工业炉热工与设备第五单元解读.ppt

基本传热特性 (3)壁面温度 增大空气侧的给热系数或将预热器采用顺流布置 ，可以增大 从而使壁面温度降低，以保证壁温在金属材料允许的工作温度范围内。一般来说，在烟气进口处的几排管子的工作温度最高。设计时需要通过壁温的核算，采取具体的防止超过金属材料允许的工作温度的措施，或将高温段的若干排管子采用耐热合金钢制作。 空预器是按工业炉在额定热负荷时的烟气量和空气量设计的。在设计的传热面积F下将空气预热到要求的温度。在实际运转中，当热负荷变化时，相应地烟气量和空气量也会发生变化。当热负荷降低时，烟气及空气的流量减小，流过预热器的流速降低，两侧的对流给热系数减小，总传热系数K随之降低，但是，由于传热面积F不变，随着热负荷降低，预热器的热回收率反而提高，预热空气温度也有所升高。 也 基本传热特性（4）预热空气温度与热负荷的关系 铸造式预热器 由铸铁或铸钢制成的预热器比普通钢可耐更高的温度，铸钢还对含硫高的烟气具有较好的耐蚀性。因此，铸造式空气预热器国外在60年代发展较快，我国目前仍被广泛地应用着。铸造式预热器是先铸出传热管元件，再根据需要，将它装配成由不同根传热管组成的预热器单元体，构成单元体式预热器。所以，它的组装比较灵活、方便。并且，在铸造传热管构件时，可以直接在传热面上铸出各种形状的凸翅，以增强传热，使预热器的结构较为紧凑。根据传热管的不同结构，铸造式预热器有不同的型式。 针状换热器和片状换热器,这两种换热器十分相似，都是管状换热器的一种发展。即在扁形的铸管外面和内面铸有许多凸起的针或翅片，这样在体积基本不增加的情况下，热交换面积增大，因此传热效率提高。其单管的构造分别见右、下图。 针状换热器 片状换热器 针片式预热器的传热系数比管式预热器要高，以基面为基准的传热系数可达50～ 100W／(m2·℃)。但是，传热管铸造的成品率较低，端部法兰连接处的加工量较大，装配技术要求较高。并且，它的耐热冲击的能力弱，烟气侧积灰后清理困难，会使阻力增加，传热性能下降。 翅片式预热器克服针片式预热器气密性差的缺点，采用带钢板焊接的箱体结构。预热器的传热元件仍由铸管构成，管面上的凸翅铸成翅片状。管内空气侧的翅片为轴向布置，管外烟气侧的翅片为径向排列，以减少积灰和阻力。 特点是在传热管的两端有2.5～3.5mm厚的钢板制成的胀圈，在浇铸时与传热管铸成一个整体。在组装成预热器时，利用钢板便于焊接的优点，采用焊接的结构，可以保证良好的气密性。同时，胀圈可以吸收各管之间因热膨胀不同而产生的相对移动。并且，当需要更换预热器管组内某一根传热管时，可切割开胀圈的焊缝，将管子抽出。 陶质换热器 陶质换热器不受这个空气预热温度限制，可以把空气顶热到800~1100℃。寿命一般比金属换热器长。缺点是体积大，气密性差，新砌的漏气量在10%~12%。操作过程中增加到30%~40%。由于漏风，换热器内废气与空气的流速不能太大，烟气流速0.3~2m/s，空气1~2m/s。陶质换热器是用耐火黏土制的异型砖构成，它的热阻比金属换热器大得多，综合给热系数只有3.5~12 W/(m2 ℃ )。 碳化硅导热性好，耐火度、抗渣性、耐急冷急热性都很好，是比较理想的换热器壁材料，但是价格太高因而限制了它的广泛应用。 陶质换热器的型式有管式和方孔式两种。 陶质预热器如果能够克服气密性差和传热性能低的两个缺点，作为高温换热装置是非常有发展前途的。这一方面要开发导热性能好，热强度高，耐温度急变和热膨胀小的陶质材料；另一方面是研究新型的陶土预热器的结构，解决气密性问题。一些小型的陶土预热器的结构也向模仿金属预热器的结构方向发展，分别有管式、板式、紧凑式等。 蓄热式换热器 蓄热室可以把空气或煤气预热到更高的温度(1000℃以上)，但是传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在工业炉上的应用。 新型蓄热室采用陶瓷小球或蜂窝体作为蓄热体，其比表面积高达200~300m2/m3，比老式格子砖大几十倍（10~40m2/m3），因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积大为缩小。热效率大幅提高至80%~90%左右，助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上，而排出的烟气温度可降低至200℃以下，接近烟气的露点温度。 HTAC 单预热加热炉 HTAC 双预热原理图 蜂窝体 HTAC 排烟系统图 燃烧稳定。传统扩散燃烧的稳定是依赖于火焰传播速度与气流速度的平衡，以及高温热源的传热保证；在高温空气条件下，只要燃料扩散、混合，燃烧会自动实现。如果稀释空气的温度高于燃料自燃温度，燃料亦会自