李可人

達(dá)爾凱陽光（哈爾濱）熱電有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

燃煤鍋爐熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)分析

李可人

達(dá)爾凱陽光（哈爾濱）熱電有限公司 黑龍江哈爾濱 150000

本篇文章主要針對列管式空氣預(yù)熱器之中所存在的相應(yīng)問題進(jìn)行了闡述，尤其是在介紹熱管技術(shù)發(fā)展情況、熱管工作基礎(chǔ)等方面，來對于燃煤鍋爐自身的熱管式空氣預(yù)熱器相對于以往傳統(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器優(yōu)勢進(jìn)行了分析，同時結(jié)合了相關(guān)的工程實(shí)例，全面深入的闡述了燃煤鍋爐熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)的關(guān)鍵所在，以期為我國的燃煤鍋爐熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鏈詞】熱管;換熱器;空氣預(yù)熱器

鍋爐空氣預(yù)熱器所安裝的位置，處在鍋爐煙道的低溫段位置，該預(yù)熱器實(shí)際上就是對于排煙的余熱來對于進(jìn)入到錄讓內(nèi)部的助燃空氣進(jìn)行預(yù)加熱，促使空氣在未燃燒的情況下就達(dá)到一個良好的燃燒狀態(tài)下，這對于提升爐膛溫度、鍋爐熱效率、降低燃煤使用量等方面來說，起到了至關(guān)重要的作用。該空氣預(yù)熱器本身主要是屬于氣型換熱器。下文主要針對燃煤鍋爐熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)進(jìn)行了全面詳細(xì)的分析。

1.傳統(tǒng)列管式空氣預(yù)熱器存在的問題

在運(yùn)行的過程中，列管式預(yù)熱器是具體工作原理主要是熱氣從管道內(nèi)部縱向通過之后，空氣會從管道的外部通過，在這期間，熱氣和空氣直接通過管壁來達(dá)到換熱的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了針對空氣進(jìn)行加熱處理的目。在實(shí)際使用的過程中，預(yù)熱器運(yùn)行期間存在著以下幾個方面的問題：

1.1 漏風(fēng)

當(dāng)管子在長期使用的過程中被煙塵所磨穿或者被嚴(yán)重腐蝕之后，就會出現(xiàn)漏風(fēng)的情況，這直接導(dǎo)致大量的空氣流入到煙氣之中，對于整個鍋爐本身的安全性、經(jīng)濟(jì)性來說，帶來了直接影響。

l)使送風(fēng)引風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大，電耗加大。

2)由于煙氣中混人空氣，使得煙溫降低，空氣預(yù)熱效果降低，鍋爐效率下降，燃煤量增加。

3)當(dāng)漏風(fēng)嚴(yán)重時，燃燒所需空氣量不夠，影響鍋爐出力，進(jìn)而影響生產(chǎn)。

1.2 腐蝕

由于煙氣本身是直接在管內(nèi)進(jìn)行流動，并且持續(xù)不斷的向外傳熱，這也就導(dǎo)致煙氣管道的每個管子方向的管壁溫度有著一定的差異性。如此一來，部分管子始終處在最大腐蝕溫度條件之下，長時間之后必然導(dǎo)致管壁穿孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

1.3 黏性堵灰

工作在煙道低溫段的空氣預(yù)熱器堵灰與腐蝕是密切相關(guān)的。在酸露點(diǎn)以下工作的管子由于硫酸結(jié)露，產(chǎn)生翁灰現(xiàn)象。傳統(tǒng)列管式空氣預(yù)熱器由于每根管子兩端的管壁溫度差別大，很難避開酸露點(diǎn)，致使腐蝕嚴(yán)重，黏性堵灰也很嚴(yán)重且清理很困難。

2.熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)分析

2.1 熱管技術(shù)發(fā)展概況

1968 年，美國第1次成功地將熱管技術(shù)應(yīng)用于航天器及高空航空器熱控制。20世紀(jì)80年代初，美國又制造出第1只低成本熱管，使熱管技術(shù)從“天”上轉(zhuǎn)到“地”上，熱管制造成本的降低，使該技術(shù)應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。中國從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行用于航空航天領(lǐng)域的熱管技術(shù)的理論研究和試驗(yàn)，并日益廣泛地用于節(jié)能換熱等領(lǐng)域。

