.吴洪勋1,张瑞2,蔡祥义2(1.山东省冶金设计院,山东济南250014;2.济南锅炉集团公司,山东济南250023)
随着国家对环境污染治理力度的加大,碱回收锅炉越来越受到造纸企业的青睐。碱回收锅炉是一种新型环保锅炉,纸桨厂蒸煮(碱法蒸煮)洗涤后的废液(黑液),经蒸发浓缩后作为锅炉的燃料,喷入炉内燃烧,一方面焚烧掉废物,另一方面有效地进行碱回收,既解决了黑液对环境的污染问题又提高了经济性和安全性。但是由于锅炉燃烧黑液产生大量高含尘的烟气,所以其尾部受热面积灰严重。要解决这个问题,受热面外部工况的设计就十分关键,过去传统的碱回收锅炉为解决以上问题而采用了板式结构,但其运行的可靠性较差,加热温度受到限制。于是我们在一台碱回收锅炉的尾部受热面采用了插件管式结构的空气预热器,设置了合理的结构参数,经过运行考验,证明其性能十分优良。
1插件式换热器的结构
插件式换热器就是在换热器的管内插入某种形状的插件,两端点焊在管子上固定。插件有多种形式,实践中以片状插件、Ｙ字形插件和十字形插件为主。为使生产工艺简单,改造工作在碱回收锅炉的空气预热器中使用了片状插件(见图1ａ)。
2碱回收锅炉空气预热器
传统碱回收锅炉空气预热器由无插件钢管作为换热元件,卧式布置,烟气自管外经过,空气管内流动;管束顺列布置,管径为40×1.5,管间距为60～80ｍｍ。由于60～80ｍｍ的管间距较小,故积灰较为严重。为解决这一问题,我们用插件式钢管作为换热元件,由于管子内置金属插件,增大了换热面积,在保持同等换热条件和同样换热空间的情况下,可使管间距增大到100ｍｍ,同时在管排最上部增设一列导灰罩并加设声波吹灰器,这样使空气预热器积灰基本得到控制,同时大大提高了锅炉的热效率。
3插件式换热器
在碱回收锅炉上的应用插件式换热器的换热能力大,可以提高锅炉烟气余热回收利用率、降低耗能,从而被广泛应用在各种领域中,但在碱回收锅炉空气预热器上的应用还不多见。经试验研究,插件式换热器与普通换热器相比,阻力与传热由以下关系:①在层流换热器中,插件和非插件的阻力比为Ｋｈ层≥2.6785;在紊流换热器中,插件和非插件的阻力比为Ｋｈ紊≥1.8511;在过渡流区阻力比为1.8511≤Ｋｈ过≤2.6785;②在紊流状态下,最小热流比Ｋｑ≥1.1035。因此,应当通过计算选取合适的空气流速使空气在管内呈紊流流动,只有这样才能使阻力损失最小、插件式换热器获得较大换热量、达到最佳换热状态。计算证明,在保持同样外部条件下,可使换热量增加10%,因此使用插件式换热器可适当减少换热器体积,减少材料损耗,给空气预热器布置带来方便。
4结束语
本台碱回收锅炉投产后,空气预热器运行正常,排烟温度和热风温度都在正常波动范围内。实践证明,插件式换热器在碱回收锅炉空气预热器上的应用是完全可行的,其前景也是非常广阔的。
