翅片管式插件换热器的设计及应用

　　贾恩宝刘夏丹朴惠民周琦凌全伟李赐亮摘要介绍一种翅片管插件空气换热器在鞍钢中板厂2号加热炉上的使用效果,及其在同样条件下与光管插件空气换热器的实际工作参数比较。实践证明:翅片管插件换热器综合传热系数高,工作性能好,余热回收效果理想。关键词换热器翅片管插件综合传热系数1前言

　　目前,金属换热器在烟气余热回收方面应用比较普遍。金属换热器发展到今天,形式已有多种多样,换热性能指标也有了很大的提高。在各种金属换热器当中,针状、片状金属换热器的综合传热系数较高,但该类换热器大部分为铸造而成。在耐急冷急热性、气密性及制造安装方面存在一定的缺陷,限制了进一步的发展。现在,翅片管换热器正在迅速发展,并在各个领域广泛使用。

　　无论哪种金属换热器,都要求有较好的工作性能和较理想的换热效果。评价一台换热器工作性能好坏的重要参数,就是该换热器的综合传热系数及其使用寿命。换热器综合传热系数不仅决定了换热器换热面积的大小及被加热介质温度的高低,而且还影响着换热器的温度效率和换热效率。

　　1997年9月,我们为鞍钢中板厂2号加热炉设计并制作了一台空气换热器,由于厂方要求预热温度高且场地空间较小,我们选择了翅片管式插件换热器。实践证明:该换热器综合传热系数高,结构紧凑,换热效果理想,各项技术参数均达到设计指标,满足了生产工艺的要求。2翅片管式插件换热器的设计

　　鞍钢中板厂2号加热炉设计生产能力为60töh ,燃料为高、焦炉混合煤气,进换热器前烟气温度为700℃左右。厂方要求热风温度400℃,由于场地空间的局限,换热器的安装尺寸最大为2220mm×2840mm×2880mm。

　　根据厂方要求的换热器安装尺寸,确定采用逆流双行程翅片管式插件换热器,换热管为翅片管,内部插入麻花状插件,以提高烟气侧和空气侧换热能力,并综合考虑选择气体流速,管径及管的布置方式,最大限度提高综合传热系数。换热管采用顺排布置方式,以减少烟气侧阻力损失。

　　翅片管由换热管、插件及翅片组成,换热管为Φ51×3锅炉管,插件为宽44mm ,厚115mm的带钢扭成麻花形状,扭曲比为215,翅片由15mm宽, 115mm厚带钢采用高频焊绕焊在换热管外壁上,翅片高15mm ,片距为20mm。翅片管表面进行了渗铝处理,以延长其使用寿命。

　　该换热器由两组换热器并排组装而成,每组换热器换热管数量为270根,两组共计540根,每根换热管长度为2880mm。由于每根换热管外部绕有翅片,因此换热器烟气侧换热面积较光管增加,换热器管壁的温度提高,增加了空气侧的对流给热。每组换热器管列距为95mm ,每列18根管,共15列;排距为110mm ,每排15根管,共18排。管列距与管外径比为1.86,管排距与管外径比为2.16,经过换热器时烟气流速为2.63m/s,空气流速为15.45m/s。换热器采用吊挂安装方式,安装在鞍钢中板厂2号加热炉上。3翅片管式插件换热器的应用

　　1997年9月,空气换热器开始运行。经过一年多的生产时间,该换热器空气预热温度高,余热回收效果理想,各项技术参数均达到设计指标,使中板2号加热炉在单位燃耗方面低于中板1号加热炉。

　　1999年1月15日和1月25日对换热器实际运行状态进行了测定。同时,对1号加热炉上安装的光管插件换热器也进行了测定(光管插件换热器外形尺寸及安装方式均与翅片管插件换热器相同)。测定结果见表1。

　　从表1可以看出,翅片管插件空气换热器综合传热系数高达4816W/(m 2·℃) ,空气预热温度为408℃,换热效率为45.0% ,燃料节约率16.43%;而光管插件空气换热器的综合传热系数仅为25.6W /(m 3·℃) ,空气预热温度为311℃,换热效率为31.6% ,燃料节约率为12.92%。从各项实测数据来看,在使用条件及外形尺寸完全相同的条件下,翅片管插件空气换热器的工作性能优于光管插件空气换热器,换热效果及节能效果均比光管插件空气换热器更理想,更能满足生产工艺要求。4结论

　　翅片管插件空气换热器具有综合传热系数大,换热效率高,节能效果显著等特点,这种高效换热器体积小、重量轻、结构紧凑、安装方便。