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        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
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        熱管降溫器在高爐布袋除塵系統中的應用研究

        點擊:1980 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]
        上海南洋熱管技術設備有限公司 摘要:本文介紹在煉鐵高爐荒煤氣布袋除塵系統中,降低荒煤氣溫度來滿足布袋除塵器的許用溫度的一項技術。該技術采用熱管做傳熱元件,并用水做降溫介質,利用水的相變吸收荒煤氣的熱量。關鍵詞:熱管換熱器 高爐煤氣 相變降溫 1.前言高爐煤氣除塵凈化在煉鐵生產中有重要的作用,每噸生鐵產出煤氣約1600--2000 m3,是鋼鐵廠重要的二次能源。因為含塵量高必須凈化,使含塵6-12g/m3除塵到10mg/m3以下才能使用。目前煉鐵高爐的煤氣除塵工藝分為干式和濕式兩大類。高爐煤氣的干法與濕法相比,不僅能合理利用煤氣顯熱,提高煤氣熱效率,增加TRT發電量,而且系統基本不用水、電、從根本上解決了二次水污染及污泥處理問題。因而在國內500 m3以下高爐大多應用干法除塵工藝,自從2004年首秦1號(1200 m3)高爐干法除塵工藝成功運行后,我國大高爐開始采用該技術。高爐干法除塵采用布袋除塵技術,分為反吹風布袋除塵和低壓脈沖布袋除塵兩種工藝。這兩種工藝國內都有應用事例。但兩種干法除塵工藝均需煤氣降溫。高爐正常工作時煤氣進入布袋前溫度150—220℃,這一溫度滿足布袋許用溫度(布袋許用工作溫度小于220℃),當高爐操作不正常時,煤氣進入布袋前溫度達300℃左右,特別在高爐故障時,瞬時溫度高達550℃左右,遠遠超出了布袋所能承受的溫度,造成布袋燒損,嚴重影響布袋除塵器的可靠運行。因此,高爐布除塵煤氣降溫問題亟待解決。本文通過首秦2號高爐(2000 m3)干法除塵項目的實例,介紹一種新型降溫裝置,它成功解決干法除塵中的煤氣降溫技術問題。 2.首秦2號高爐(2000 m3)布袋除塵技術 2.1干法除塵范圍 干法除塵的范圍是從重力除塵器出口到凈煤氣管網入口,包括:干法除塵工藝設備、土建結構、電氣自動化檢測控制等。 2.2工藝流程 來自重力除塵器的荒煤氣(含塵6-10g/m3)經過總管進入多箱體低壓脈沖布袋除塵過濾凈化,凈煤氣含塵量約5 mg/m3(經實測含塵量為1-2 mg/m3),經箱體支管匯入凈煤氣主管輸出。管網按干式煤氣設計,進入高爐煤氣柜前設噴水降溫。 箱體列式布置,共設14個箱體,生產時可全部投入或部分使用,以完成高爐煤氣全部凈化。濾布積灰定時由脈沖閥啟動高壓氣體向濾袋內噴射,使濾袋急遽膨脹、抖動而掉落?;叶分械母苫颐刻於〞r排放,采用氣力排灰輸送方法各箱體的灰輸送至一個大灰倉儲存,每天集中由罐車裝車運出。(見工藝流程圖) 2.3工藝條件(1) 高 爐 容 積:2000m3 (2) 煤 氣 發 生量:400000Nm3/h (3) 煤 氣 壓 力:0.2—0.25MPa (4) 布袋入口煤氣溫度:120—220℃ (5) 荒 煤氣 含塵 量:8—12g/m3 (6) 凈 煤氣 含塵 量:<5mg/m3 3.3降溫系統布袋除塵器工作溫度要求120—220℃,瞬時允許到260℃。因此溫度調節和控制十分重要。本設計在布袋除塵入口前荒煤氣主管道上并聯一套熱管降溫器。正常生產時煤氣溫度在規定范圍內,可以直接進入布袋,當高爐生產出現溫度過高時,煤氣經過換熱降溫使布袋入口煤氣溫度降至200℃左右。 4.熱管降溫器的工作原理 熱管降溫器是一種氣――液換熱裝置,它主要通過傳熱元件——熱管將荒煤氣熱量傳遞給軟水,軟水由液態相變為氣態,帶走荒煤氣的熱量,從而保證進入布袋室的荒煤氣控制在一定的溫度范圍內。 