用于回收烟道气体余热的热管式蒸汽发生器的工艺设计.pdf

《用于回收烟道气体余热的热管式蒸汽发生器的工艺设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、l蔫镄囊§《黪《骥鬓瓷《囊ij黎l羹鹜攀鬻攀饕饕熬黉≤萋l鬻警i囊霉i毫薯蓦攀鬻《攀鬻≤鬻《《鬻《鬻黧黉鋈i鬻《攀饕攀鬻攀豢霉黉豢鋈《《攀l蕤l鬻攀攀

2、囊i用于回收烟道气体余热的热管式蒸汽发生器的工艺设计张龙龙李亚飞贺李萍马力孙国友(郑州大学化工与能源学院)摘要：介绍了热管式蒸汽发生器，通过传热量、长度比、对数平均温差等的计算确定了热管的数量，并通过安全验证进行了校核，以期为热管式蒸汽发生器的工艺设计提供参考。关键词：热管；蒸汽发生器；余热回收；工艺设计我国工业余热资源丰富，但余热回收利用效率低下，尤其是中低温烟气余热利用较少，节能

3、潜力巨大。热管式蒸汽发生器简称热管余热锅炉，用热管传热，吸收烟气余热用来加热水产生蒸汽，继续用于工业生产或民用，是一种应用广泛的余热利用设备。一、工艺设计1．设计条件：烟气进出口温度T叭T㈦给水温度L，出口蒸汽压力P，烟气送风压力，烟气流量V-。2．传热量计算：计算烟气定性温度Tl_(T-，+Tt。)／2，根据此温度查出烟气的比热容Cp一和密度P-，则单位时间内烟气放出的热量Q。=p。×V。XCp。X(TIj--T，。)，取散热损失率10％，则单位时间内水吸收热量Qz=90％Q-，由出I=l蒸汽压力P查出出I：1蒸汽温度T。，并查出

4、出入口水的焓值i。、i：，计算出水蒸气的产量M：=Q：／(i’l--i’2)。3．热管数量计算：根据，一兀+n咒1。I+凡’计算热管工作介质温度T。，n为蒸发器内介质系数，本例为水，n=5。根据Tv选择适用于此温度的热管工作介质。热管管材一般选铜或者碳钢，为了简化工艺降低成本，本例采用重力无芯热管。由于气一汽换热，热管在烟气侧采用翅片管，水侧采用光管。根据翅片和热管的几何尺寸可以算出翅片热管的翅化比p，翅化比表示的是单位长度上的翅片管的总外表面积与单位长度上的光管的外表面积的比值。对于气一汽型换热，不计算其流动长度比，只计算其经济长

5、度比和安全长度比。z经哜=z。以：=√后。／矗：，其中气体在翅片管外对流的换热系数k。=40p，水在管外沸腾换热系数取值kz=5000w／m2．℃。安全长度比。k，250一乃。安垒k，f．一250’安全长度比要大干经济长度比，据此来验证选择的经济长度比是否安全，继而确定热管加热段和冷凝段的长度l。和l：。一般热管换热器的设计规定迎面标准风速为2-3m／s，考虑风速大不容易积灰，取上限w。=3m／s，使用过程中安排人员合理定时清灰。迎风面的宽度E=V。／(w。。1。)。计算对数平均温差：^，一阢一咒)一∽。一巧)Ⅲ一·n箍’总传热面积

6、A=Q，／(k△t)，l(0．为总传热系数，查表选择ko=320w／m2．℃。总管子数n=A／(丌dol。)，其中d0为热管外径。管子采取三角形排列，取横向管间距S，则迎风面管子数nt=E／s，取流动方向管子排数为n：，则n：=n／n-。4．安全验证：管外烟气侧放热系数吁0．1378(妄)(华)0718prl／3(扩”砌其中根据烟道气定性温度取烟道气导热系数入l_0．06087，烟道气动粘度系数u=0．000033095，烟道气普朗特系数Pr=0．6355，G。。。为最窄截面处流体质量流速，y为翅片间隙，h为翅片高度，n为传热效率，

7、Gl一2Gl。ss—d。一5006h’其中G1为烟道气迎风面质量流量，6为翅片厚度。管外冷却段沸腾放热系数d：=o．106P。069，(1．8R“”+4R12+IOR”)，Pc为流体的热力学临界压力221．2巴，R=P／Pc。管壁热阻v_麦k鲁，其中入w为管壁材料的导热系数，这里取40m2／℃W。污垢热阻，对于烟道气取R污=0．001m2／'C．W。传热系数K0的计算：去2瓦1+r+r皂+壶(皂)+垛需要的传热面积A0=QI／KOAt，由于实际选用的传热面积为A，大于上值，是安全的，无需重复计算，否则需要重复计算。二、结语热管式蒸汽

8、发生器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。对于含尘量较高的流体，热管式蒸汽发生器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式解决热管式蒸汽发生器的磨损和堵灰问题。参考文献：[1]YaoHua，ShengDeRen，ChenJianHong．Thermodynamicanal—ysisofgravityheat—pipesteamgenerator[J]．JournalofZhejianguni—versit

9、y(EngineeringScience)，2012，46(9)：1678—1684．[2]董其伍，王丹，刘敏珊，余热回收用热管及热管式换热器的研究[J】，工业加热，2007，4：37—38．236l托，哲理2014年4月