热管换热器在造气工段的应用浅析

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1、热管换热器在造气工段的应用浅析王瑞广：1994年毕业于天津大学冶金分校机械系，助理工程师，从事热管技术开发及设计工作。王瑞广(天津华能集团能源设备厂蓟县301900)摘要介绍化肥厂造气工段余热回收设备一热管换热器的特点、工作原理以及热管式废热锅炉的应用实例"尖键词热管余热回收热管式废热锅炉1前言氮肥企业造气工段是余热回收比较集中、回收量比较大的工段。其主要的回收环节有：半冰煤气显热回收和吹风气潜热回收。主要回收设备有半水煤气显热回收用的废热锅炉；吹风气潜懿回收用的余热锅炉、空气预热器、软水预热器等。造气余热回收是保证“两煤变一煤”，实现蒸汽自给的先决条件。因

2、此余热回收设备质量的好坏,对保证正常生产起着决定性的作用。2管壳式换热设备现状传统造气余热回收设备大多采用管壳式换热器，分为水管式和火管式两种。这两种设备不辰之处在于设备内部冷热流体的流程相反，其基环结构见图1。列管的两端分别固定在管板上，i板固定在外壳的两端，通过管板和列管将冷热流体分开。管壳式换热器在实际运行中存在以下弊自制过滤罐，罐内用80目不锈钢丝网缠绕数圈为过滤物，操作中根据过滤前后压降情况，随时进行抽芯清洗，保证了碳丙液的洁净度。(5)修改增设减压旁路为减少仪表自控调节装置对系统的影响，根据流体湍流和背压值过大的实际情况，增设一套脱碳塔至闪蒸器的

3、自动减压调节旁路，修改了管路及走向，并改原气动薄膜套筒阀为气动多级阀。通过2泵大流量运行长期检验，振动明显减端(1)换热管泄漏，设备被迫停车衽管壳式换热器中，只要一根管子泄漏就会造成冷热流体混淆，影响正常生产，被迫停车。(2)设备低温露点腐蚀严重，容易积灰在换热设备中烟气流通的低温区，烟气温度偏低，列管的壁面温度接近冷流体的进口温樓(约70°C),远在烟气的露点温度以下，在管壁叢面形成酸露，使列管严重腐蚀，致使泄漏。同时酸露粘接烟尘，形成积灰。(3)设备阻力过大，影响产气量设备内烟气流通截面偏小，烟气流速大，烟尘对列管冲刷强度大，阻力升高，影响设备寿命及造气

4、炉内蒸汽通量，从而影响了半水煤气产暈。(4)列管和壳体之间存在温差应力。鉴于管壳式换热设备的不足，为保证造气生小，调节阀和装在阀体上的电动执行机构再没有发生异常情况。(6)工艺和操作管理将原MSQ”脱硫改为榜胶法一、二次脱硫,保证了进脱碳系统的H2S含量在50mgji彳以下;同时加强了系统循环碳丙液和回收液的水分监测，在充分回收的基础上，合理向系统补加，做到补充稀碳丙液时不影响系统水平衡。(收槁日期：1998-05-19)图I管壳式换热器结构简图产的正常运行和稳产、高产，管壳式换热设备的更新换代势在必行。3热管换热器的应用31热管的工作原理热管是一根内部抽成

5、真空后加装工质两端芸闭的管体。不同的使用工况，热管的结构尺寸、结构形式、工作方式都有所不同。按工作方式不同可分为重力式热管(热虹吸热管)和非重力式热管。在此只阐述热虹吸热管，基本结构见图2。热虹吸热管整体由吸热段、绝热段、放热段3个部分组成。在换热器的整体结构中，热管的吸貳段与热流体相接触，放热段与冷流体相接触，绝热段与换热器内冷热流体的分隔板相接。热管的吸热段从热流体中吸收热量，管内的工质由液态蒸发为汽态，并靠自身的压力作用通过绝热段运动到放热段。热管的放热段与冷流体相接触，管内工质的热量通过管壁释放给冷流体后冷凝。冷凝后的工质靠自身的重力作用乂流回吸热段

6、，再次吸热蒸发，同时完成了冷热流体间的传热。热管的传热就是管内工质的蒸发吸热、冷凝放热的循环过程。32热管的特点传热系数大，热效率高，是普通碳钢的100(倍左右；热管两端具有良好的等温性，即管内工质的工作温度在一定工作状态下是一定值;单管作业性。热管换热器中，热管相互间不影响，单管失效后也不影响整体设备的运行；单向导热性；狡管两端可以翅片化。33热管换热器——热管废热锅炉热管废热锅炉属于一种气一液型热管换笊器，用于造气工段半水煤气显热回收，基本结构见图3。由外筒体、内筒体、热管3部分组成。热管斜置焊接在内筒壁上，烟气走内外筒之叵环隙，水走内筒内侧，采用逆流

7、换热的形式。基图3热管废热锅炉结构简图(1)无疲劳应力损伤热管在内筒壁上焊按采用单支点固定，热管热胀冷缩变形不受约束从而避免了应力损伤。(2)热效率高上行半水煤气从350C进人废锅，140C排出。因为热管的传热系数大，且可以翅片化强化传热，热管废锅的光管换热面面秩可以比同等功率列管换热器小50%左右。(3)阻力低、耐冲刷热管在内筒圆周上径向布置，管桥间距较大，有足够的流通面积。妙RFG・480型热管废锅为例，设备内部烟气最/?流通面积为a8m2,相当于DN1000管道的截匣积。气体质量流速小于3ks,烟尘对热管旳冲刷动能小。气流阻力不大于200Pa。©199

8、4-2014ChinaAcademicJournal