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天骥列管式冷凝器(列管式换热器):烟气“脱白”项目中采用热管换热器的优势

浏览次数: 发布日期:2019-08-23 12:00
一、烟气“脱白”原理
 

 

列管式换热器列管式冷凝器搅拌式反应釜专业生产厂家无锡天骥化工设备2019年8月23日讯  2017年11月以后,我国开始对大型的燃煤企业进行停改、整改。对电力、钢铁、水泥、焦化、玻璃等行业要求的超低排放的基础上,更是严格到了不允许烟囱口再有视觉上能看见的“白烟”。于是,消除白烟,已经成为很多燃煤锅炉企业必须要解决的问题。
 
其实,现在企业的排烟都是经过脱硫脱硝除尘以后的烟气,达到了超低排放的标准。视觉上的烟气成分,绝大部分都是因为烟气湿度过大,水蒸气在烟囱口凝结而产生的水雾。因此,想要脱白,第一要降低烟气中水蒸气的含量;第二只要提高排烟的温度,让排放的烟气成为“干烟气”,使得烟气温度冷却到露点温度之前已经在烟囱口扩散开来,就能实现真正的“脱白”目的。另外,不进行烟气“脱白”,冷凝出的水分,也会带出很多脱硫产物:硫酸盐、氯离子、硝酸盐等物质,这些都是形成雾霾的直接因素。
 

列管式冷凝器,搅拌式反应釜,列管式换热器

 
让脱硫塔出口的净烟气升温,成为干烟气,为了实现这个目标,如果再消耗能源,来给排烟升温,显然是最不经济方法,会给企业增加大量的能源消耗,顺便还会给环境增加更多的污染源。我企业根据工况现场实际勘查发现,在脱硫脱硝的工艺上,烟气温度有200℃以上,而除尘之前后也有160℃以上。大家可以利用这些热源,给脱硫塔出口的净烟气升温,所以大家采用气—气热管换热设备(热管空预器),让前端的高温烟气来加热后端的低温烟气,来实现“脱白”的目的。
 
二、热管换热器的原理及特点
 
2.1、热管换热原件的换热原理
 

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热管组成:外部翅片,用来增大换热面积。中间一般为无缝钢管,管内有导热工质。无缝钢管充液后抽真空,再密封。确保管内为负压。这样使得管内的导热工质受热更容易气化。
 
热管的工作机理:一般大家热管都是竖直放,高温流体从管下半部通过,低温流体从管上半部通过。高低温流体之间大家用孔板隔开,缝隙用焊条密封。这样确保了高低流体不会混合。高温流体从管下半部通过,管内的工质受热以后,气化吸热。管内蒸汽在气压的作用下上升,流到热管的上半部与冷流体隔管传热。管内工质蒸汽遇冷液化,液化工质受重力作用,回流到下方,如此,热管实现了无须外力就可以换热的工作。
 
2.2、热管换热器的特点
 
零能耗,更节能。通过上面换热器的原理,首先可以看到热管换热器换热不需要外力,更节能,运行成本更低。
 
运行稳定,无运动部件,维护方便。热管换热为管内相变传热,设备直接安装在烟道。
 
材质选择灵活。根据生产中烟气防腐防冲刷的要求,大家可以选择任何一种金属材质来做设备。甚至给换热原件喷加防腐图层。在满足工况要求的条件下,让造价更低,更耐用。
 
高低温烟气零串风。因为中间孔板与热管之间大家用满焊。确保不混风,保障了大家脱硫的效果。
 
换热效率高。换热器的蒸发端,冷凝段一体,为一台设备。避免了换热过程中的热量散失。工质可以根据工况设计蒸汽启动温度。避免了工质中存在热量浪费。高效的吸热传热散热性能,保障了低温烟气可以被升温的更高。脱白效果就会更好。
 
积灰及灰堵的处理:在烟气含尘,氨气量比较多的工况下,大家在高温烟气入口处加一个挡灰器。还把热管都设计成光管,更不容易沾灰。并且还可以根据工况选择不同的吹灰器,比如,有声波,高压气,高压水,蒸汽吹灰器等。设备下方,留积灰斗,出灰口。设备两侧留清灰门。
 

