• <center id="z5net"><em id="z5net"></em></center>
    1. <strike id="z5net"><video id="z5net"></video></strike>
    2. <tr id="z5net"><sup id="z5net"></sup></tr>

      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
      新聞動態

      用板式換熱器回收鍋爐出口爐氣熱量及低溫位熱能分析

      點擊:1739 日期:[ 2014-04-26 22:00:56 ]
                        用板式換熱器回收鍋爐出口爐氣熱量及低溫位熱能利用的熱力學分析                                      申屠華德  張志孝                     (中明(湛江)化機工程有限公司,廣東湛江524031)     [摘要]用板式換熱器回收鍋爐出口爐氣的余熱,用于預熱進入沸騰爐的空氣,可增加蒸汽產量5%左右,并 較好地解決了三氧化硫冷凝和塵的堵塞問題。以鍋爐為中心進行了熱力學分析,分析低溫余熱利用過程中的可用能 損失情況。     [關鍵詞]板式換熱器;鍋爐出口爐氣余熱回收;低溫位熱能利用;熱力學分析     [中圖分類號]TQ111.16[文獻標識碼]A[文章編號]1007-6220(2008)06-0045-03     硫酸生產廢熱鍋爐出口爐氣溫度一般為350~ 400℃,或電除塵出口爐氣溫度320℃左右。這部 分爐氣熱量的回收利用一直為硫酸工作者所關注。 但要回收這部分熱量有2個問題需解決:一是防止 三氧化硫的冷凝;二是煙塵對傳熱設備的影響。這 2個問題一直阻礙著去涉及這一領域,筆者也一直 思考如何回收利用這部分熱量。這部分熱量如果能 利用,不但增加蒸汽產量,而且減輕凈化負荷。 2007年中明(湛江)化機工程有限公司在400 t/d 硫酸裝置的鍋爐出口安裝了1臺板式換熱器用于預 熱進沸騰爐的空氣,將空氣從40℃預熱到130℃, 回收的熱量可多產蒸汽1.1~1.20 t/h,即9 000 t/a 左右,增加蒸汽產量約5%,而投資僅30萬元左右 (包括管道和保溫),取得較好的經濟效益,同時較 好地解決了三氧化硫冷凝和煙塵堵塞的問題。     1.用板式換熱器回收鍋爐出口爐氣熱量預熱空氣     1.1需注意解決的問題     1)提高爐氣側壁溫,防止三氧化硫冷凝。三氧化硫露點,其本質為三氧化硫與水汽結合成硫酸 蒸氣而冷凝成一定濃度的硫酸。在爐氣的條件下, 如果冷凝成硫酸其w(H2SO4)一般為90%左右, 對普通鋼材的腐蝕較為嚴重,所以無論是省煤器還 是換熱器都需避免爐氣中三氧化硫冷凝。 三氧化硫的露點溫度與爐氣中的三氧化硫濃度 和水蒸氣含量有關。爐氣中三氧化硫濃度與焙燒條 件有關。對于硫鐵礦焙燒而言,爐氣中的三氧化硫 濃度主要與塵的顏色有關,塵色從黑色到棕黑色間 (SO3)為0.05%~0.13%,其分壓為50~130Pa。 水蒸氣含量與空氣的含水和礦的含水有關:若空氣 溫度按30℃,相對濕度按80%計算;礦的含水主 要是塊礦和尾砂的區別,含水按1.0%~6%計算。 由此,可計算爐氣中水蒸氣分壓為4 000~9 000 Pa,在三氧化硫露點圖上查得三氧化硫露點溫度為190~220℃。當然在三氧化硫露點圖上查得的露 點溫度只能作參考。根據有的廠低壓鍋爐使用經驗 數據,壓力0.8 MPa(表壓)的蒸汽溫度為175℃, 管壁溫度應在185℃左右,這樣的低壓鍋爐只要結 構合理也能用4~5年。但在實際設計“板換”時 應設法使爐氣側的壁溫≥200℃,較為安全。 如何能提高爐氣二氧化硫側的壁溫呢?這就要 從換熱器的設計中解決。假如,爐氣進板式換熱器 的溫度為320℃,出口溫度為250℃,空氣進口溫 度為30℃。