煤氣換熱器的設(shè)計計算及質(zhì)量驗收和使用維護

陳緋，劉東國

（湖北新冶鋼有限公司，湖北黃石435001）

煤氣換熱器的設(shè)計計算及質(zhì)量驗收和使用維護

陳緋，劉東國

（湖北新冶鋼有限公司，湖北黃石435001）

介紹煤氣換熱器設(shè)計計算方法、質(zhì)量檢查驗收及使用維護要點，分析了煤氣換熱器發(fā)生泄露的主要原因，并提出了防范措施。

煤氣換熱器；設(shè)計計算；檢查驗收；使用維護

煤氣換熱器設(shè)計計算、質(zhì)量檢查、使用維護直接影響煤氣換熱器的使用壽命，對生產(chǎn)安全、穩(wěn)定運行、節(jié)能事關(guān)重大，每一個環(huán)節(jié)都十分重要。

1 煤氣換熱器設(shè)計計算

現(xiàn)以公司460鋼管廠中徑40 m環(huán)形加熱爐煤氣換熱器設(shè)計為例，加以說明。

1.1 初始條件

煙氣進換熱器溫度：ty′=500℃；

煙氣出換熱器溫度：ty″=335℃；

煙氣量：Vy=93 549 m3/h；

煤氣進換熱器溫度：t′m=20℃；

煤氣出換熱器溫度：t″m=280℃；

預(yù)熱煤氣量：Vm=48 000 m3/h。

由于實際工況決定選擇金屬光管換熱器，換熱器規(guī)格Φ57 mm×3.5 mm采用順排式布置。

1.2 預(yù)熱煤氣所需要的熱量Qm

Qm=Vm（Cm″tm″-Cm′tm′）

查表可得：

進換熱器時煤氣的比熱Cm′=1.316 3 kJ/（m3·h）

出換熱器時煤氣的比熱Cm″=1.348 6 kJ/（m3·h）

綜上：

Qm=48 000×（1.348 6×280-1.316 3×20）= 16 861 536 kJ/h

1.3 出換熱器煙氣溫度ty″

由熱平衡可得：

其中，cy′及c″y分別為煙氣出口及入口溫度下煙氣的平均比熱容。

煙氣與煤氣的對數(shù)平均溫差Δtp

查表得錯流及其他流動方式的修正系數(shù)ψ=0.98。

1.4 換熱器的傳熱面積F

取換熱器進口及出口處總傳熱系數(shù)K=24

換熱面積為750 m2。

1.5 換熱器的管子數(shù)量和排列

選用Φ57 mm×3.5 mm，長L=3.2 m的管子。

每根管子的換熱面積

F=0.053 5×3.14×3.2=0.537 6 m2

管子總數(shù)為750/0.537 6=1 395根，取根數(shù)為1 040根。

設(shè)計要求三組兩行程，每行程234，橫向13根，縱向18根，共6行程，實際1 404根。

校核換熱面積

F′=13×18×6×0.537 6=754.8 m2

換熱器進、出口總校核傳熱系數(shù)K′=24

1.6 煙氣和煤氣速度

煤氣流速

煙氣流速

1.7 煤氣進出口的管徑

得煤氣進、出口管徑分別為d1=770 mm，d2=900 mm

1.8 煤氣側(cè)阻力損失

煤氣側(cè)阻力h=摩擦阻力hj+局部阻力hm

互聯(lián)網(wǎng)+外貿(mào)背景下，跨境電子商務(wù)蓬勃發(fā)展，相對于傳統(tǒng)國際貿(mào)易，其呈現(xiàn)出以下特點：運作基礎(chǔ)為互聯(lián)網(wǎng)平臺而非商務(wù)合同；產(chǎn)品類目多、更新速度快；交易環(huán)節(jié)簡單、涉及中間商少；支付與結(jié)匯方式更多樣。新的商務(wù)模式和交易特點對外貿(mào)業(yè)務(wù)員職業(yè)能力提出了新的要求，如需要熟悉不同的跨境電子商務(wù)平臺及運作規(guī)則、進行市場選品及產(chǎn)品發(fā)布、運營平臺店鋪、平臺營銷和推廣、客戶糾紛處理等。

1.9 煙氣側(cè)阻力損失

煙氣溫度經(jīng)驗值t=417℃

取ξ0=0.55，查表得修正系數(shù)CR=1，CS=0.34，Z=39

ξ=0.55×0.34×39=7.29

2 煤氣換熱器質(zhì)量檢查驗收

（1）設(shè)計及使用雙方必須對煤氣換熱器設(shè)計外形圖進行審查確認(rèn)。

（2）所需的原材料材質(zhì)證明單，要符合國家或國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；特別強調(diào)所有管材全部為空尺管，不準(zhǔn)有接口；壁厚正公差，要求滲鋁處理的鋼管，內(nèi)外壁滲鋁深度為0.3 mm，鋼管壁厚和內(nèi)外壁滲鋁厚度必須通知使用方到場確認(rèn)。

