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使用板式换热器时空气要注意什么事项

  • 1)提高炉气侧壁温,防止三氧化硫冷凝。

    三氧化硫露点,其本质为三氧化硫与水汽结合成硫酸蒸气而冷凝成一定浓度的硫酸。在炉气的条件下,如果冷凝成硫酸其w(H2SO4)一般为90%左右,对普通钢材的腐蚀较为严重,所以无论是省煤器还是换热器都需避免炉气中三氧化硫冷凝。

    三氧化硫的露点温度与炉气中的三氧化硫浓度和水蒸气含量有关。炉气中三氧化硫浓度与焙烧条件有关。对于硫铁矿焙烧而言,炉气中的三氧化硫浓度主要与尘的颜色有关,尘色从黑色到棕黑色间(SO3)为0.05%~0.13%,其分压为50~130Pa。

    水蒸气含量与空气的含水和矿的含水有关:若空气温度按30℃,相对湿度按80%计算;矿的含水主要是块矿和尾砂的区别,含水按1.0%~6%计算。由此,可计算炉气中水蒸气分压为4 000~9 000 Pa,在三氧化硫露点图上查得三氧化硫露点温度为190~220℃。当然在三氧化硫露点图上查得的露点温度只能作参考。根据有的厂低压锅炉使用经验数据,压力0.8 MPa(表压)的蒸汽温度为175℃,管壁温度应在185℃左右,这样的低压锅炉只要结构合理也能用4~5年。但在实际设计“板换”时应设法使炉气侧的壁温≥200℃,较为安全。

    如何能提高炉气二氧化硫侧的壁温呢?这就要从换热器的设计中解决。假如,炉气进板式换热器的温度为320℃,出口温度为250℃,空气进口温度为30℃。如果按正常的设计炉气和空气为逆流,那么低温端壁温的平均温度只有(250+30)/2=140℃,这样做不到使炉气侧壁温≥200℃。因此,在设计时采用炉气和空气并流的方式以提高空气进口端炉气侧的壁温,这样平均壁温(320+30)/2=175℃,比逆流设计提高了35℃,但还是<200℃,使用仍然不安全。所以在设计“板换”时,需使炉气侧的给热系数大于空气侧的给热系数,以提高炉气侧壁温。

    设空气侧给热系数为α,炉气侧给热系数为1.5α,并设壁温为t。如果不考虑钢板的热阻和污垢影响,在进口端则有:(t-30)α=(320-t)1.5α,得t=204℃;在出口端,按热平衡计算空气温度约为130℃,则有:(t-130)α=(250-t)1.5α,得t=202℃。如果实际操作中空气温度<130℃,可以在空气侧装副线,使板式换热器空气出口温度≥130℃。

    以上数据说明,采用空气和炉气并流操作,以及设计“板换”炉气侧的给热系数大于空气侧的给热系数,可以使炉气侧壁温高于三氧化硫的露点温度。

    在特殊情况下,例如北方冬天鼓风机出口空气温度可能只有0℃,甚至低于0℃该怎么办?可以设计一个用低压蒸汽加热的空气预热器,先将空气预热到30~40℃,然后再进板式换热器加热,则可确保板式换热器炉气侧壁温高于三氧化硫露点温度。

    2)防止炉气中的尘粘附在板壁上造成堵塞。

    利用锅炉出口或电除尘出口炉气余热,必须考虑尘对换热器的影响。用板式换热器可以较好地解决这一问题,因为带尘气体是自上而下流动,尘也随气流而运动。且尘还有一个重力作用,所以只要不产生冷凝酸,尘就不容易粘附在板壁上。在设计时气体流道还装有加强气体湍流的装置,使尘不易附在壁上。