燃煤鍋爐熱管式空氣預熱器技術分析

李可人

【摘要】本篇文章主要針對列管式空氣預熱器之中所存在的相應問題進行了闡述，尤其是在介紹熱管技術發(fā)展情況、熱管工作基礎等方面，來對于燃煤鍋爐自身的熱管式空氣預熱器相對于以往傳統(tǒng)的管式空氣預熱器優(yōu)勢進行了分析，同時結合了相關的工程實例，全面深入的闡述了燃煤鍋爐熱管式空氣預熱器技術的關鍵所在，以期為我國的燃煤鍋爐熱管式空氣預熱器技術發(fā)展作出貢獻。

【關鏈詞】熱管；換熱器；空氣預熱器

鍋爐空氣預熱器所安裝的位置，處在鍋爐煙道的低溫段位置，該預熱器實際上就是對于排煙的余熱來對于進入到錄讓內(nèi)部的助燃空氣進行預加熱，促使空氣在未燃燒的情況下就達到一個良好的燃燒狀態(tài)下，這對于提升爐膛溫度、鍋爐熱效率、降低燃煤使用量等方面來說，起到了至關重要的作用。該空氣預熱器本身主要是屬于氣型換熱器。下文主要針對燃煤鍋爐熱管式空氣預熱器技術進行了全面詳細的分析。

1.傳統(tǒng)列管式空氣預熱器存在的問題

在運行的過程中，列管式預熱器是具體工作原理主要是熱氣從管道內(nèi)部縱向通過之后，空氣會從管道的外部通過，在這期間，熱氣和空氣直接通過管壁來達到換熱的目的，進而實現(xiàn)了針對空氣進行加熱處理的目。在實際使用的過程中，預熱器運行期間存在著以下幾個方面的問題：

1.1漏風

當管子在長期使用的過程中被煙塵所磨穿或者被嚴重腐蝕之后，就會出現(xiàn)漏風的情況，這直接導致大量的空氣流入到煙氣之中，對于整個鍋爐本身的安全性、經(jīng)濟性來說，帶來了直接影響。

l）使送風引風機負荷加大，電耗加大。

2）由于煙氣中混人空氣，使得煙溫降低，空氣預熱效果降低，鍋爐效率下降，燃煤量增加。

3）當漏風嚴重時，燃燒所需空氣量不夠，影響鍋爐出力，進而影響生產(chǎn)。

1.2腐蝕

由于煙氣本身是直接在管內(nèi)進行流動，并且持續(xù)不斷的向外傳熱，這也就導致煙氣管道的每個管子方向的管壁溫度有著一定的差異性。如此一來，部分管子始終處在最大腐蝕溫度條件之下，長時間之后必然導致管壁穿孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.3黏性堵灰

工作在煙道低溫段的空氣預熱器堵灰與腐蝕是密切相關的。在酸露點以下工作的管子由于硫酸結露，產(chǎn)生翁灰現(xiàn)象。傳統(tǒng)列管式空氣預熱器由于每根管子兩端的管壁溫度差別大，很難避開酸露點，致使腐蝕嚴重，黏性堵灰也很嚴重且清理很困難。

2.熱管式空氣預熱器技術分析

2.1熱管技術發(fā)展概況

1968年，美國第1次成功地將熱管技術應用于航天器及高空航空器熱控制。20世紀80年代初，美國又制造出第1只低成本熱管，使熱管技術從“天”上轉到“地”上，熱管制造成本的降低，使該技術應用范圍迅速擴大。中國從20世紀70年代開始進行用于航空航天領域的熱管技術的理論研究和試驗，并日益廣泛地用于節(jié)能換熱等領域。

