氟塑料換熱器換熱管束選型設(shè)計(jì)手冊(cè).doc

關(guān)于氟塑料煙氣換熱器換熱管規(guī)格選擇的簡(jiǎn)要說(shuō)明氟塑料軟管作為氟塑料煙氣換熱器的換熱面，在承受內(nèi)部水壓、外部煙氣高溫、沖刷的苛刻條件下運(yùn)行，其安全性直接影響到換熱器的可靠性。在氟塑料原料與加工工藝選定的前提下，換熱管的規(guī)格選擇是影響其自身安全性的重要因素。一、 管徑的選擇1. 安全性安全的氟塑料煙氣換熱器換熱管規(guī)格選擇原則：壁厚值不得小于管外徑值的1/10對(duì)于相同材質(zhì)及品質(zhì)的換熱管，同等壓力、溫度條件下，若管徑相同，壁厚越大越安全；若壁厚相同，管徑越小管子越安全。用于衡量換熱管安全性及推算壽命的可量化指標(biāo)為環(huán)向應(yīng)力值，其計(jì)算公式及分析如下：環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式：S環(huán)向應(yīng)力，MPaP管內(nèi)壓力，MPaD外徑，mmt壁厚，mm壓力管道環(huán)向應(yīng)力計(jì)算表外徑壁厚管內(nèi)壓力安全系數(shù)環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力 安全校核值DtPS運(yùn)行S校核mmmmMPaMPaMPa70.600.522.675.3370.650.522.444.8870.700.522.254.5080.700.522.615.2180.750.522.424.8380.800.522.254.50101.000.522.254.50101.100.522.024.05101.200.521.833.67121.000.522.755.50141.000.523.256.50141.200.522.675.33141.300.522.444.88141.400.522.254.50不同規(guī)格壓力管環(huán)向應(yīng)力對(duì)比表外徑壁厚環(huán)向應(yīng)力環(huán)向應(yīng)力 安全校核值備注對(duì)比DTS運(yùn)行S校核mmMmMPaMPa80.802.254.5安全100%101.00141.40121.002.755.50風(fēng)險(xiǎn)122%141.003.256.50144%注：*運(yùn)行值是指管子在實(shí)際工況下（0.5MPa管內(nèi)水壓）所受到的環(huán)向應(yīng)力，該值越低熱力管的安全性能越高，該值與材質(zhì)無(wú)關(guān)；*安全校核值是指按標(biāo)準(zhǔn)外推法，以2倍的安全系數(shù)計(jì)算得到使用壽命為20年以上的安全保證值，安全校核值越低，熱力管的安全性能越高，該值與材質(zhì)無(wú)關(guān)；*標(biāo)準(zhǔn)外推法即用高溫下管材在較短時(shí)間的靜液壓力破壞試驗(yàn)結(jié)果來(lái)外推幾十年或更長(zhǎng)時(shí)間下管材材料抵抗靜液壓力的能力；*爆破值是指管子能夠耐受的最大應(yīng)力值，該值為試驗(yàn)值。不光與外徑與壁厚相關(guān)還受材料性能，管材加工工藝影響，該值越大證明管材耐壓能力越強(qiáng)，換熱管越安全，該值與材質(zhì)自身性能密切相關(guān)；*當(dāng)爆破值大于安全校核值時(shí)，換熱管可以安全使用到設(shè)定年限20年。*一般情況下，管徑增加壁厚也應(yīng)相應(yīng)增厚，如管徑增加而壁厚維持不變，則管子的安全性會(huì)大幅降低。背景及建議:1）鑒于應(yīng)用于煙氣換熱的氟塑料管暫無(wú)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可供執(zhí)行，故參照GB/T 6111-2003流體輸送用熱塑料管材耐壓試驗(yàn)方法中的要求及方法，結(jié)合氟塑料煙氣換熱器運(yùn)行條件，要求測(cè)試條件：0.5MPa，150，檢測(cè)時(shí)間165小時(shí)，爆破值不小于0.5MPa。2）在以外推法計(jì)算安全壽命20年的前提下（S校核=4.5MPa），當(dāng)管徑確定后，可以計(jì)算得出壁厚的最小值。3）結(jié)論：基于以上，安全的氟塑料煙氣換熱器換熱管規(guī)格選擇原則：壁厚值不得小于管外徑值的1/10例如：8x0.8mm、10x1mm、12x1.2mm、14x1.4mm2. 經(jīng)濟(jì)性其他邊界條件相同時(shí)，換熱器的管徑越小氣側(cè)阻力越小，系統(tǒng)電耗越低。以1000MW機(jī)組MGGH系統(tǒng)為例： 管徑由14mm調(diào)整為10mm后，氣側(cè)阻力降低約340Pa，每臺(tái)爐引風(fēng)機(jī)電耗降低約350 Kw，運(yùn)行費(fèi)用差異巨大。華能威海6號(hào)機(jī)組低壓省煤器（氟塑料）與暖風(fēng)器聯(lián)合系統(tǒng)采用氟塑料換熱器，換熱管規(guī)格8x0.75mm，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)煙氣側(cè)阻力240Pa。國(guó)電北侖第一發(fā)電廠2x600MW機(jī)組氟塑料MGGH換熱管規(guī)格10x1mm，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)煙氣側(cè)阻力降溫段+升溫段500Pa。3. 除塵效率氟塑料換熱器具備較強(qiáng)的粉塵攔截與去除效率，管徑越小除塵效率越高即越環(huán)保。依據(jù)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)測(cè)值，換熱管規(guī)格8x0.75mm的粉塵去除效率比10x1mm提高約10%。小結(jié)：小管徑換熱管具有更安全、更節(jié)能、更環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。二、 小管徑受到的限制1. 小管徑的選擇受到加工工藝的限制氟塑料換熱器的管板連接方式通常有脹接和焊接兩種，不論是脹接還是焊接，越小的管徑都越難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。2. 小管徑的選擇受到可靠性要求的限制由于換熱管處于煙氣的沖刷下運(yùn)行，從換熱管自身抗磨損的安全性考慮，越小的壁厚磨損泄漏的風(fēng)險(xiǎn)越大，因而在管徑選擇時(shí)需同時(shí)兼顧壁厚的絕對(duì)值與環(huán)向應(yīng)力的安全校核值。三、 合理管徑的選擇相同規(guī)格的換熱管，如果材料及加工工藝不同其爆破環(huán)向應(yīng)力值差異很大。即材料自身高溫下的機(jī)械性能越好的、越致密的、耐候性越好的換熱管在高溫下的機(jī)械性能越好，其爆破值更高，更安全。在選擇換熱管規(guī)格時(shí)應(yīng)區(qū)別對(duì)待不同材質(zhì)的管材，依據(jù)每種管材的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算值與爆破值選擇安全的換熱管規(guī)格。氟塑料換熱器常用的換熱管材質(zhì)按照其高溫下的機(jī)械性能由高向低的排序依次為：PFA改性PTFEPTFE