焙燒爐煙氣換熱器的設(shè)計方案

焙燒爐煙氣換熱器的設(shè)計方案概述：本換熱器有如下特點：1、承受夾套式換熱器，保持夾套內(nèi)的水溫，以增加分散在換熱面上瀝青的流淌性。2、因承受自然氣燃料，燃燒后有HOSO，為2 2，316L3、煙氣流淌側(cè)的煙道設(shè)有可拆開的煙道蓋板，便于人工去除換熱面上積沉的瀝青。4、設(shè)備參數(shù)：設(shè)備外形尺寸：2800〔寬〕×1800〔高〕×6000〔長〕2800〔寬〕×1800〔高〕拼裝成0.7M〔熱水煙氣計算總阻力：800Pa5、附屬設(shè)備：保溫水箱，循環(huán)水泵，補水箱，把握系統(tǒng)等一、根本概況2700～3500mg/Nm3，300mg/Nm380～400mg/Nm3，要求煙氣溫度由140～16090～100℃。并要求承受換熱器將煙氣中的熱量回收，用來產(chǎn)生洗澡的熱水及冬天采暖用熱水二、換熱器設(shè)計1、換熱器構(gòu)造形式確定因瀝青煙氣降溫后會成液態(tài)，并且會粘附在換熱面上，假設(shè)粘附在換熱面上的液態(tài)瀝青不流淌，就會附著在換熱面上，從而就會使熱器失效，因此如何很好的保持液態(tài)瀝青在換熱面上的流淌性，成為該換熱器能否正常使用的關(guān)鍵。有碳素廠在承受干法工藝〔電捕塵法〕進展瀝青煙氣治理合格后，發(fā)表作過《碳素廠瀝青煙氣治理系統(tǒng)設(shè)計》的論文?，F(xiàn)摘取局部論述如下：附：沁陽黃河碳素廠所用瀝青原料為山東、湖北等地產(chǎn)的中溫煤瀝青，60197218℃。瀝青煙氣的特點是易粘附，在肯定溫度之上易燃爆。在瀝青煙氣的收集、輸送及消煙過程中，極易粘著管道及設(shè)備外表形成液態(tài)至固態(tài)瀝青。固結(jié)后的瀝青很難去除掉，往往造成管道堵塞、設(shè)備破壞，使系統(tǒng)無法正常運行。從表4含塵比例為18．2％，經(jīng)試驗其混合物緩慢流淌的溫度為85℃。比例10%，瀝青的緩慢流淌溫度在78～80℃。因些與煙氣接觸的換熱器壁面溫度如能保持在78～80℃便可使凝集的瀝青流淌，保證換熱器的熱熱力量。本換熱器承受一種夾套式換熱構(gòu)造來實現(xiàn)將煙氣中的熱量回收，產(chǎn)生洗澡及采暖用的熱水，其構(gòu)造如以下圖：說明：煙氣經(jīng)過夾套水箱的外壁，將熱量傳給夾套里的水，使夾套里的水升溫到80℃以上；在夾套水箱里內(nèi)置了一組換熱器，通過循環(huán)泵將保溫水箱的水送至換熱器內(nèi)加熱，將夾套水箱里內(nèi)水的熱量交換出來，從而保證夾套水箱內(nèi)的水溫在80℃左右；加熱的水送至保溫水箱，用于洗澡或采暖。具體應用時，循環(huán)水泵通過夾套里的水溫加上變頻器來把握，當夾套水箱內(nèi)的水溫上升較快時〔假設(shè)熱量來不及交換出去，夾套水箱內(nèi)的水就會沸騰使夾套水箱內(nèi)的水溫根本為80℃。也使得結(jié)經(jīng)過換熱器的煙氣在90～100℃變化。如循環(huán)加熱的水溫超過了70度及以上，那么夾套水箱內(nèi)的水溫便會上升直至沸騰。夾套水箱的出水口便會冒蒸汽，進水口便會進展補水。造成的后果是煙氣經(jīng)過換熱器后，溫度會達120℃以上。假設(shè)夾套壁面結(jié)瀝青過多，也可拆取煙道上的蓋板，人工進展清理粘附的瀝青。2、夾套水箱換熱面積的計算煙氣可回收的總熱量煙氣從160℃降低到100℃，煙氣放出的熱量可由下式來計算；Q=CM△TC，煙氣的平均比熱，取0.24KCal/(Kg·℃)M,煙氣質(zhì)量：35000×1.295=45325Kg/h△T：溫差160-100=60Q =609140KCal/h≈0.7MW有效煙氣側(cè)換熱系數(shù)計算從原理圖可看出，該換熱器煙氣側(cè)屬于“煙氣縱掠平板”的換熱，水側(cè)屬于“有限空間內(nèi)垂直平壁夾層”的換熱，參考《簡明傳熱手冊》1983年10月第一版1703-13，193頁圖3-13，194頁表3-22相對應的計算公式，進展計算如下：參照標準煙氣的物性參數(shù)，煙氣物性參數(shù)如下：氣比熱λ=3.4×10-2W/(m·s)，普朗特數(shù)Pr=0.68，換熱板長l=1.5m，迎面風速u=8m/s?！拊摀Q熱模式屬于縱掠平板，恒定壁溫〔度公式：Nu0.037Re45Pr13x xuxRe Nu xx 將各參數(shù)代入上述各式，求得煙氣側(cè)的平均換熱系數(shù)=26W/〔m2·℃)水側(cè)換熱系數(shù)λe1943-22相對應的計算公式來進展λe的計算水的物性參數(shù)： 定性溫度80℃，運動粘度ν=0.365×10-6m2/s,Pr=2.21

