熱管空氣預熱器在高爐熱風爐煙氣廢熱回收中的應用

宿新天 
保定市金能換熱設備有限公司，河北省保定市前衛(wèi)路398-95號，河北 保定 071000

摘要：熱管換熱器是一種新型換熱器，已經(jīng)廣泛應用于冶金行業(yè)中的高爐空氣及煤氣的予熱升溫、軋鋼機加熱爐和燒結(jié)機等廢熱回收。 
通過熱管換熱器將空氣預熱,用來提高熱風爐的風溫，從而降低高爐冶煉的成本。本文闡述了空氣預熱器設計及結(jié)構(gòu)特點。
關鍵詞：熱管；空氣預熱器；高爐；熱風爐

Application of Heat Pipe Exchangers in the Blast Furnace Recovering waste Heat of Exhaust Gas

Su Xitian

Baoding Jinneng Heat Exchangers Co.，Ltd . No.398-95 Qianwei Road, Baoding, Hebei，071000

Abstract: A new-type of heat exchanger, high efficiency, has been widely applied in metallurgical profession, to raise temperature of air and gas in the blast furnace, recovering waste heat of rolling steeel machine and sintering machine etc.
The paper is introduced briefly the designing and structuring heat pipe exchangers to raise the temperature, increasing ecomical benefit and effect of smelt iron.
Key words: heat pipe, air preheater, blast furnace , hot air furnace

1引言

鋼鐵企業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，在我國現(xiàn)代化建設中起著重要作用。同時它也是耗能大戶，污染大戶，能耗占產(chǎn)品成本比例較大，因此鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗對其內(nèi)部和國民經(jīng)濟及都具有非常重要的意義。
高爐熱風爐排煙廢熱具有很高的利用價值。一座380M3的高爐，排煙量達到20，000NM3/h,將其排煙溫度從350℃降至148℃，可利用的廢熱達到1349KW，每年回收的廢熱相當于1432噸標煤。利用回收的廢熱預熱空氣，能提高熱風爐熱燃燒溫度，可使高爐供風溫度提高，降低煉鐵焦化比，提高高爐的利用系數(shù)，使生鐵產(chǎn)量增加。

2 空氣預熱器的設計 
2.1主要熱工計算結(jié)果 
煙氣側(cè) 
體積流量 5.56NM3/S 流 速 8.74M/S 翅化比 8.6 
翅化效率 0.668 對流給熱系數(shù) 128W/（M2.℃） 
空氣側(cè) 
體積流量 3.89NM3/S 流 速 7.02M/S 翅化比 10 
翅化效率 0.85 對流給熱系數(shù) 112W/（M2.℃） 
空氣預熱器總供熱系數(shù) 86W/（M2.℃） 對數(shù)平均溫差 129℃ 
其它參數(shù)見下表 
空氣預熱器性能參數(shù)表（排煙148℃） 
Table.preheat air exchangers prefomance parameter

2.2主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 
管徑Ф 38mm，壁厚 3mm，管長 4500mm，翅片高度 17mm，厚度 1.2mm
管束布置：錯排，等邊三角形橫向節(jié)距92mm,縱向節(jié)距80mm，空氣予熱器結(jié)構(gòu)見下圖

3、特點

3.1熱管空氣預熱器傳熱系高［1］ 
煙氣和空氣的換熱均在熱管外表面進行，而且熱管外表面經(jīng)過翅化，增大換熱面積，強化傳熱；把傳統(tǒng)空氣預熱器的交叉流改為純逆流流動，增大傳熱溫壓；其次把煙氣的管內(nèi)流動改為管外流動，使得換熱系數(shù)得到提高，傳熱性能優(yōu)越。此外，其體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，降低鋼材用量。
3.2熱管空氣預熱器無漏風漏灰現(xiàn)象 
冷熱流體間用隔板隔開，使煙氣與空氣之間無泄漏。同時每根熱管完全獨立，即使某根或幾根損壞或失效，不會影響其它熱管工作，不會產(chǎn)生漏風漏灰現(xiàn)象。
3.3防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強［2］ 
通過調(diào)節(jié)熱管冷熱段表面擴展受熱面的大小來調(diào)節(jié)管壁溫度，使之高于煙露點溫度或腐蝕區(qū)，由于壁溫高于露點溫度，附著熱管外表面的積灰呈干燥疏松狀態(tài)，清灰容易脫落，熱管空氣預熱器煙氣流速設定8-10m/s，可以避免堵灰，使磨損大為降低。
3.4隔板與熱管之間密封性能好 
在熱管上焊一個帶有特殊密封結(jié)構(gòu)的密封套環(huán)，在密封套內(nèi)裝入柔性石墨密封圈，這種由石墨制成的流體密封制品。它具有柔性、可壓縮性、變形一致性和回彈性。能夠被制成各種形狀尺寸以適應各種流體密封場合，是一種性能優(yōu)良的密封材料。

4、清灰措施

由于煙氣中含有一定量灰塵，設備長期運行會使煙氣側(cè)受熱面積灰，從而影響設備的傳熱性能。因此采用聲波清灰器進行清灰。氣源為壓縮空氣，這種清灰器對于干性積灰具有較好的清灰效果，而且氣量消耗少，日常檢修量少。能聲波清灰器的原理是將一定強度的聲波送入運行中的換熱器體內(nèi)的各種可能積灰結(jié)渣的空間區(qū)域，通過聲能量的作用，使這些區(qū)域中的空氣分子與粉塵顆粒產(chǎn)生振蕩，破壞和阻止粉塵粒子在換熱器表面或粒子之間的結(jié)合，始終處于懸浮流化狀態(tài)，以便在煙氣和重力作用下將其帶走。

5、結(jié)論

通過一年多的運行證明采用熱管空氣予熱器對380M3高爐熱風爐排煙廢熱進行回收，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟效益顯著。這種空氣予熱器在鋼鐵行業(yè)中的低溫廢熱回收領域內(nèi)具有獨特的應用前景。

參考文獻

1.馬同澤、侯增琪《熱管》，科學出版社
2.許永貴，熱管換熱器在鋼鐵冶金行業(yè)的應用概況，第八屆全國熱管會議論文集，2002.07