒng)由眾多熱管組裝而成，各熱管之間相互獨立，一根或幾根熱管損壞或失效不影響整個系統(tǒng)的安全運行，只是換熱器整體效率會略有降低而已。
4、本裝置設(shè)計說明
4.1 技術(shù)優(yōu)勢
4.1.1 我公司是專業(yè)生產(chǎn)熱管換熱器的廠家，公司三十多年來設(shè)計、制造了近千臺各種形式的熱管換熱器，生產(chǎn)裝備齊全，檢測器具完備，對熱管換熱器設(shè)計、制造積累了豐富的經(jīng)驗。設(shè)備的整個制造都在廠內(nèi)完工，無須外協(xié)，能很好地控制設(shè)備制造質(zhì)量。
4.1.2公司為冶金高爐熱風(fēng)爐設(shè)計配套了若干臺熱管換熱器，產(chǎn)品遍步全國各大、中型企業(yè)，對300～3200M3高爐配套的熱管預(yù)熱器為數(shù)眾多，具體業(yè)績見業(yè)績表摘要。因而對熱管換熱器在300～3200M3高爐的設(shè)計和運用掌握了許多關(guān)鍵數(shù)據(jù)，積累了豐富的經(jīng)驗，完全能保證設(shè)備運行后一次性達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。
4.1.3 我們自行開發(fā)了冶金熱風(fēng)爐系統(tǒng)熱管換熱器設(shè)計軟件，而且經(jīng)過大量工廠應(yīng)用的實踐考驗，通過掌握的許多關(guān)鍵數(shù)據(jù)，再進行反復(fù)修正有關(guān)系數(shù)，因此設(shè)計的公式可靠，與實際運行結(jié)果非常吻合，誤差小于2％ 。
4.1.4 我公司還針對熱管換熱器非標(biāo)特點，為控制制造質(zhì)量，制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編制了詳細(xì)的熱管換熱器制造、檢驗、現(xiàn)場安裝、調(diào)試等規(guī)范，保證合格的產(chǎn)品。
4.1.5此次貴公司熱管式煙氣-煤氣換熱器，我們極為重視，對設(shè)備進行了優(yōu)化設(shè)計，設(shè)備性能優(yōu)越，質(zhì)量保證。
4.2 熱工設(shè)計特點：
在設(shè)計方法上，常規(guī)整體設(shè)計法，不能計算各排熱管管內(nèi)蒸汽溫度，因而無法準(zhǔn)確調(diào)整熱管冷熱兩側(cè)翅片面積比，不可能有效防止熱管超溫和結(jié)露。為此，本設(shè)計采用“離散型”逐排計算法，可以準(zhǔn)確計算和調(diào)整各排熱管相應(yīng)的管壁溫度。
離散型逐排設(shè)計法的關(guān)鍵是逐排溫度的確定。利用計算機首先計算物性參數(shù)和傳熱系數(shù)，再計算各排熱管傳熱量，最后求得各排熱管進出口溫度。在逐排計算中，前一排熱管出口溫度就是下一排熱管的進口溫度。每一排熱管進出口溫度的計算平均值定為該排熱管的定性溫度。為了減少計算誤差，采用迭代法進行計算。
本設(shè)計法可根據(jù)露點，調(diào)整熱管煙氣側(cè)管壁溫度。如果熱管的管壁溫度低于煙氣酸露點溫度，金屬壁面就會出現(xiàn)結(jié)露，產(chǎn)生酸露點腐蝕和灰堵。在保持熱管加熱端翅片面積的基礎(chǔ)上，減少熱管冷卻端放熱面積，可以提高熱管管壁溫度，使其提高到煙氣酸露點溫度以上。根據(jù)原有各排熱管管壁溫度與給定的控制壁溫TW進行比較，可以確定需調(diào)整熱管面積的排數(shù)ZC，計算出各排熱管冷卻端有效翅片長度LC(N)。本臺設(shè)備，經(jīng)計算無需要調(diào)整熱管的翅片面積，能保證各排熱管管壁溫度在350℃工況下能達(dá)到或超過200℃（煤氣進口溫度為常溫20℃時），當(dāng)煙氣進口溫度為200℃時，煙氣側(cè)最低壁溫為126℃，從而可以超過煙氣酸露點溫度，使其避免煙氣酸露點腐蝕。確保換熱器能夠長壽命工作。
我們的設(shè)計軟件是自行開發(fā)的，而且經(jīng)過大量工廠應(yīng)用的實踐考驗，再進行反復(fù)修正有關(guān)系數(shù)，因此設(shè)計的公式可靠，與實際運行結(jié)果非常吻合，誤差小于3%。
我們開發(fā)的設(shè)計軟件，經(jīng)過了大量的實踐考驗，進行了多次的修正已十分完善。例如：氣流合理流速的選擇，既要考慮煙氣或荒煤氣的自吹灰作用，不能太低，又要防止氣流阻力過高，不能過大；熱管管束內(nèi)的液體充裝量，過少不能保證熱管可靠的循環(huán)，過多循環(huán)效率下降，需要給出一個合理的充裝量等等參數(shù)，我們都已經(jīng)有了大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，這一點對預(yù)熱器能否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)至關(guān)重要。
馬鋼、南昌鋼廠、川威等高爐熱風(fēng)爐采用了上述離散型設(shè)計法設(shè)計，設(shè)備運行結(jié)果均能夠達(dá)到用戶要求。在此基礎(chǔ)上，本次指標(biāo)設(shè)計，又進行了優(yōu)化設(shè)計，可以確保設(shè)備能夠高效安全運行。
5、設(shè)備質(zhì)量保證措施
5.1、保證設(shè)備長壽命的措施
① 盡量提高熱管管壁溫度，熱管正常工況下不會腐蝕。
② 熱管基管采用3mm厚壁管，延長管壁的磨蝕年限。
③ 熱管制造過程中，對管內(nèi)外壁采用我們研制的配方進行鈍化成膜處理，設(shè)備運行壽命大于6年。
④ 熱管冷凝段留有100mm長度的預(yù)留段，以防設(shè)備長期運行后H2等不凝性氣體的產(chǎn)生，保證設(shè)備長期穩(wěn)定高效運行。 | |
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