含硫含尘烟气的换热方案设计.docx

1、确定露点温度当原料中含有S且在高温下燃烧时，会产生SOz,少量SOz与0?反应形成SO:,根据烟气中SOs和水分含量的不同，露点温度也不相同。SOs含量:越高，露点越高：水分含量越高，露点越高。对一含硫烟气进行余热回收，首先要确定其露点温度。当我们知道了气相中SOm和乩0的含量，将其换算成气相分压，就可以通过露点温度图或由霍夫露点计算式得出露点温度。换热器设计时要求换热管管壁的温度要高于露点20C30'C,从而有效防止换热元件的低温露点腐蚀和积灰。2、换热元件的选择对于含硫烟气的余热回收一般情况下应选择热管换热器，热管换热器的换热元件是热管。在余热回收领域热管换热器比较常规间壁式换热器有两大优势：a）壁温可调；b）冷热侧均可缠绕翅片扩展受热面。烟气的余热回收以提高经济效益为目的，而热管换热器中热管的价值占换热设备总造价的比位达75%85%,因此选择一种造价低廉、运行平稳的热管在余热回收换热器的设计中意义重大。热管种类很多，在烟气余热回收中通常采用钢水重力热管，碳钢水重力热管结构简单、制作方便,所用工作液体水无毒无味，汽化潜热大，黏度低，传热性能稳定，工作温度较宽，30C250C。因此在基本解决了碳钢水的相溶性问题后，逐渐成为烟气余热回收中的首选。3、壁温的调整存在露点腐蚀的情况下，设备材质无论采用碳钢还是不锈钢，使用寿命一般不超过1ao如果烟气含尘较多，管壁温度又低于露点，设备通常是因积灰堵塞换热面而失效。因此将管壁温度提高至露点以上是热管换热器换热是否成功的关键。当不考虑热损的情况下，热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量，则换热量QX为：Qx=1.hAh(th-tv)=1.IcAc(lv-tc),(1)式(1)中，QX为换热量肌Uh、UC为热侧和冷恻的传热系数：Ah、Ac为热侧和冷侧的传热面积11lh、IC为热侧和冷侧的流体温度'C:IV为热管内部工质的蒸汽温度tC°由式(1)可以看出通过调整Uh、Ah和1.c、Ac的值，可使热管的蒸汽温度tv接近热流体或远离热流体温度。由于热管的管壁温度接近管内蒸汽温度，所以可用调整U、A值的办法来控制热管管壁温度。烟气和空气换热时，由于气体的换热系数很接近，一般是通过调整热管冷热侧比例，翅片高度和螺距来调整管壁温度。当烟气和水进行换热时,因水的换热系数比烟气高很多，所以水侧般采用光管，除了调整冷热比例，还可以通过增加或减少折流板的数量:来调整管壁温度。4、缠绕翅片扩展受热面现在常用的有两种翅片，一种是套片，一种是高频焊螺旋翅片。套片是机器冲压的圆薄片，用人工一片一片地套到基管上，在使用过程中因胀缩系数不同，套片和基管之间会逐渐产生缝隙并充满灰尘，热阻增大甚至使翅片失去换热能力，而且套片相对较薄不耐磨，设计工况风速10m/s左右时，套片的使用寿命不足la。我公司换热器全部采用的是高频焊糊片管。高频焊翅片管是用高频焊机将钢带困绕基管缠绕焊接而成，粉片厚度一,股在InIm2廊，热阻小，换热效率高，热管换热器采用高频焊翅片热管作为换热元件可提高换热效率，增加使用年限。热管分为冷热两端，所以可在冷热侧同时缠绕超片以扩展受热面。5、换热方式的确定热管换热器冷热介质通常有两种换热方式：并流和逆流。在两种流体进出口温度一定，传热量相同时，逆流平均温差大于其它换热方式平均温差，从传热方程式：Q=KAu(2)可知，所需的换热面积比采用其它换热方式时要小，所以设备体积小，结构紧凑成本低。式(2)中，Q为传热量W；K为换热系数W(1129)；A为换热面积11At为温差七。但在热管换热器中采用逆流换热时，因逆流传热会使热流体的高温对应冷流体的高温，热流体的低温对应冷液体的低温，造成热液体侧入口的几排热管内部蒸汽温度过高，有可能超过钢水热管的最高工作温度，而在热流体出口的几排热管管壁温度过低，导致低温腐蚀和堵灰现象。因此，换热设计时应对并流和逆流两种换热方式都要进行计算，通过全面比较，最后选择最合理的方案。6、含尘量对换热器结构的影响当烟气含尘量较高时，在设计管壁温度高于露点的基础上应考虑采用大螺距低翅片管,倾斜放置。但重力热管轴线与水平线角度应不小于20°,以保证冷凝介质的可靠回流，此时翅片不是水平而是倾斜的，有利于灰尘的下落。特殊情况下也可以采用光管。换热器烟气侧箱体两边设置清灰门，换热器底部设灰斗，以方便换热器定期清灰和排灰。在比较重要或有较高要求的情况下可在换热器上安装清灰器，根据工作实际情况设置消灰频率，在灰斗下方设置连续排灰阀，实现灰尘的自动化清理。