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热管换热器在烟气脱白中的应用示意图
 
2.3、热管换热器与其他换热器的对比
 
2.3.1 热管换热器与管壳式换热器的对比
 
热管换热器清灰容易。因为热管换热器高低温烟气都是从管外通过。灰尘都积灰在管外。而管壳式换热器,必须有一方烟气走管内,管内堆积灰尘,不方便清洗。
 
列管内堆积灰尘,会增加列管换热器的设备阻力,影响换热效率,降低换热效果。就算采用离线清灰,管内灰尘也非常难以清理,大大降低了列管换热器的使用寿命。
 
热管换热器抗风险能力强,运行安全。热管换热器是由几百上千跟单独换热原件组成。常年使用,设备难免被腐蚀。如果热管换热器有个别元件损坏。它对整个设备的影响是几百或者上千分之一的影响。但是不会造成高低温烟气混风。而管壳式换热器一旦泄露,管外脏烟气就会进入管内,影响净烟气的脱硫效果,拉高净烟气含硫的百分比。整台列管换热器就不可使用。
 
2.3.2热管式换热器与MGGH(热媒烟气加热器)的比较
 

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MGGH(热媒烟气加热器)在烟气脱白中的应用示意图
 
MGGH,蒸发段和冷凝段距离比较远。中间一般用常压水作为传热工质。蒸发冷凝分别为两台换热器。可以做成热管式换热器也可以做成列管式换热器。一般为列管式换热器。蒸发段为热源烟气给水升温,冷凝段为热水给低温烟气升温。这种换热器的优点,是高低温烟气的烟道距离可以较远,(但是还是越近越好,这样导热水散温会少一些)。它与热管式换热器相比,缺点如下:
 
1)换热效率不佳。首先存在两次换热,换热器本身热损失会多。另外用常压水载热,限制了热水温度最多为96℃左右。后端的净烟气升温以后的最高温度也不会超过这个温度。再者载热水在水管内流通过程中热量也会有损失。其实一般设计用MGGH的方案里,把净烟气升温到85℃就很难了。都需要再添加一台热风炉作为辅助热源,才能确保冬季的脱白效果
 
2)MGGH运行成本相对较高。因为载热水循环流动需要水泵带动,需要耗电。
 
3)MGGH需要维护。MGGH都有水泵、阀门、压力表等附件。有运动部件就容易出现故障,需要维护的可能性比较大。
 
4)造价贵。MGGH均由两台换热器+载热工质相关设备组成。需要采购的设备比较多。
 
三、热管换热器在脱白项目上的应用
 
因为热管式换热器本身具备各种优势,从几十年以前,就被广泛应用于高温烟气的余热回收。热管式余热锅炉(热管蒸发器)、热管回收器、热管空预器给各个耗能企业节省了不可估量的能源。到目前的烟气“脱白”,广大用户和环保企业也是非常热衷于选择热管式换热器来实现烟气升温的目标。
 
下边就用两个案例来说明热管换热器在烟气脱白上的应用效果:
 
1、浙江某化工厂,用热管式换热器脱白:
 
1)进入脱硫塔之前的高温:150℃
2)脱硫以后要排放的烟气:58℃
3)烟气体积流量:100000 Nm³/h
 
改造后实际测试数据:
 
1)150℃高温烟气换热后进脱硫塔的温度:100℃
2)58℃位置改造后的温度为:43℃
3)上边43℃烟气被换热器加热以后:95℃(在45米高的烟囱口测量的数据)
 
2、河南某焦化厂1#2#炉项目,用热管式换热器烟气脱白
 
1#炉设计要求:利用焦炉240℃原烟气的余热加热脱硫后60℃的湿烟气到130℃以上
 
具体参数:
 
高温烟气流量 150000Nm³;换热器 进口240℃,出口150℃
低温烟气流量150000Nm³;换热器 进口60 ℃,出口>130℃
 
2#炉设计要求:利用焦炉240℃原烟气的余热加热脱硫后60℃的湿烟气到130℃以上
 
具体参数:
 
高温烟气流量 120000Nm³;换热器 进口240℃,出口150℃
低温烟气流量120000Nm³;换热器 进口60 ℃,出口>130℃

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