热管空气予热器在高炉热风炉烟气废热回收中的应用

摘要：热管换热器是一种新型高效换热器，已经广泛应用于冶金行业中的高炉空气及煤气的予热升温、轧钢机加热炉和烧结机等废热回收。 
通过热管换热器将空气予热,用来提高热风炉的风温，从而降低高炉冶炼的成本。本文阐述了空气予器设计及结构特点。
1引言 

钢铁企业作为国民经济的支柱产业，在我国现代化建设中起着重要作用。同时它也是耗能大户，污染大户，能耗占产品成本比例较大，因此钢铁企业节能降耗对其内部和国民经济及环保都具有非常重要的意义。
高炉热风炉排烟废热具有很高的利用价值。一座380M3的高炉，排烟量达到20，000NM3/h,将其排烟温度从350℃降至148℃，可利用的废热达到1349KW，每年回收的废热相当于1432吨标煤。利用回收的废热予热空气，能提高热风炉热燃烧温度，可使高炉供风温度提高，降低炼铁焦化比，提高高炉的利用系数，使生铁产量增加。 

2 空气予热器的设计  

2.1主要热工计算结果  
烟气侧  
体积流量 5.56NM3/S 流 速 8.74M/S 翅化比 8.6  
翅化效率 0.668 对流给热系数 128W/（M2.℃） 
空气侧 
体积流量 3.89NM3/S 流 速 7.02M/S 翅化比 10 
翅化效率 0.85 对流给热系数 112W/（M2.℃） 
空气予热器总供热系数 86W/（M2.℃） 对数平均温差 129℃  
其它参数见下表  
空气予热器性能参数表（排烟148℃）  
Table.preheat air exchangers prefomance parameter 

2.2主要结构参数 
管径Ф 38mm，壁厚 3mm，管长 4500mm，翅片高度 17mm，厚度 1.2mm
管束布置：错排，等边三角形横向节距92mm,纵向节距80mm，空气予热器结构见下图

3、特点 

3.1热管空气予热器传热系高［1］ 
烟气和空气的换热均在热管外表面进行，而且热管外表面经过翅化，增大换热面积，强化传热；把传统空气予热器的交叉流改为纯逆流流动，增大传热温压；其次把烟气的管内流动改为管外流动，使得换热系数得到提高，传热性能优越。此外，其体积小，结构紧凑，降低钢材用量。
3.2热管空气予热器无漏风漏灰现象 
冷热流体间用隔板隔开，使烟气与空气之间无泄漏。同时每根热管完全独立，即使某根或几根损坏或失效，不会影响其它热管工作，不会产生漏风漏灰现象。
3.3防积灰、堵灰、抗腐蚀能力强［2］ 
通过调节热管冷热段表面扩展受热面的大小来调节管壁温度，使之高于烟露点温度或*大腐蚀区，由于壁温高于露点温度，附着热管外表面的积灰呈干燥疏松状态，清灰容易脱落，热管空气予热器烟气流速设定8-10m/s，可以避免堵灰，使磨损大为降低。
3.4隔板与热管之间密封性能好 
在热管上焊一个带有特殊密封结构的密封套环，在密封套内装入柔性石墨密封圈，这种由纯天然石墨制成的流体密封制品。它具有柔性、可压缩性、变形一致性和回弹性。能够被制成各种形状尺寸以适应各种流体密封场合，是一种性能优良的密封材料。 

4、清灰措施 

由于烟气中含有一定量灰尘，设备长期运行会使烟气侧受热面积灰，从而影响设备的传热性能。因此采用声波清灰器进行清灰。气源为压缩空气，这种清灰器对于干性积灰具有较好的清灰效果，而且气量消耗少，日常检修量少。高效能声波清灰器的原理是将一定强度的声波送入运行中的换热器体内的各种可能积灰结渣的空间区域，通过声能量的作用，使这些区域中的空气分子与粉尘颗粒产生振荡，破坏和阻止粉尘粒子在换热器表面或粒子之间的结合，始终处于悬浮流化状态，以便在烟气和重力作用下将其带走。

5、结论 

通过一年多的运行证明采用热管空气予热器对380M3高炉热风炉排烟废热进行回收，在技术上是可行的，经济效益显著。这种空气予热器在钢铁行业中的低温废热回收领域内具有独特的应用前景。