烟气余热回收换热方案综述-第2页-北极星电力新闻网

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1.4 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10 m/s左右时，套片的使用寿命不足1 a。高频焊翅片管是用高频焊机将钢带围绕基管缠绕焊接而成，翅片厚度一般在1 mm～2 mm，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翅片以扩展受热面。

1.5 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=KAΔt， (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/(m2•℃);A为换热面积，m2;Δt为温差，℃。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。

1.6 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应设置清灰门，换热器底部应设灰斗，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清灰频率，在灰斗下方设置连续排灰阀，实现灰尘的自动化清理。

2 选择不同的冷介质对换热方案的影响

烟气余热回收中冷介质通常采用空气和水。空气加热后可用于锅炉和窑炉的鼓风或原料及半成品的烘干。水加热后可用于锅炉补水、办公取暖、职工洗浴等，在烟气量大温度高的情况下可以将水加热为蒸汽，用处更加广泛。空气、水、水蒸气这三种物质的换热系数差别很大，空气的加热和冷却换热系数为1 W/(m2˙℃)～58 W/(m2˙℃)，水的加热和冷却换热系数为230 W/(m2˙℃)～11 000 W/(m2˙℃)，水的蒸发冷凝换热系数最大，在5 800 W/(m2˙℃)～140 000 W/(m2˙℃)之间[3]。因此当采用不同的冷介质，换热器的换热方案差别很大。

2.1 选择空气作为冷介质

因气体换热系数较低，换热元件通常采用热管，热管的吸热端和放热端均可缠绕翅片，扩展受热面积来弥补气体和气体换热时换热系数低的不足。空气相对干净，翅片螺距比烟气侧可以减小，为了提高换热系数，可适当缩短空气侧热管长度，但此时要注意压降不可过大。如果减小螺距导致热侧管壁温度降低，风阻过大，就要适当增大螺距，此时换热器成本有所增加。

2.2 选择水作为冷介质

当烟气不含S且较洁净时，换热元件不一定要选择热管，可采用翅片管，烟气走管外，水走管内。烟气换热系数低，管外可以缠绕翅片扩展受热面，尽管翅片管内壁换热面积比管外小很多，但水的换热系数比烟气高很多，所以不会对热传导造成限制。设计时根据烟气量和水量的大小适当调整翅片管的长度、管间距、管排数和管列数，以确保烟气和水的流速在合理的范围内，流速过低会导致换热系数低，换热面积增大，成本升高;流速过高会导致流体阻力大，操作费用高，甚至会影响整个系统的正常运行。

当将水加热变为水蒸汽时，在热管换热器内其实是汽水混合物。汽水混合物通过上升管进入汽包，在汽包内产生蒸汽，汽包内的水通过下降管进入热管换热器，形成冷热流体的自然循环。热管换热器的冷介质侧与汽包相连通，此时换热器的冷端需承担压力，不能做成方形，当蒸发量较小时可以做成带椭圆封头的圆形设备，当蒸发量较大时，热管的冷端应做成套管式，套管之间用联管相连。总联管上设有上升管和下降管与汽包连通。

原标题：烟气余热回收换热方案综述

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