如果按正常的設計爐氣和空氣為逆流, 那么低溫端壁溫的平均溫度只有(250+30)/2= 140℃,這樣做不到使爐氣側壁溫≥200℃。因此, 在設計時采用爐氣和空氣并流的方式以提高空氣進 口端爐氣側的壁溫,這樣平均壁溫(320+30)/2= 175℃,比逆流設計提高了35℃,但還是<200℃, 使用仍然不安全。所以在設計“板換”時,需使爐 氣側的給熱系數大于空氣側的給熱系數,以提高爐氣側壁溫。     設空氣側給熱系數為α,爐氣側給熱系數為 1.5α,并設壁溫為t。如果不考慮鋼板的熱阻和污 垢影響,在進口端則有:(t-30)α=(320-t) 1.5α,得t=204℃;在出口端,按熱平衡計算空 氣溫度約為130℃,則有:(t-130)α=(250-t) 1.5α,得t=202℃。如果實際操作中空氣溫度< 130℃,可以在空氣側裝副線,使板式換熱器空氣 出口溫度≥130℃。     以上數據說明,采用空氣和爐氣并流操作,以 及設計“板換”爐氣側的給熱系數大于空氣側的給 熱系數,可以使爐氣側壁溫高于三氧化硫的露點溫 度。 在特殊情況下,例如北方冬天鼓風機出口空氣 溫度可能只有0℃,甚至低于0℃該怎么辦?可以 設計一個用低壓蒸汽加熱的空氣預熱器,先將空氣 預熱到30~40℃,然后再進板式換熱器加熱,則 可確保板式換熱器爐氣側壁溫高于三氧化硫露點溫 度。     2)防止爐氣中的塵粘附在板壁上造成堵塞。 利用鍋爐出口或電除塵出口爐氣余熱,必須考慮塵 對換熱器的影響。用板式換熱器可以較好地解決這 一問題,因為帶塵氣體是自上而下流動,塵也隨氣 流而運動。且塵還有一個重力作用,所以只要不產 生冷凝酸,塵就不容易粘附在板壁上。在設計時氣 體流道還裝有加強氣體湍流的裝置,使塵不易附在 壁上。     1.2用板式換熱器回收爐氣熱量的效果     板式換熱器參數:     硫酸產量17.0 t/h     爐氣含塵30 g/m3(標態)     爐氣進出溫度317~250℃     空氣進出溫度40~130℃     爐氣側壓降450Pa     根據酸產量計算空氣量26 000~27 000 m3/h 回收熱量3.0×106~3.15×106 kJ/h 這臺板式換熱器使用半年多來進出氣體溫度沒 有什么變化,說明傳熱系數沒有下降,基本沒有塵 粘附在板壁上。同時也可以說明板式換熱器器壁上 沒有冷凝酸,否則,塵就會粘附在上面。從這一點 分析,我們設計的板式換熱器應能長期使用,當然 還要經更長時間的考驗。     2.低溫位熱能利用的熱力學分析     硫酸生產過程有大量的低溫位廢熱,把這部分 廢熱利用起來或部分利用起來,對于提高硫酸生產 過程的蒸汽產量,從而提高發電量具有很好的經濟 效益。本文提到:利用鍋爐出口或電除塵出口爐氣 熱量來預熱進沸騰爐的空氣;用干吸熱量來預熱汽 輪機出來的軟水,將其預熱到100℃左右;利用轉 化省煤器將鍋爐給水泵出來的104℃水預熱到170~ 180℃。這幾項熱能利用如果都能很好做到,可以 增加蒸汽產量20%左右,且節省了除氧器的蒸汽, 實際發電量增加值超過20%。     2.1預熱空氣的熱力學分析     設進沸騰爐的空氣為40℃,焙燒過程可做出 (1-T0/T)-Q圖(見圖1)。                           爐氣可用能為:Ex=∫(1-T0/T)dQ     式中T0———環境溫度,298K;     T———介質溫度,K;     Q———介質熱量,kJ/h。     可以用圖解積分(見圖1),圖中:AB為爐氣的熱量,可用能為ABB3A這塊面積;AD為鍋爐出口煙 氣帶走的熱量,其可用能為ADD1A這塊面積;CB 段為沸騰層蒸發管移走的熱量,可用能為CBB3C1C 這塊面積;曲線以上至雙點劃線這塊面積為焙燒過 程可用能損失?,F在將空氣進行預熱,熱量為 AA2,使沸騰層爐氣增加熱量為BB1,顯然AA2= BB1。