正常情況下(來自重力除塵器的高爐煤氣溫度低于220℃),熱管降溫器的各種閥門處于關閉狀態,來自重力除塵的高爐煤氣直接進入布袋除塵器;當通過重力除塵器后荒煤氣溫度大于220℃的時候,程序會自動把換熱器管道上的蝶閥打開,高溫煤氣通過熱管散熱器,將煤氣溫度降至200℃左右,然后進入布袋除塵器進行除塵。 5.熱管降溫器的結構熱管降溫器由熱管散熱器、汽包、上升管、下降管等組成。熱管散熱器是相變式熱管降溫裝置的主要設備,它為直立圓筒結構,由外筒體、內筒體和熱管三部分構成(首秦2號高爐兩臺并聯)。熱管徑向斜置焊接在熱管散熱器的內筒體壁上,插入內筒體的是光管,內筒體外側熱管段鎳基釬焊有縱翅片。工作時荒煤氣走熱管散熱器外筒體與內筒體之間的夾套,軟水走熱管散熱器內筒體里面,并和汽包自然循環,產生飽和蒸汽排向大氣。 6.技術要點 6.2.1 換熱效果說明本設備采用熱管散熱器應用熱管作傳熱元件具有極高的傳熱性能;氣——液換熱,一側是具有一定流速的荒煤氣另一側是軟水相變為蒸汽,換熱時對流換熱系數為40—60W/m2.℃。260—300℃的高爐煤氣經過熱管散熱器,溫度降至200 ℃左右。同時產生0.2MPa的飽和蒸汽,排向大氣。 6.2.2 應急降溫效果 正常情況下,熱管散熱器的各種閥門處于關閉狀態,來自重力除塵的高爐煤氣直接進入布袋除塵器,熱管降溫器不工作,處于冷態。當通過重力除塵器后荒煤氣溫度大于220℃的時候,程序會自動把換熱器管道上的蝶閥打開,高溫煤氣通過熱管散熱器。這時高溫煤氣與冷態設備內的低溫水進行換熱。換熱溫差大,瞬時可將550℃的煤氣降至200℃左右,實現應急降溫,保證布袋除塵器穩定運行。 6.2.3 設備運行及使用壽命分析應用于該工段的換熱設備在設計上需考慮三個方面的問題。一是設備沖刷問題;二是熱應力造成設備損壞問題;三是積灰問題。熱管降溫器(外筒體、內筒體兩臺并聯)工作時荒煤氣走熱外筒體與內筒體之間的夾套,煤氣通過熱管降溫器流速為8m/s,流速較低;煤氣側熱管鎳基釬焊有縱翅片,鎳基合金厚度≥0.05mm,硬度HRC≥56。因此合理的解決煤氣對設備的沖刷問題。熱管散熱器的熱管單支點焊接在內筒體壁上,其熱漲冷縮變形不受約束,避免了應力破壞;外筒體與內件也沒有約束點。因此熱管降溫器不存在熱應力造成設備損壞問題。熱管具有單管作業性能,有一根熱管(即使部分熱管)損壞不會造成換熱的煤氣和水混淆,對換熱的影響也不大。因此可保證設備長周期穩定運行。 7.運行費用及占地熱管降溫器利用水的汽化相變吸收煤氣的熱量(水的汽化潛熱2499KJ/Kg),運行時只需消耗少量軟水。首秦2號高爐(2000m2)配套的熱管降溫器工作時每小時只消耗14噸的軟水。沒有其他消耗。熱管降溫器換熱效果好、體積非常小,占地也非常少。首秦2號高爐(2000m2)配套的設備占地36m2。 8.與列管式降溫器的比較 列管式降溫器結構是上下管板固定列管管束,煤氣走列管內,靠風冷和噴水降溫。其設備存在以下技術不足:(1) 管板固定管束,存在嚴重的熱應力造成設備損壞問題。(2) 煤氣與低溫的空氣或低溫的水換熱,管內煤氣達到露點。不可避免的造成管內積灰。(3) 管外噴水降溫存在兩個問題:一是水噴在管壁上很容易形成水垢;二是北方冬季冰凍問題無法解決。熱管式降溫器與列管式降溫器的比較表名 稱 應力損失 積 灰 換熱效果 應急降溫 運行費用 使用問題 體積熱管式 無 輕 好 較強 低 無 小列管式 有 嚴 重 一般 一般 高 水垢、冰凍 龐大 9.實際運行數據見微機運行參數照片 10.結論熱管降溫器已在首秦1號高爐(1200 m2)、2號高爐(2000 m2)等干法除塵系統中應用, 降溫效果良好, 沒有發生布袋因高溫燒損而引起高爐荒煤氣放散的現象, 提高了干法布袋除塵器的可靠性。

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