2.2熱管工作原理

熱管的典型結構見圖1，它由管殼、毛細多孔材料（吸液芯）和蒸氣腔（蒸氣通道）所組成。從傳熱狀況看，熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段3部分。工作時，蒸發(fā)段因受熱而使毛細材料中的工作液體（工作介質(zhì)）蒸發(fā)，蒸氣流向冷凝段，在這里受到冷卻使蒸氣凝結成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)，熱量由熱管的一端傳至另一端。由于汽化潛熱大，所以在極小的溫差下就能把大量的熱量從熱管的蒸發(fā)段傳至冷凝段。熱管幾乎是在等溫狀態(tài)下傳遞熱量，導熱速度快。實驗表明，1根長為0.6m、直徑為13mm、質(zhì)量為0.34kg的熱管，在10℃工作溫度下輸送20W的能量，其溫降僅為0.5℃。而輸送同等能量的同樣長的實心銅棒質(zhì)量為0.7kg，兩端溫差竟高達70℃。絕熱段作為蒸氣通道的不工作部分不承擔傳熱任務，而是為了分開冷、熱源并使熱管能適應某種布置方式而設置的比叼。

當熱管在地面上應用時，只要將熱管傾斜放置，加熱段在下，冷卻段在上，便可利用重力來幫助凝液回流，這樣對吸液芯的要求大大降低。當熱管與水平方向傾角達到某值時，就可以不加吸液芯，完全依靠重力回流液體，這種熱管稱為重力熱管（或稱熱虹吸管）。重力熱管結構簡單，制造容易，成本低，適用于節(jié)能工程中。

2.3熱管式空氣預熱器技術特點

1）熱管式空氣預熱器能徹底解決漏風問題。

依據(jù)熱管換熱器本身的具體運行原理以及工作方式來看，采取熱管方案的形式，能夠切實有效的解決其中所呈現(xiàn)出的漏風問題。而之所以能夠起到良好效果，就是由于在實際工作運行期間其中的冷熱介質(zhì)之間被嚴格的隔開，即便是在這一過程中熱管本身被煙氣所磨穿，那么也僅僅只能夠導致熱管失效的現(xiàn)象出現(xiàn)，但另外一端的熱管在這期間會依然處在一個完好的狀態(tài)之下，避免了外部空氣進入到管道內(nèi)部影響煙氣的可能性，所以，該方案有效的解決了漏風問題。

2）熱管方案可以減輕腐蝕及控制腐蝕。

熱管本身是等溫傳熱效應，也就是管道壁上各個不同的部分溫度基本是相等的，如此以來便可以通過讓熱管只在酸露點以上工作的形式降低腐蝕現(xiàn)象。在壁溫自身的溫度超出酸露點10℃的情況下，可以有效的防止熱面出現(xiàn)受腐蝕的情況。而對于本身處在低溫段之下空氣預熱器來說，可以采取針對設計參數(shù)進行調(diào)整的方式，來促使在最大腐蝕溫度之下的熱管管壁溫度能夠提升，防止最大腐蝕溫度對于管壁帶來的強烈腐蝕效果，保證熱管的腐蝕速度能夠處在0.2mm/a。如果說能夠使用厚度為2.5mm壁厚的熱管，那么在熱管方案的保護之下，其工作壽命至少能夠保持在10a左右。

3）熱管方案的使用，能夠最大限度的緩解輕積灰以及堵灰現(xiàn)象，并且在有需要的情況下還可以直接采取避免堵灰的措施。而在該方案本身實際執(zhí)行的過程中，可以促使熱管本身的管壁溫度超出酸露點，也就是達到了避免松散性積灰現(xiàn)象出現(xiàn)的目的。

4）熱管式空氣預熱器換熱效率高，空氣預熱效果好，節(jié)煤，并且工作穩(wěn)定性好。

3.結語

綜上所述，熱管式空氣預熱器在和列管式空氣預熱器進行比較之后，能夠明顯的發(fā)現(xiàn)，熱管式預熱器所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢有預熱溫度高、節(jié)省燃料、壽命較長等。特別是熱管式預熱器能夠良好的解決傳統(tǒng)預熱器的漏風問題、腐蝕問題等，經(jīng)濟效益提升效果極為明顯。因此，應當要對于燃煤鍋爐熱管式空氣預熱器技術加以廣泛的應用，這對于我國的熱能供給行業(yè)起到極大推動作用。

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