但這二者可用能差別就很大,空氣預熱后的 可用能面積為AA1A2A,而因空氣預熱爐氣增加的 可用能為BB1B2B3B,顯然后者大于前者很多。 2.2鍋爐傳熱過程和汽包汽水混合的熱力學分析 以上爐氣不是我們所能獲得的可用能,實際所 能獲得的為蒸汽可用能,這里還有鍋爐傳熱過程和 汽包中汽水混合的可用能損失,見圖2。                          圖2中蒸汽可用能面積為DD2E1G1H2H1B4B1D, 其中H1B4B1HH1為沸騰爐產生蒸汽的可用能; G1H2H1G1為過熱蒸汽和飽和蒸汽可用能之差。這里 傳熱過程可用能損失為D2D1B2B4B5H1H2G1D2這塊面 積;而汽包中汽水混合時熱量沒有變化,但產生可 用能損失,其面積為DD2E1D,這里因為進汽包水為常溫水,溫度低于飽和蒸汽的溫度,混合時產生 熵增,引起可用能的損失。     如果將進汽包的水進行預熱,因這部分熱量是 從鍋爐以外得到的,所以熱量線可向左延伸,假定 進汽包的水在鍋爐以外預熱到蒸汽的飽和溫度,那么這時汽包中就沒有可用能損失,并且增加了FD 這段熱量,可用能增加了FD2DF這塊面積。通常 鍋爐給水在除氧器中預熱到104℃,而現在利用轉 化的余熱將給水預熱到170~180℃,既增加了熱量,同時減少了汽包中汽水混合的可用能損失。以上分析提高鍋爐給水溫度,是減少了汽包中 蒸汽的冷凝量,從而增加蒸汽產量,也就減少汽包中汽水混合時的熵增,減少可用能的損失,提高鍋 爐給水溫度,從而提高蒸汽產量的過程,并沒有增加鍋爐的蒸發量。鍋爐蒸發量是由蒸發管的面積、飽和水溫度(或飽和蒸汽溫度)和爐氣溫度決定的。因此,給水溫度高低只與汽包中汽水混合過程有關,而與蒸發管的蒸發過程無關。因此,在轉化系統裝省煤器,無論新舊鍋爐,其鍋爐本體的蒸發 面積均不變。但因為給水溫度提高了,實際蒸汽產 量提高了。需注意的是鍋爐給水溫度提高了,用于產生減溫水的冷凝器面積就需進行調整。因為原來減溫水是用104℃的水與250℃左右的飽和蒸汽進行熱交換,使飽和蒸汽冷凝成水,現在用170~ 180℃的水與飽和蒸汽進行熱交換,Δt減少了,故產生減溫水的冷凝器面積需增加。     2.3蒸汽熱能轉化為機械能的可用能分析     利用爐氣來預熱進沸騰爐的空氣,把轉化余熱 用來預熱鍋爐給水,可增加中壓蒸汽產量20%左右。因為蒸汽產量增加了,除氧器消耗的蒸汽量也 增加了,如果將干吸余熱來取代除氧器消耗的蒸汽,那么增加的發電量就超過20%,綜合經濟效益更明顯。當然蒸汽的熱量不能全部作為機械能,蒸汽的有效能面積為FD2G1H2H1B4B1,減去乏汽可用能面積FMNL,兩者之差的面積表示蒸汽熱能可轉化為機械能對外做功的面積(見圖3)。                             3.結語     低溫廢熱的利用是以鍋爐為中心的,其利用量受鍋爐參數的限制。預熱空氣溫度受到鍋爐出口爐氣溫度和三氧化硫露點溫度的限制;而鍋爐給水溫度受鍋爐飽和蒸汽溫度的限制,當然在硫鐵礦制酸系統轉化余熱用來預熱鍋爐給水不太可能達到蒸汽飽和溫度。預熱空氣和預熱鍋爐給水這兩部分熱量均可直接增加中壓蒸汽產量。而干吸雖有大量低溫廢熱可供利用,但受到鍋爐綜合產汽量的限制,空氣預熱和鍋爐給水預熱提高了鍋爐產汽量,這也就增加了干吸低溫廢熱的利用量。當然,干吸廢熱利用受酸溫限制和一些技術問題需解決??傊?,硫酸 廢熱利用應綜合考慮,才能提高其經濟效益。 
      上一篇:C-2 76合金螺旋波紋管高效換熱器的研發 下一篇:組件式螺旋管換熱器的殼側流場計算

      相關資訊

      Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88661201 傳真:0086-574-88916955
      換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
      无码绝顶敏感痉挛抽搐潮喷