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如何进一步的了解热管换热器 |
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如何进一步的了解热管换热器
1、概述
热管换热器是由多根热管组装而成的一种新型换热设备，它以具有良好等温性能的热管作为传热元件，具有传热效率高、设备结构紧凑、流动阻损小，两侧热阻可调，运行可靠、操作检修方便等优点。这使其很方便地利用废热来预热空气、煤气等其它流体。
2、热管工作原理
热管（以下热管皆为重力热管）工作原理如下图1所示，热管是一种密闭。
烟气与煤气密封示意图
图1：重力热管工作原理图
器，其基本组成为壳体、工作液，待壳体抽真空或煮真空后充入适量工作液，密闭壳体便构成一支热管。当热源对其一端供热时，工作液自热源吸收热量而蒸发汽化，携带潜热的蒸汽在压差作用下，高速传输至壳体的另一端，向冷源放出潜热而凝结，凝结液在地球重力作用下从冷源端回流至热源端，以保持连续的工作循环。
3、系统基本特点
整体式热管换热器是由若干热管组装而成的，为增大传热面积，其外表面一般都焊有若干片高频焊环形翅片，各热管之间彼此独立，构成各自的独立封闭传热系统，由于上述结构特点，使其具有以下几方面的优点：
1.热管由于冷、热两端都带有螺旋翅片，大为增加了传热面积，单管工率大。
2.工作介质循环是依靠地球重力和压差作用，无需外加动力，无机械运行部件，增加了设备的可靠性，也极大地减少了运行费用。
3.由于其冷、热两端热阻方便可调，便于控制管壁温度，从而有效地解决设备的露点腐蚀。
4.根据工艺要求，可以进行顺、逆流混合布置，适应较宽的温度范围。
5.系统由众多热管组装而成，各热管之间相互独立，一根或几根热管损坏或失效不影响整个系统的安全运行，只是换热器整体效率会略有降低而已。
4、本装置设计说明
4.1 技术优势
4.1.1 我公司是专业生产热管换热器的厂家，公司三十多年来设计、制造了近千台各种形式的热管换热器，生产装备齐全，检测器具完备，对热管换热器设计、制造积累了丰富的经验。设备的整个制造都在厂内完工，无须外协，能很好地控制设备制造质量。
4.1.2公司为冶金高炉热风炉设计配套了若干台热管换热器，产品遍步全国各大、中型企业，对300～3200M3高炉配套的热管预热器为数众多，具体业绩见业绩表摘要。因而对热管换热器在300～3200M3高炉的设计和运用掌握了许多关键数据，积累了丰富的经验，完全能保证设备运行后一次性达到技术指标。
4.1.3 我们自行开发了冶金热风炉系统热管换热器设计软件，而且经过大量工厂应用的实践考验，通过掌握的许多关键数据，再进行反复修正有关系数，因此设计的公式可靠，与实际运行结果非常吻合，误差小于2％ 。
4.1.4 我公司还针对热管换热器非标特点，为控制制造质量，制定了自己的企业标准，编制了详细的热管换热器制造、检验、现场安装、调试等规范，保证合格的产品。
4.1.5此次贵公司热管式烟气-煤气换热器，我们极为重视，对设备进行了优化设计，设备性能优越，质量保证。
4.2 热工设计特点：
在设计方法上，常规整体设计法，不能计算各排热管管内蒸汽温度，因而无法准确调整热管冷热两侧翅片面积比，不可能有效防止热管超温和结露。为此，本设计采用“离散型”逐排计算法，可以准确计算和调整各排热管相应的管壁温度。
离散型逐排设计法的关键是逐排温度的确定。利用计算机首先计算物性参数和传热系数，再计算各排热管传热量，最后求得各排热管进出口温度。在逐排计算中，前一排热管出口温度就是下一排热管的进口温度。每一排热管进出口温度的计算平均值定为该排热管的定性温度。为了减少计算误差，采用迭代法进行计算。
本设计法可根据露点，调整热管烟气侧管壁温度。如果热管的管壁温度低于烟气酸露点温度，金属壁面就会出现结露，产生酸露点腐蚀和灰堵。在保持热管加热端翅片面积的基础上，减少热管冷却端放热面积，可以提高热管管壁温度，使其提高到烟气酸露点温度以上。根据原有各排热管管壁温度与给定的控制壁温TW进行比较，可以确定需调整热管面积的排数ZC，计算出各排热管冷却端有效翅片长度LC(N)。本台设备，经计算无需要调整热管的翅片面积，能保证各排热管管壁温度在350℃工况下能达到或超过200℃（煤气进口温度为常温20℃时），当烟气进口温度为200℃时，烟气侧最低壁温为126℃，从而可以超过烟气酸露点温度，使其避免烟气酸露点腐蚀。确保换热器能够长寿命工作。
我们的设计软件是自行开发的，而且经过大量工厂应用的实践考验，再进行反复修正有关系数，因此设计的公式可靠，与实际运行结果非常吻合，误差小于3%。
我们开发的设计软件，经过了大量的实践考验，进行了多次的修正已十分完善。例如：气流合理流速的选择，既要考虑烟气或荒煤气的自吹灰作用，不能太低，又要防止气流阻力过高，不能过大；热管管束内的液体充装量，过少不能保证热管可靠的循环，过多循环效率下降，需要给出一个合理的充装量等等参数，我们都已经有了大量的经验数据，这一点对预热器能否达到设计指标至关重要。
马钢、南昌钢厂、川威等高炉热风炉采用了上述离散型设计法设计，设备运行结果均能够达到用户要求。在此基础上，本次指标设计，又进行了优化设计，可以确保设备能够高效安全运行。
5、设备质量保证措施
5.1、保证设备长寿命的措施
① 尽量提高热管管壁温度，热管正常工况下不会腐蚀。
② 热管基管采用3mm厚壁管，延长管壁的磨蚀年限。
③ 热管制造过程中，对管内外壁采用我们研制的配方进行钝化成膜处理，设备运行寿命大于6年。
④ 热管冷凝段留有100mm长度的预留段，以防设备长期运行后H2等不凝性气体的产生，保证设备长期稳定高效运行。 | |
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