Gr

w1

t w2

〔tw1tw2

=130-80=50〕2式中：β體積膨脹系數(shù)：K-1 6.32×10-4δ0.06m*67.4×10-2W/(m·℃)ν水的運動粘度0.365×10-6m2/sg 重力加速度9.8m/s2Gr·Pr=1.1×109參照表3-22中0.046e

13計算得λe=3209W/(m·℃)夾套壁的總換熱系數(shù)K平壁的傳熱熱阻由下式表示1 11 1 r r KA A w 1

F1

F2 2式中：K 總傳熱系數(shù)W/(m2·℃)w A，A外表積，此處w 1α煙氣側(cè)換熱系數(shù)=26W/〔m2·℃)r煙氣側(cè)污垢系數(shù)，0.001〔m2·℃)/Wδ夾套壁厚0.002m1*316L材料，14.3W/(m·℃)2Α水側(cè)換熱系數(shù)λe=3209W/(m·℃)K=24.8W/(m2·℃)2夾套水箱壁總面積A1由Q=KA△T求出Q=0.7MW K=24.8W/(m2·℃) △T=130-80=50A=564.5m2考慮瀝青的污垢系數(shù)沒有試驗數(shù)據(jù)，比所參考的燃料油污垢系數(shù)大及溫度效率，取A=706m2。3、夾套水箱內(nèi)換熱器管束的換熱面積計算夾套水箱內(nèi)換熱器管束外側(cè)傳熱系數(shù)K1夾套水箱內(nèi)換熱器管束外側(cè)屬于有限空間自然對流換熱，故依據(jù)參194頁表3-22相對應的計算公式來進展λe的計算所K1=λe=3209W/(m·℃)換熱器管束側(cè)的傳熱系數(shù)K2換熱管束內(nèi)屬于管內(nèi)強制對流換熱，其傳熱系數(shù)按參考《簡明傳熱手冊》1663-12紊流，流體加熱相對應的計算公式來，計算公式如下：D uDNu

Nu0.023Re0.8Pr0.4 Re 管內(nèi)水〔定性溫度60℃〕的物性參數(shù)如下：*水的導熱系數(shù)：65.9×10-2W/(m·℃)ν水的運動粘度：0.365×10-6m2/sPr 水的普朗特數(shù)：2.98D 傳熱管的當量直徑：0.025mK2=5585W/(m2·℃)夾套水箱換熱管束的總換熱系數(shù)K的無縫管作換熱單元，按圓筒壁來計算總傳熱系數(shù)，公式如下：1 1 1

rr 1KA

F1

rkoi2lrk r r oii2 i o o1i式中: l=0.8m k2=5585W/(m2·℃)rF1=0.0004(m2·℃)/W ro=0.0125miλ=56.7W/(m·℃) r =0.0004(m2·℃)/WK