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板式換熱器出口爐氣預熱空氣需注意的問題
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時間: 2020-04-01 18:10 瀏覽次數:
1)提高爐氣側壁溫,防止三氧化硫冷凝。三氧化硫露點,其本質為三氧化硫與水汽結合成硫酸蒸氣而冷凝成一定濃度...

板式換熱器出口爐氣預熱空氣需注意的問題

2014/7/18   本網原創   點擊數:

 

1)提高爐氣側壁溫,防止三氧化硫冷凝。三氧化硫露點,其本質為三氧化硫與水汽結合成硫酸蒸氣而冷凝成一定濃度的硫酸。在爐氣的條件下,如果冷凝成硫酸其w(H2SO4)一般為90%左右,對普通鋼材的腐蝕較為嚴重,所以無論是省煤器還是換熱器都需避免爐氣中三氧化硫冷凝。

三氧化硫的露點溫度與爐氣中的三氧化硫濃度和水蒸氣含量有關。爐氣中三氧化硫濃度與焙燒條件有關。對于硫鐵礦焙燒而言,爐氣中的三氧化硫濃度主要與塵的顏色有關,塵色從黑色到棕黑色間(SO3)為0.05%~0.13%,其分壓為50~130Pa。

水蒸氣含量與空氣的含水和礦的含水有關:若空氣溫度按30℃,相對濕度按80%計算;礦的含水主要是塊礦和尾砂的區別,含水按1.0%~6%計算。由此,可計算爐氣中水蒸氣分壓為4 000~9 000 Pa,在三氧化硫露點圖上查得三氧化硫露點溫度為190~220℃。當然在三氧化硫露點圖上查得的露點溫度只能作參考。根據有的廠低壓鍋爐使用經驗數據,壓力0.8 MPa(表壓)的蒸汽溫度為175℃,管壁溫度應在185℃左右,這樣的低壓鍋爐只要結構合理也能用4~5年。但在實際設計“板換”時應設法使爐氣側的壁溫≥200℃,較為安全。

如何能提高爐氣二氧化硫側的壁溫呢?這就要從換熱器的設計中解決。假如,爐氣進板式換熱器的溫度為320℃,出口溫度為250℃,空氣進口溫度為30℃。如果按正常的設計爐氣和空氣為逆流,那么低溫端壁溫的平均溫度只有(250+30)/2=140℃,這樣做不到使爐氣側壁溫≥200℃。因此,在設計時采用爐氣和空氣并流的方式以提高空氣進口端爐氣側的壁溫,這樣平均壁溫(320+30)/2=175℃,比逆流設計提高了35℃,但還是<200℃,使用仍然不安全。所以在設計“板換”時,需使爐氣側的給熱系數大于空氣側的給熱系數,以提高爐氣側壁溫。

設空氣側給熱系數為α,爐氣側給熱系數為1.5α,并設壁溫為t。如果不考慮鋼板的熱阻和污垢影響,在進口端則有:(t-30)α=(320-t)1.5α,得t=204℃;在出口端,按熱平衡計算空氣溫度約為130℃,則有:(t-130)α=(250-t)1.5α,得t=202℃。如果實際操作中空氣溫度<130℃,可以在空氣側裝副線,使板式換熱器空氣出口溫度≥130℃。

以上數據說明,采用空氣和爐氣并流操作,以及設計“板換”爐氣側的給熱系數大于空氣側的給熱系數,可以使爐氣側壁溫高于三氧化硫的露點溫度。

在特殊情況下,例如北方冬天鼓風機出口空氣溫度可能只有0℃,甚至低于0℃該怎么辦?可以設計一個用低壓蒸汽加熱的空氣預熱器,先將空氣預熱到30~40℃,然后再進板式換熱器加熱,則可確保板式換熱器爐氣側壁溫高于三氧化硫露點溫度。

2)防止爐氣中的塵粘附在板壁上造成堵塞。

利用鍋爐出口或電除塵出口爐氣余熱,必須考慮塵對換熱器的影響。用板式換熱器可以較好地解決這一問題,因為帶塵氣體是自上而下流動,塵也隨氣流而運動。且塵還有一個重力作用,所以只要不產生冷凝酸,塵就不容易粘附在板壁上。在設計時氣體流道還裝有加強氣體湍流的裝置,使塵不易附在壁上。
 



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