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刘衍德 孙锁柱
主题词 针形管换热器 注汽锅炉 应用 效益
1. 针形管换热器的性能特点
目前, 我国在余热锅炉、燃油、燃气锅炉和油加热器的制造以及柴油、天然气发电机、油田使用的注汽锅炉余热回收装置中, 采用针形管作为换热、传热元件的趋势正在兴起。针形管做为一种新型的强化传热元件, 其主要优点:
(1) 无论烟气是横向还是纵向冲刷管束, 所有的针形扩展表面都受到烟气的横向紊流冲刷。气流在针肋的圆柱背面形成对称的稳态旋涡和回流区,热边界层不断地被破坏和再形成, 从而使整个换热面边界层减薄, 减小了热阻而大大提高了换热系数。
(2) 由于针形管肋是一种悬臂结构, 在气流的冲击作用下, 针肋产生振动, 使烟灰很难积结。加上烟气强烈的紊流冲刷, 使针形管换热元件具有较强的自清灰能力。
(3) 针形管结构紧凑, 单位换热量金属耗量低, 是一种非常理想的强化传热元件。
该产品在国外的换热设备上有着广泛的应用,而国内由于缺少生产针形管的设备, 使得该产品的应用受到限制。
2. 针形管换热器的应用
2.1 问题的提出
某石油局采油一厂共有油田注汽锅炉33 台,平均日耗油近500t , 年耗油200000t 。由于锅炉换热面积灰、结垢等原因造成锅炉排烟温度升高, 排烟热损失增大(据测试锅炉排烟损失在10 %18 %之间) , 设备经济效益明显下降, 因此对该作业区注汽锅炉进行节能改造, 是非常必要的。
由于注汽锅炉节能改造工作是在现有设备上进行技术改造的, 其安装空间是1500 ×8400 ×3400mm。要增加换热面积, 由于受到安装尺寸的限制, 利用通常的光管换热器不合适, 因此选择了针形管换热器。
2.2 针形管换热器的安装及使用
针形管换热器安装在锅炉尾部对流段和烟囱之间, 将锅炉给水利用换热器进行加热, 提高温度后再经水泵进入锅炉。
1997 年该采油厂加装针形管换热器15 台, 合计运行20915.5h , 总产汽量529444t 。
3. 针形管换热器使用后的经济效益
(1) 投资。设备费用58000 元, 安装费22000元, 设备使用年限为5a , 则月折旧费用为130元/ 台。
(2) 投产以后见到的效益。节省渣油费为175127 〔104 元; 节省渣油运费45936 元; 则每台每月经济效益为43600元。
(3) 年纯效益为7845000元。
(4) 资金回收期为56d。
(5) 资金回收率为653.8 %。
从以上分析可知, 该换热器在油田注汽锅炉上使用具有很好的经济效益。
实践证明, 针形管换热器特别适合于在换热温差较大, 工作条件较差的环境下工作, 它对提高油田注汽锅炉给水温度有非常明显的效果(给水温度由20 ℃提高到50 ℃) , 从而大大提高了锅炉的热效率, 经济效益显著。
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