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低温模块式换热器的设计及其应用情况

点击:1736 日期:[ 2014-04-26 21:57:38 ]
                  低温模块式换热器的设计及其应用情况                               杨 平                  (安徽金鼎锅炉股份有限公司,安徽241001)     摘 要:锅壳式燃油/气锅炉的排烟温度普遍偏高,不符合当前节能减排的要求,采用增加尾部低温模块式换热器可提高锅炉热效率,降低能源消耗。     关键词:节能减排;模块式换热器;锅炉热效率;鳍片管受热面     中图分类号:TK17   文献标识码:A     0 概述     燃天然气锅炉具有环境污染小、占地面积少、自控程度高、起动快及燃烧效率高等优点,因而在有天然气源的地区得到了广泛的发展。但也存在着一个现象:几乎所有的锅壳式快装锅炉,均不布置尾部受热面,因而造成排烟温度高,有的甚至高达260℃以上,导致尾部排烟热损失偏大,能源利用率降低,因此有必要将这部分烟气余热资源进行合理利用。     1 换热器的设计及应用     锅壳式燃气锅炉大多在10 t/h以下,其中小吨位居多。众所周知,该炉型的烟道出口大多由后烟箱顶部直接引入烟囱,如果要布置铸铁式省煤器,势必要增设尾部烟道,扩大锅炉房的占用空间。由此可见,采用传统的方法,将尾部烟气中的热能回收利用是有一定困难的。     近年来,我公司已成功转型生产多种类型余热锅炉。在余热锅炉设计中大量鳍片管的应用,拓展了我们的思路:应用鳍片管可大大缩小换热部件的外形尺寸,部件自重与铸铁式省煤器相比要轻很多,且可以考虑将换热器做成模块,直接安放在出口处,无需增设烟道。燃天然气的尾部烟气是非常洁净的,几乎没有尘粒,鳍片管受热面不会因堵灰而降低换热效果,不会发生堵塞烟气通道之类的运行事故。由于烟气中几乎不含硫,烟气侧的低温腐蚀远远小于其它燃料。这样可将排烟温度降得更低,锅炉的热效率可得到进一步提高。     下面以一台WNS 6—1. 6—Q的燃气锅壳式锅炉为例,设计参数如下:                                     通过比较,可以看出:在后烟箱设置一合理的换热器后,锅炉的热效率提高了,单位时间燃料消耗量也随之降低了。     该换热器的特殊之处在于受热面采用螺旋翅片管,翅片高度为10mm,厚度为1mm,节距为4mm,在有限的空间内布置了足够多的受热面,且自重不会太重。现在还有一种采用20#光管外铸铝鳍片管,鳍片的节距和高度有多种规格,可以根据需要选用。由于铝材的导热系数大大高于碳钢(λ铝=732 kJ/m·h·℃,λ钢=167 kJ/m·h·℃),铝质鳍片的应用大大减少其受热面积,从而最大限度地缩小换热器的体积和重量,且铝材更具耐腐蚀性,只是其成本高于前者。                     该换热器按以上思路是作为锅炉的省煤器来设置的。只是将原锅炉给水由直接进锅壳,改为先进入省煤器,再由省煤器出水管连接到锅壳进水口即可。除了将换热器当作锅炉的省煤器之外,还可以将其独立于锅炉之外(包括给水量、运行压力),经过换热器将水加热后用于洗浴、取暖,也可以用于除氧水加热,减少用于加热这部分水的蒸汽消耗。但这两者在设计时要注意给水量的不同:作省煤器用时,其给水量与锅炉的蒸发量相关联。如果作为取暖或加热除氧器的水时,则要考虑所需的水温。表1所列作为独立的换热器时的详细设计计算结果。                       通过计算核定换热器的受热面布置和水路设置(根据需要给水量计算所需要回路数量)。独立换热器给水管路系统如图2,可以通过电动调节阀控制给水量,调节出水温度。给水由锅炉给水调节阀组之前接出一路。若出水进入锅炉,作为省煤器用,只要将原锅炉进水管接入该换热器的进水集箱即可。                     2 实际运行效果     由以上实例可知,当作为一台6 t/h蒸汽锅炉的省煤器用时,每小时消耗的天然气由532 m3/h减少到502 m3/h,按每天24小时运行,每天可节约天然气720 m3,按民用天然气价格2. 10元/m3计,一天可节省人民币1512元。除去一次性投入除换热器本身的造价和必配的阀门、仪表等费用,相对于一台小型锅炉来说,实际效益是显而易见的。更难能可贵的是,这一设计思路既节能又环保,对有可利用的烟气余热资源的企业具有一定的借鉴作用。     参考文献     [1]陈学俊,陈听宽.锅炉原理[M].西安:西安交通大学,1981.
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