1、回轉式空氣預熱器的改造

    齊魯石化公司第二化肥廠1臺微正壓燃油鍋爐，型號HG150/7,1 - Yi，額定蒸發量150 tlh，出口蒸汽壓力7.1 MPa，燃料為勝利煉油廠減壓渣油。該鍋爐配置1臺外置回轉式空氣預熱器，型號9 - HR - 1220。設計參數：煙氣入口溫度385℃，出口溫度277.5℃；空氣進口溫度40℃，出口溫度165℃；煙氣側阻力損失1510 Pa，空氣側阻力損失1177 Pa。該預熱器由電動機經行星齒輪減速機帶動，減速至2r/min，電機功率4kW。在設計中考慮了8%—12%的漏風量。但實際運行中漏風量高達20%以上。嚴重的漏風造成：爐膛燃燒所需空氣不足，燃料燃燒不充分，鍋爐出力一直在100～120 t/h范圍內；由于空氣側向煙氣側泄漏量較大，煙道腐蝕嚴重；機械傳動裝置（減速齒輪）容易發生故障，影響鍋爐安全正常運行；內件積灰嚴重，影響設備換熱效果。

    由于以上原因，加上爐膛換熱管積灰，到達回轉式空氣預熱器的煙氣溫度達到451℃，而空氣預熱溫度不足180℃，嚴重影響鍋爐的蒸發量及鍋爐效率。經考察、論證，考慮在空氣預熱器的前面增加一級省煤器，并改造空氣預熱器。根據方案，煙氣進入省煤器后溫度降到375℃進入空氣預熱器，排煙溫度控制在170℃左右。空預器選定為熱管空預器，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。

2、熱管空預器的原理及特點

2.1重力熱管的結構

    重力熱管一般由殼體、工作介質兩部分組成，內部抽成真空，真空度一般在10-3～10-5Pa，以提高熱管的傳熱性能，使熱管便于啟動，并能保持良好的等溫性。工作時，其內部由于工作介質沸騰、冷凝，要求其殼體能承受一定的壓力。

2.2傳熱機理

    熱管加熱段管壁吸收熱流體中的熱量，并將熱量由管壁傳遞給管內工作介質，使其吸熱后沸騰、蒸發。由于管內真空度較高，汽化后的工作介質在壓差的作用下上升到冷卻段，在管壁冷凝將熱量通過管壁傳遞給冷流體，冷流體得到加熱。而在管壁冷凝的工作介質在重力的作用下回流到加熱段，如此循環往復。

2.3技術特征

    (1)良好的導熱性能熱管采用管內工作介質的蒸發與冷凝來傳遞熱量，其導熱系數是相同尺寸純銅的40～10000倍；

    (2)良好的均溫性  由于熱管內腔的工作介質處于汽、液相共成，而蒸汽沿流動方向產生的溫降很小，因而熱管沿軸向具有良好的均溫性；

    (3)熱流密度的可變性  由于熱管的加熱段與冷卻段可根據需要來調整，因而可根據需要通過改變加熱段與冷卻段熱管的傳熱面積比來控制熱管的傳熱量及管壁溫度；

    (4)較好的環境適應性熱管形狀可隨熱流體、冷流體和現場條件的變化而做成圓管狀、板狀、針狀及分離式熱管元件。

2.4優越性

    在熱管換熱器的制造上，由于采用冷熱側完全隔絕，杜絕了漏風。熱管元件單根獨立，冷熱側換熱管管外均采用高頻焊接翅片，既增大換熱面積，減少換熱管的數量，降低造價；又增加了流體擾動，改善換熱效果。通過調節換熱管冷熱側高頻焊接翅片密度比，調節管壁溫度，確保換熱器尾部換熱管管壁溫度在硫酸露點溫度以上，防止換熱管腐蝕。加上合理的流速設計和好的清灰裝置的使用，可確保換熱器在造價、漏風、換熱效果、積灰、露點腐蝕等方面都優于其他常規換熱器。其特點是：結構簡單，更換方便，換熱效率高。在傳遞相同熱量的條件下，制造熱管換熱器的金屬耗量少于其它類型的換熱器，換熱流體通過熱管換熱器的阻力損失也比其他換熱器小，因而動力消耗也少。

3、熱管空預器的設計

3.1改造后的設計參數

3.2合理的煙氣流通面積

    由于熱管元件冷熱側都采用高頻焊接螺旋翅片來強化傳熱，在增大換熱管的換熱面積，提高換熱效果的同時，積灰的可能性也增大。高的煙氣流速雖然可以將灰塵帶走，但過大的流速會造成換熱管的磨損和流通阻力的增大。因此設計將煙氣流速控制在8—13 m/s范圍。由于換熱溫差較大，換熱管縱向布置較長，為保證煙氣的流速，設計中采取改變流通截面的辦法，將熱管換熱器分成兩段，增加第二段換熱管基管直徑，減少流通面積，提高煙氣流速。這樣，通過調整換熱管受熱面的煙氣流通面積，盡可能減小煙氣在換熱過程中由于冷卻后體積減小造成的煙速不均勻，使進出熱管換熱器的煙氣流速基本上控制在設計范圍。從而使煙氣流速維持在既能保證受熱面不易積灰，又不增加受熱面的磨損。為防止煙氣中灰塵在翅片間的粘接，在換熱器的煙氣側還安裝2臺瑞典產IKT230/220型聲波吹灰器，利用聲波在有效聲能空間無所不至的特點，打破灰塵與換熱面的接觸，讓煙氣將灰塵帶走。

3,3控制管壁溫度

    本鍋爐煙氣露點溫度在130℃-135℃左右，為減少熱管管壁和翅片的露點腐蝕，設計過程中通過調節冷熱側換熱翅片的面積比，保證熱管管壁溫度大于140℃，以減少結露。

3.4增加儲氣空間

    由于碳鋼與水的不相容性，雖然熱管元件在組焊前都進行了鈍化處理，且目前的鈍化技術完全可以保證熱管的使用壽命（一般要求熱管使用壽命7年，且5年內熱管效率下降不得大于10%)，但熱管元件在組焊的過程中焊接上下封頭會破壞部分鈍化區域，這些地方在熱管的使用過程中與水反應生成不凝性氫氣。氫氣會堵在熱管元件的上部，減少熱管冷卻段的換熱面積。在熱管元件制造的過程中，有意在熱管元件的上部預留部分空間作為儲氣用，可確保熱管冷卻段的換熱面積，保證換熱效果。

4、改造效果

    (1)運行效果  鍋爐余熱回收系統自1997年改造后未出現任何故障，運行良好，排煙溫度一直在170℃以下，基本上達到了設計指標。排煙溫度下降約80℃，空氣預熱溫度提高了近100℃，爐子熱效率提高近8%。

    (2)經濟效益更換熱管換熱器后，原回轉空預器的電機取消，半年節約用電17280度；取消每年對回轉空預器的檢修和維護，節約了人力、物力；省煤器和熱管空預器的改造費共為500萬元，改造后半年可節油15 550噸，折合人民幣1 555萬元，投資回收期為4個月。

    (3)經過近5年的運行，回轉式空預器改造為翅片管省煤器和熱管式空預器取得了成功。熱管換熱技術先進，占地空間少，運行費用低，節能效果明顯，傳熱效果好，投資費用低，是一種極具潛力的新型換熱技術，具有廣闊的工業應用前景，富通新能源不但生產銷售生物質鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，生物質顆粒燃料專供生物質鍋爐燃燒使用。


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1、生物質壁爐
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