基于H型翅片管的煙氣余熱換熱器設(shè)計(jì)方案

李權(quán)

（廣東理工職業(yè)學(xué)院,廣東廣州,510000）

1 工程概況

某熱電工程設(shè)計(jì)為2×210MW 級(jí)機(jī)組，配2 臺(tái)680t/h 超高壓、自然循環(huán)、單爐膛六角切圓燃燒一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)汽包鍋爐。設(shè)計(jì)為進(jìn)一步節(jié)能降耗，現(xiàn)要求增加低溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置。

2 設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件

鍋爐原煙氣的流經(jīng)順序?yàn)殄仩t---鍋爐尾部煙道---煙氣余熱換熱器---靜電除塵器。煙氣被冷卻放出的熱量用來(lái)加熱流經(jīng)煙氣余熱換熱器內(nèi)的閉式循環(huán)除鹽水（以下簡(jiǎn)稱閉式水），再由閉式水經(jīng)二次換熱器加熱外供生活用水（以下簡(jiǎn)稱開(kāi)式水）。

煙氣余熱換熱器的換熱形式為煙氣—水換熱器，每臺(tái)機(jī)組設(shè)1 套煙氣余熱換熱系統(tǒng)，每套煙氣余熱換熱系統(tǒng)包括2臺(tái)煙氣余熱換熱器本體及輔助系統(tǒng)。

2.1 余熱換熱器入口煙氣參數(shù)（每臺(tái)爐，BMCR，a=1.36）

2.2 被加熱熱水參數(shù)

3 設(shè)計(jì)方案

鍋爐排煙損失是燃煤發(fā)電廠的主要熱損失，約占鍋爐輸入熱量的4%～5%，對(duì)高水分的煤種排煙損失更高（因?yàn)樗哉羝男问綆ё叽罅康钠瘽摕幔？諝忸A(yù)熱器壁溫受到空氣溫度和煙氣溫度的共同影響，為了防止低溫腐蝕，越低的空氣側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度要求排煙側(cè)煙氣溫度越高，一般要求達(dá)到130～145℃。空氣預(yù)熱器和下游設(shè)備和管道要求的安全排煙溫度不同，兩者可以相差30～60℃，余熱利用的潛力巨大。低溫?zé)煔庥酂峄厥障到y(tǒng)就是在保證設(shè)備的安全前提下，充分回收煙氣余熱進(jìn)行綜合利用，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

(1)技術(shù)基礎(chǔ)

本煙氣余熱回收裝置設(shè)計(jì)技術(shù)是根據(jù)我們對(duì)各種翅片管在不同溫度、流量和流速下的傳熱特性、阻力特性、積灰狀況、防腐性能進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，得到實(shí)驗(yàn)公式，并參考了國(guó)內(nèi)外低溫省煤器的改造情況，總結(jié)出了工業(yè)上可靠的經(jīng)驗(yàn)公式，可對(duì)煙氣余熱回收裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(2)煙氣酸露點(diǎn)溫度的計(jì)算

由于換熱器處于煙氣中，換熱器要防止煙氣酸露點(diǎn)腐蝕，因而要確定酸露點(diǎn)。煙氣露點(diǎn)的計(jì)算常用下列三個(gè)公式：

按本工程設(shè)計(jì)煤質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算：低位熱值14610kJ/Kg，含硫量0.20%，灰分含量15.22%，水分含量30.9%，數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換后代入公式，計(jì)算得到煙氣酸露點(diǎn)溫度為91.4℃，本工程選用煙氣酸露點(diǎn)溫度95℃。

(3)翅片管的選擇

按換熱器機(jī)理，換熱管管徑越小，傳熱系數(shù)越大，設(shè)備投資越小，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用小管徑管子，但同時(shí)會(huì)使得管子根數(shù)較多，彎頭增多，制造成本增大，同時(shí)管內(nèi)水阻力增大，一般可選用常見(jiàn)的32mm、38mm、42mm，本工程選擇38mm 管。翅片片距越大，傳熱系數(shù)越大，但翅片距增大，翅化比越小，設(shè)備投資越大，因此翅片距必然存在一最佳值。根據(jù)分析本設(shè)計(jì)選擇H型鰭片管，片距15mm。翅片高度增大，傳熱系數(shù)越小，但由于面積增大而設(shè)備投資小，本工程選擇片高70mm。

H型鰭片管亦稱H型肋片管，也有稱蝶片管的，它是把兩片中間有圓弧的鋼片對(duì)稱地與光管焊接在一起形成鰭片（肋片或蝶片），正面形狀頗像字母“H”，故稱為H型鰭片管。H型鰭片管省煤器的優(yōu)點(diǎn)：

防磨性能優(yōu)異。磨損主要是灰粒對(duì)管子的沖擊和切削作用，在管子周圍與水平線成30 度部位磨損最厲害，S1/d=S2/d=2 時(shí)，此處磨損量為平均值的3 倍。H型鰭片管省煤器采用順列布置，H型鰭片把空間分成若干小的區(qū)域，對(duì)氣流有均流作用，防磨損能力更好。

積灰減少。積灰形成發(fā)生在管子背向面和迎風(fēng)面。H型鰭片由于鰭片焊在管子不易積灰的兩側(cè)，而氣流筆直地流動(dòng)，氣流方向不改變，鰭片不易積灰。H型鰭片中間留有4-10間隙，可引導(dǎo)氣流吹掃管子鰭片積灰，可取得較好的吹灰效果。

4 設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

5 防積灰及磨損措施

合理選用翅片管，保證金屬壁溫高于煙氣酸露點(diǎn)，使壁面不會(huì)結(jié)露而引發(fā)粘灰。

設(shè)計(jì)煙速在合理范圍內(nèi)取上限值，使煙氣有較好的自吹灰能力。

選擇合適間距的翅片管，以防結(jié)灰搭橋。設(shè)置一定數(shù)量的吹灰器。

低溫省煤器采取可拆卸的布置方式，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，可拆開(kāi)管束周圍蓋板用高壓水清洗或抽出管束清洗。

本換熱器布置在引風(fēng)機(jī)之后，煙氣含灰量較少，磨損不嚴(yán)重，但仍要控制合理的煙氣流速，一般為7～9 米/秒。

6 總結(jié)

上面是基于H型翅片管的設(shè)計(jì)方案，如采取不同的翅片管，其結(jié)構(gòu)形式、換熱系數(shù)和阻力系數(shù)會(huì)有所不同，但設(shè)計(jì)方法大體類似，可采取本文方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。