（3）換熱器為氣密性構(gòu)件，焊縫要求和焊條選擇嚴(yán)格執(zhí)行國家相關(guān)規(guī)范，管箱焊縫要進行探傷抽檢，并提供檢查證明書（煤氣換熱器焊接標(biāo)準(zhǔn)以JB/T5000.3 -2007為準(zhǔn)、焊接質(zhì)量為2級以上）。

（4）換熱器制作完成后，通知使用方要進行發(fā)貨前和到貨后兩次氣密性試驗來進行驗收，試驗壓力為100 kPa，要求保壓2 h壓降不大于1%。

（6）上、下風(fēng)箱、風(fēng)帽刷二遍防銹漆，涂二遍面漆（600℃耐高溫有機硅漆）。

（7）外形尺寸必須確保與原設(shè)計外形尺寸完全相同，接口尺寸與現(xiàn)場一致，并配帶接口的金屬墊片和螺栓，并派技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)安裝、防止安裝過程中受損，影響使用效果。

（8）煤氣換熱器設(shè)計制造執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

GB 50486-2009《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計規(guī)范》

JB/T 1616-1993《管式空氣預(yù)熱器技術(shù)條件》

GB 5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》

GB/T 14976-2012《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》

GB/T985.1-2008《手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》

GB/T5117-1995《碳鋼焊條》

GB/T 985.1-2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護焊和高能束焊的推薦坡口》

JB/T5000.3-2007《重型機械通用技術(shù)條件第3部分：焊接件》

（9）煤氣換熱器裝配圖及材料重量表。

（10）產(chǎn)品質(zhì)量合格證書。

（12）設(shè)備制造、檢驗報告。

（13）主要備件材料合格證書和材料試驗報告。

組裝好的煤氣換熱器實物如圖1所示。

圖1 煤氣換熱器實物圖

3 煤氣換熱器使用維護

（1）防止煙氣超溫，防止煤氣預(yù)熱溫度超溫。

（2）密切關(guān)注換熱器前后煙氣溫度變化情況，防止煤氣換熱器泄露燃燒引起煙氣超溫。

（3）密切關(guān)注煤氣換熱器前后壓力變化情況。

（4）做好煙道密封。

（5）煙氣上游要有摻冷風(fēng)機設(shè)備，發(fā)現(xiàn)超溫有應(yīng)急措施。

（6）調(diào)節(jié)好空燃比防止在煙道內(nèi)產(chǎn)生二次燃燒。

（7）半年或一年內(nèi)要進行一次換熱器檢查和清灰，檢查焊縫有無開裂，管束有無變形、腐蝕、燒穿，檢測管束壁厚，檢查管箱變形情況。

（8）檢查清理上管箱內(nèi)煤氣帶過來的渣子。

（9）煤氣換熱器正常使用壽命3年以上，到期要加強檢查和監(jiān)護運行或根據(jù)檢查結(jié)果考慮更換。

（10）遇煤氣換熱器泄露著火，應(yīng)先關(guān)閉燒嘴前煤氣閥門，并逐漸關(guān)閉總管閥門三分之二，使火勢減小后再向管內(nèi)通入大量氮氣或蒸汽，嚴(yán)禁關(guān)死總管閥門，以防回火爆炸，讓火自然熄滅后，再關(guān)死閥門。

4 結(jié)語

煤氣換熱器通過合理設(shè)計計算，優(yōu)化設(shè)計，使煙氣阻力損失、煤氣阻力損失降到最小，投入使用后，煤氣預(yù)熱溫度達到250～350℃，煤氣量達到45 000～48 000 m3/h，換熱器熱效率高，通過質(zhì)量驗收和使用維護監(jiān)管，使煤氣換熱器使用壽命提高，現(xiàn)已經(jīng)使用了3.5年，管束上部表面有輕微腐蝕，煤氣單耗指標(biāo)由450 m3/t下降到428 m3/t，確保了加熱爐安全穩(wěn)定運行、能耗指標(biāo)大有改善，達到理想效果。

[1]孫貽公.對煤氣換熱器安全問題的認(rèn)識[J].工業(yè)爐，1993(3)：48-51.

[2]郭紅永，張宇，王三多，等.煤氣換熱器損壞原因分析及解決方案[J].工業(yè)爐，2011,33（4）：28-30.

Design Calculation，Quality Acceptance and Use Maintenance of Gas Heat Exchanger

CHEN Fei,LIU Dongguo
（Hubei Xinyegang Steel Co.,Ltd,Huangshi435001,China）

The design calculation method ofthe gas heatexchanger design，the key point for quality inspection，the use and maintenance are introduced.The main reason for the leakage of the gas heat exchanger is analyzed，and the countermeasures are put forward.

gas heat exchanger；design calculation;inspection and acceptance；use and maintenance

TF066.2+1

A

1001-6988（2016）06-0039-03

2016-08-27

陳緋（1969—），女，工程師，主要從事技改工程項目方案研究和立項工作.