熱管空氣預(yù)熱器在高爐熱風(fēng)爐煙氣廢熱回收中的應(yīng)用

宿新天 
保定市金能換熱設(shè)備有限公司，河北省保定市前衛(wèi)路398-95號(hào)，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(yīng)用于冶金行業(yè)中的高爐空氣及煤氣的予熱升溫、軋鋼機(jī)加熱爐和燒結(jié)機(jī)等廢熱回收。 
通過(guò)熱管換熱器將空氣預(yù)熱,用來(lái)提高熱風(fēng)爐的風(fēng)溫，從而降低高爐冶煉的成本。本文闡述了空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：熱管；空氣預(yù)熱器；高爐；熱風(fēng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中起著重要作用。同時(shí)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(duì)其內(nèi)部和國(guó)民經(jīng)濟(jì)及都具有非常重要的意義。
高爐熱風(fēng)爐排煙廢熱具有很高的利用價(jià)值。一座380M3的高爐，排煙量達(dá)到20，000NM3/h,將其排煙溫度從350℃降至148℃，可利用的廢熱達(dá)到1349KW，每年回收的廢熱相當(dāng)于1432噸標(biāo)煤。利用回收的廢熱預(yù)熱空氣，能提高熱風(fēng)爐熱燃燒溫度，可使高爐供風(fēng)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(yù)熱器的設(shè)計(jì) 
2.1主要熱工計(jì)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(duì)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(duì)流給熱系數(shù) 112W/（M2.℃） 
空氣預(yù)熱器總供熱系數(shù) 86W/（M2.℃） 對(duì)數(shù)平均溫差 129℃ 
其它參數(shù)見(jiàn)下表 
空氣預(yù)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(zhǎng) 4500mm，翅片高度 17mm，厚度 1.2mm
管束布置：錯(cuò)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(jiàn)下圖

3、特點(diǎn)

3.1熱管空氣預(yù)熱器傳熱系高［1］ 
煙氣和空氣的換熱均在熱管外表面進(jìn)行，而且熱管外表面經(jīng)過(guò)翅化，增大換熱面積，強(qiáng)化傳熱；把傳統(tǒng)空氣預(yù)熱器的交叉流改為純逆流流動(dòng)，增大傳熱溫壓；其次把煙氣的管內(nèi)流動(dòng)改為管外流動(dòng)，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(yù)熱器無(wú)漏風(fēng)漏灰現(xiàn)象 
冷熱流體間用隔板隔開，使煙氣與空氣之間無(wú)泄漏。同時(shí)每根熱管完全獨(dú)立，即使某根或幾根損壞或失效，不會(huì)影響其它熱管工作，不會(huì)產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰現(xiàn)象。
3.3防積灰、堵灰、抗腐蝕能力強(qiáng)［2］ 
通過(guò)調(diào)節(jié)熱管冷熱段表面擴(kuò)展受熱面的大小來(lái)調(diào)節(jié)管壁溫度，使之高于煙露點(diǎn)溫度或腐蝕區(qū)，由于壁溫高于露點(diǎn)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(yù)熱器煙氣流速設(shè)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(gè)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(yīng)各種流體密封場(chǎng)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(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)使煙氣側(cè)受熱面積灰，從而影響設(shè)備的傳熱性能。因此采用聲波清灰器進(jìn)行清灰。氣源為壓縮空氣，這種清灰器對(duì)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(qiáng)度的聲波送入運(yùn)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(guò)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(guò)一年多的運(yùn)行證明采用熱管空氣予熱器對(duì)380M3高爐熱風(fēng)爐排煙廢熱進(jìn)行回收，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域內(nèi)具有獨(dú)特的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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