2.2 熱管工作原理

熱管的典型結(jié)構(gòu)見圖1，它由管殼、毛細(xì)多孔材料(吸液芯)和蒸氣腔(蒸氣通道)所組成。從傳熱狀況看，熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段、絕熱段、冷凝段3部分。工作時，蒸發(fā)段因受熱而使毛細(xì)材料中的工作液體(工作介質(zhì))蒸發(fā)，蒸氣流向冷凝段，在這里受到冷卻使蒸氣凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)，熱量由熱管的一端傳至另一端。由于汽化潛熱大，所以在極小的溫差下就能把大量的熱量從熱管的蒸發(fā)段傳至冷凝段。熱管幾乎是在等溫狀態(tài)下傳遞熱量，導(dǎo)熱速度快。實(shí)驗(yàn)表明，1根長為0．6m、直徑為13mm、質(zhì)量為0．34kg的熱管，在10℃工作溫度下輸送20W的能量，其溫降僅為0．5℃。而輸送同等能量的同樣長的實(shí)心銅棒質(zhì)量為0．7kg，兩端溫差竟高達(dá)70℃。絕熱段作為蒸氣通道的不工作部分不承擔(dān)傳熱任務(wù)，而是為了分開冷、熱源并使熱管能適應(yīng)某種布置方式而設(shè)置的比叼。

當(dāng)熱管在地面上應(yīng)用時，只要將熱管傾斜放置，加熱段在下，冷卻段在上，便可利用重力來幫助凝液回流，這樣對吸液芯的要求大大降低。當(dāng)熱管與水平方向傾角達(dá)到某值時，就可以不加吸液芯，完全依靠重力回流液體，這種熱管稱為重力熱管(或稱熱虹吸管)。重力熱管結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，適用于節(jié)能工程中。

2.3 熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)特點(diǎn)

1)熱管式空氣預(yù)熱器能徹底解決漏風(fēng)問題。

依據(jù)熱管換熱器本身的具體運(yùn)行原理以及工作方式來看，采取熱管方案的形式，能夠切實(shí)有效的解決其中所呈現(xiàn)出的漏風(fēng)問題。而之所以能夠起到良好效果，就是由于在實(shí)際工作運(yùn)行期間其中的冷熱介質(zhì)之間被嚴(yán)格的隔開，即便是在這一過程中熱管本身被煙氣所磨穿，那么也僅僅只能夠?qū)е聼峁苁У默F(xiàn)象出現(xiàn)，但另外一端的熱管在這期間會依然處在一個完好的狀態(tài)之下，避免了外部空氣進(jìn)入到管道內(nèi)部影響煙氣的可能性，所以，該方案有效的解決了漏風(fēng)問題。

2)熱管方案可以減輕腐蝕及控制腐蝕。

熱管本身是等溫傳熱效應(yīng)，也就是管道壁上各個不同的部分溫度基本是相等的，如此以來便可以通過讓熱管只在酸露點(diǎn)以上工作的形式降低腐蝕現(xiàn)象。在壁溫自身的溫度超出酸露點(diǎn)10℃的情況下，可以有效的防止熱面出現(xiàn)受腐蝕的情況。而對于本身處在低溫段之下空氣預(yù)熱器來說，可以采取針對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的方式，來促使在最大腐蝕溫度之下的熱管管壁溫度能夠提升，防止最大腐蝕溫度對于管壁帶來的強(qiáng)烈腐蝕效果，保證熱管的腐蝕速度能夠處在0．2mm/a。如果說能夠使用厚度為2．5mm壁厚的熱管，那么在熱管方案的保護(hù)之下，其工作壽命至少能夠保持在10a左右。

3)熱管方案的使用，能夠最大限度的緩解輕積灰以及堵灰現(xiàn)象，并且在有需要的情況下還可以直接采取避免堵灰的措施。而在該方案本身實(shí)際執(zhí)行的過程中，可以促使熱管本身的管壁溫度超出酸露點(diǎn)，也就是達(dá)到了避免松散性積灰現(xiàn)象出現(xiàn)的目的。

4)熱管式空氣預(yù)熱器換熱效率高，空氣預(yù)熱效果好，節(jié)煤，并且工作穩(wěn)定性好。

3.結(jié)語

綜上所述，熱管式空氣預(yù)熱器在和列管式空氣預(yù)熱器進(jìn)行比較之后，能夠明顯的發(fā)現(xiàn)，熱管式預(yù)熱器所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢有預(yù)熱溫度高、節(jié)省燃料、壽命較長等。特別是熱管式預(yù)熱器能夠良好的解決傳統(tǒng)預(yù)熱器的漏風(fēng)問題、腐蝕問題等，經(jīng)濟(jì)效益提升效果極為明顯。因此，應(yīng)當(dāng)要對于燃煤鍋爐熱管式空氣預(yù)熱器技術(shù)加以廣泛的應(yīng)用，這對于我國的熱能供給行業(yè)起到極大推動作用。

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