焙烧炉烟气换热器的设计方案Word格式.docx

1、800Pa5、附属设备：保温水箱，循环水泵，补水箱，控制系统等一、基本概况焙烧炉采用天然气作燃料，烟气中含有的沥青27003500mg/Nm3，粉尘300mg/Nm3，二氧化硫80400 mg/Nm3，要求烟气温度由140160降低到90100。并要求采用换热器将烟气中的热量回收，用来产生洗澡的热水及冬天采暖用热水二、换热器设计1、换热器结构形式确定因沥青烟气降温后会成液态，并且会粘附在换热面上，如果粘附在换热面上的液态沥青不流动，就会附着在换热面上，从而就会使热器失效，因此如何很好的保持液态沥青在换热面上的流动性，成为该换热器能否正常使用的关键。有碳素厂在采用干法工艺（电捕尘法）进行沥青烟气

2、治理合格后，发表作过碳素厂沥青烟气治理系统设计的论文。现摘取部分论述如下：附：沁阳黄河碳素厂所用沥青原料为山东、湖北等地产的中温煤沥青，软化点为60，闪点为197，烯点温度为218。沥青烟气的特点是易粘附，在一定温度之上易燃爆。在沥青烟气的收集、输送及消烟过程中，极易粘着管道及设备表面形成液态至固态沥青。固结后的沥青很难清除掉，往往造成管道堵塞、设备破坏，使系统无法正常运行。从表4数据可以看出粉尘对混合物流动性的影响，当含煤尘比例小于166时，混合物缓慢流动温度为80。沁阳黄河碳索厂沥青烟尘中的含尘比例为182，经试验其混合物缓慢流动的温度为85。参考上述论述，本换热器设计中烟气沥青2700m

3、g,粉尘300mg，含灰比例10%，沥青的缓慢流动温度在7880。因些与烟气接触的换热器壁面温度如能保持在7880便可使凝集的沥青流动，保证换热器的热热能力。本换热器采用一种夹套式换热结构来实现将烟气中的热量回收，产生洗澡及采暖用的热水，其结构如下图：说 明：烟气经过夹套水箱的外壁，将热量传给夹套里的水，使夹套里的水升温到80以上；在夹套水箱里内置了一组换热器，通过循环泵将保温水箱的水送至换热器内加热，将夹套水箱里内水的热量交换出来，从而保证夹套水箱内的水温在80左右；加热的水送至保温水箱，用于洗澡或采暖。具体应用时，循环水泵通过夹套里的水温加上变频器来控制，当夹套水箱内的水温升高较快时（如果

4、热量来不及交换出去，夹套水箱内的水就会沸腾），循环水泵运行加快，从而最大限度的回收烟气中的热量，使夹套水箱内的水温基本为80。也使得结经过换热器的烟气在90100变化。如循环加热的水温超过了70度及以上，那么夹套水箱内的水温便会升高直至沸腾。夹套水箱的出水口便会冒蒸汽，进水口便会进行补水。造成的后果是烟气经过换热器后，温度会达120以上。如果夹套壁面结沥青过多，也可拆取烟道上的盖板，人工进行清理粘附的沥青。2、夹套水箱换热面积的计算（1）烟气可回收的总热量烟气从160降低到100，烟气放出的热量可由下式来计算；Q=CMT 式中 C，烟气的平均比热，取0.24KCal/（Kg）M,烟气质量：35

5、0001.295=45325Kg/hT：温差 160-100=60代入上式得：Q=676822KCal/h，回收热量90%可以利用，故Q有效=609140KCal/h 0.7MW（2）烟气侧换热系数计算从原理图可看出，该换热器烟气侧属于“烟气纵掠平板”的换热，水侧属于“有限空间内垂直平壁夹层”的换热，参考简明传热手册（高等教育出版社 1983年10月第一版），第170页 表3-13，193页图3-13，194页 表3-22相对应的计算公式，进行计算如下：参照标准烟气的物性参数，烟气物性参数如下：定性温度 （160+100）/2=130，运动粘度=24.810-6m2/s, 烟气比热=3.410

6、-2W/（ms），普朗特数Pr=0.68，换热板长 l=1.5m，迎面风速u=8m/s。该换热模式属于纵掠平板，恒定壁温（夹套水温80度），根据表3-13公式：将各参数代入上述各式，求得烟气侧的平均换热系数= 26W/（m2（3）水侧换热系数e水侧属于有限空间自然对流换热，故按照参考简明传热手册194页 表3-22相对应的计算公式来进行e的计算水的物性参数： 定性温度 80，运动粘度=0.365比热=67.4s），普朗特数Pr=2.21 葛拉晓夫准则数： （ =130-80 =50）式中： 体积膨胀系数：K-1 6.3210-4 夹套厚 0.06m 水的导热系数 67.4 水的运动粘度 0.3

7、6510-6m2/sg 重力加速度 9.8 m/s2因将数值代入公式，可求得GrPr=1.1109， 参照表3-22 中计算得e=3209 W/（m（4）夹套壁的总换热系数K平壁的传热热阻由下式表示K 总传热系数 W/（m2A，Aw 表面积，此处A=Aw 1 烟气侧换热系数 rF1 烟气侧污垢系数，0.001（m2）/W 夹套壁厚 0.002m 夹套材料导热系数，夹套采用316L材料，14.3 W/（mrF2 水侧污垢系数，0.0004（m2）/W （硬度不高的自来水）2 水侧换热系数 e=3209 W/（m代入计算得： K=24.8W/（m2（5）夹套水箱壁总面积A1由Q=KAT求出Q=0.

8、7MW） T=130-80=50A=564.5m2考虑沥青的污垢系数没有实验数据，比所参考的燃料油污垢系数大及温度效率，取A=706m2。3、夹套水箱内换热器管束的换热面积计算（1）夹套水箱内换热器管束外侧传热系数K1夹套水箱内换热器管束外侧属于有限空间自然对流换热，故按照参考简明传热手册194页 表3-22相对应的计算公式来进行e的计算所得。其值参考上述计算得 K1=e=3209 W/（m（2）换热器管束侧的传热系数K2换热管束内属于管内强制对流换热，其传热系数按参考简明传热手册166页 续表3-12 紊流，流体加热相对应的计算公式来，计算公式如下：管内水（定性温度60）的物性参数如下： 水

9、的导热系数： 65.9 水的运动粘度： 0.365Pr 水的普朗特数：2.98D 传热管的当量直径：0.025 m将上述数值代入上述公式，可得出K2=5585W/（m2） （3）夹套水箱换热管束的总换热系数K夹套水箱换热管束是采用323，l=0.8m的无缝管作换热单元，按圆筒壁来计算总传热系数，公式如下：式中: l=0.8m ri=0.0105m k2=5585W/（m2rF1=0.0004（m2）/W ro=0.0125m=56.7W/（m rF1=0.0004（m2K1=3209 W/（m代入得：K=840 W/（4）换热管束的总面积A2 K=840W/（m2T=80-60=20（采暖时70送出，50回水）代入求得A2=41.7m2,，取富裕量20%，取A2=52.2m2。三、外形尺寸并换热器由四个单元组合而成，组合后尺寸为269017006000。每个单元的尺寸如下图：附 图