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    熱管式換熱器在煙氣脫白中的必要性與實施方案
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    目前國內絕大多數燃煤電廠或是其它化工行業的煙氣在排放前大都進行了濕法脫硫,溫度降至45℃~55℃,此時的煙氣通常是飽和濕煙氣,煙氣中含有大量水蒸汽,水蒸汽中含有較多的溶解性鹽、SO3、凝膠粉塵、微塵等(都是霧霾的主要成分)。如果煙氣由煙囪直接排出,進入溫度較低的環境空氣中,由于環境空氣的飽和濕度比較低,在煙氣溫度降低過程中,煙氣中的水蒸汽會凝結形成濕煙羽。造成對大氣的不僅是視覺的而且是實質上污染。采用的脫硫方法為濕式石灰石—石膏法煙氣脫硫技術,90%以上的國內外火電廠脫硫技術均采用此種方法,在該工藝中,選擇既經濟又高效可靠的煙氣換熱裝置是脫硫工藝中的關鍵環節,利用未脫硫的高溫煙氣通過換熱器去加熱脫硫后的凈煙氣,使凈煙氣從40℃被加熱到提升煙氣的抬升高度。利用脫硫換熱器既可以回收高溫煙氣的熱量、節省能源,又可以確保脫硫塔的正常工作、減少水消耗,同時提高脫硫塔的脫硫效率、降低對大氣的二次污染。

    1、在原煙道上安裝整體式熱管換熱器,吸收原煙氣熱量。通過降低原煙道的溫度吸收熱能,進口煙氣溫度降低50℃,即將160℃脫硫塔進口煙氣降至110℃。大大減少了脫硫塔內的水汽蒸發熱,初步從源頭上減少水汽的生成量,由于原脫硫系統的吸收反應跟煙氣的溫度有關系,溫度越低對脫硫的吸收效率越有利,即降溫的同時能夠提升了脫硫塔的反應效率。


    2、通過脫硫、除霧、除塵冷凝出來的煙氣,溫度降至50℃,此時的煙氣通常是飽和濕煙氣,需要整體式熱管換熱器再次加熱升溫到85℃以上,轉變為蒸汽,蒸汽在壓差的作用下上升至放熱段;受管外凈煙氣的冷卻作用,蒸汽冷凝并向外放出汽化潛熱,凈煙氣獲得熱量,冷凝液依靠重力回到受熱段,如此周而復始,原煙氣熱量便傳給凈煙氣,使凈煙氣得到加熱,達到煙氣脫白的效果。


    熱管換熱器的特點,與常規換熱設備相比,熱管技術具有如下的重要特點:

    (1)熱管換熱設備較常規換熱設備更安全、可靠,可長期連續運行。常規換熱設備一般都是間壁換熱,冷、熱流體分別在器壁的兩側流過,如管壁或器壁有泄漏,則將造成停產損失。由熱管組成的換熱設備,是二次間壁換熱,即熱流體要通過熱管的蒸發段和冷凝段管壁才能傳到冷流體,而熱管一般不可能在蒸發段和冷凝段同時破壞,所以大大增強了設備運行的可靠性;


    (2)傳熱效率高,熱管的冷、熱側均可根據需要采用纏繞翅片來增加傳熱面積;


    (3)有效地避免冷、熱流體的串流,每根熱管都是相對獨立的密閉單元,冷、熱流體均在管外流動,并由中間密封結構將冷、熱流體完全隔開;


    (4)有效的防止露點腐蝕,通過調整熱管根數或調整熱管冷熱側的傳熱面積比,使熱管壁溫提高到露點溫度以上;


    (5)有效的防止積灰,換熱器設計時能夠采用變截面形式,確保流體通過熱管換熱器時等流速流動,達到自清灰的目的;


    (6)無任何轉動部件,沒有附加動力消耗,不需要經常更換元件,即使有部分元件損壞,也不影響正常生產;


    (7)單根熱管的損壞不影響其它的熱管,同時對整體換熱效果的影響也可忽略不記。

    結構形式特點:


    (1)中間管板的密封


    熱管換熱器中中孔板是分隔原煙氣與凈煙氣的隔板,不使原煙氣與凈煙氣串流,其密封性要求較高。設計時采用密封圈和錐面線密封對原煙氣與凈煙氣加以雙重密封,確保密封的可靠性。為了確保熱管在運行中熱膨脹及振動引起的密封破壞,確保中孔板的嚴格密封,在每根熱管的頂部(或底部)用彈簧對熱管進行壓緊(或拉緊),確保萬無一失。

    (2)熱管的熱膨脹


    熱管換熱器中每根熱管只有一個固定點,該固定點在中孔板處,其兩端均可自由膨脹,因此熱管的膨脹不會對換熱器產生危害。


    合理的管排布置與靈活的清灰方式


    考慮到整個脫硫系統中煙氣的含塵量較高,在設備中,為提高傳熱效率,熱管仍采用錯排形式,但管外纏繞的翅片采用了大螺距、低翅高形式。為考慮清灰,設備內按一定間距布置了若干組吹灰管束,并且配備激波或聲波吹灰器接口。同時,在換熱器的冷、熱流體通道中每隔4-6排管排便留出人行通道,必要時可采取人工進入徹底清灰,也利于設備的內部維護。設備底部和中部均留有排污口和排液口,方便清灰處理和及時排污。另一方面選擇合適的煙氣流動速度,達到自清灰性能。一般說來,能使熱管具有自清灰性能的風速范圍是8-12m/s,在滿足煙氣阻力降的要求下,煙氣流速控制在9-10m/s之間,說明該設備在正常運行時,能達到自清灰的作用。


    多種布置形式:


    (1)立式熱管GGH,原煙氣、凈煙氣分別在換熱器的下部煙道和上部煙道,采用逆流布置,實現冷、熱流體的熱交換。


    (2)斜置式熱管GGH,原煙氣、凈煙氣分別在換熱器的左下部煙道和右上部煙道,采用逆流布置,實現冷、熱流體的熱交換。這里,熱管采取傾斜放置,這種布置形式更有利于清灰處理。


    熱管元件單根獨立,安裝方便,操作和維護簡單,布置靈活,無須任何備品備件和運行費用;冷、熱側換熱管管外均采用高頻焊接翅片,增大換熱面積,減少了換熱管的數量,同時換熱面作防腐處理,延長使用壽命;由于采用冷、熱側的完全隔絕措施,確保了零泄漏,使得凈煙氣不會受到污染。


    顯然,熱管式換熱器在煙氣脫硫換熱系統中有著顯著的優越性。




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