热管换热器在干熄焦系统中的应用

zhangguohua

    在干熄焦装置中，950～1050℃的红焦在干熄炉的冷却段与惰性循环气体逆流接触换热，冷却至200℃以下后从干熄炉底部排出。加热至900～960℃的惰性循环气体自干熄炉环形气道流出，经一次除尘器除尘后进入废热锅炉，温度降至160～180℃，经二次除尘器除尘后，由循环风机加压，再经二次换热器与锅炉用软水换热后冷却至130℃返回干熄炉循环使用。

国内前期建设的干熄焦装置大多采用给水预热器作为循环气体的二次降温设备，干熄焦系统用热管换热器作为循环气体二次降温设备。热管换热器在干熄焦循环系统中的应用，是干熄焦技术引进后国产化的创新之一。

1  干熄焦循环气体二次降温工艺的比较

在循环风机后与干熄炉进口前设有循环气体的二次降温冷却设备，目的是进一步降低循环气体进入干熄炉的温度，以强化干熄炉的换热效果。二次换热器中回收的热量用来加热废热锅炉的软水，节约了除氧器的蒸汽耗量，降低了干熄焦装置的能耗。二次换热器进出口循环气体的工艺参数如下：

进口温度                     170～190℃

出口温度                     115～130℃

进口压力                     7.1kPa

出口压力                     6.1kPa

气体流量                     15.8万m3/h

（1）给水预热器。给水预热器作为循环气体的二次降温设备的工艺流程。用泵将除盐水箱中的除盐水抽送至水水换热器，与给水预热器出口≤120℃的热水进行换热，水温升至68℃左右后进入给水预热器。给水预热器出口的热水经水水换热器后水温降至≤85℃。然后经除氧器除氧后由锅炉给水泵抽送至锅炉。当给水预热器的入口水温度低于60℃时，应启动除氧循环泵。

（2）热管换热器。热管换热器作为循环气体的二次降温设备的工艺流程图。来自汽轮机的冷凝水和除盐水站的补充水在除盐水箱汇合，其水温约35℃。用除氧给水泵抽送至热管换热器，在此将水加热至68℃后送入除氧器除氧，再用锅炉给水泵送至锅炉。

2  利用热管技术的优点

开工初期，由于换热性能不良，循环风机启动后，给水预热器入口温度不可低于60℃，可调整除氧器循环泵出口的电动阀来控制给水预热器的出入口水温。随着负荷的增加，给水预热器的出入口温差在40℃左右时，可关闭除氧器循环泵出口的电动阀，停止除氧器循环泵的运行。

热管换热器是由热管束组成，每根热管内部充有一定量的工质。将热管的蒸发段置于循环气体侧，冷凝段则置于锅炉给水侧。当热管的蒸发段从循环气体中吸收热量后，热管内的工质就汽化、蒸发，并上升至热管的冷凝段，在此，工质蒸汽冷凝时释放出的大量冷凝潜热加热锅炉给水。冷凝成液体的工质借助重力流回蒸发段。热管通过这种“蒸发－冷凝”的反复循环，将热量从循环气体传输至锅炉给水。通过工质的蒸发及冷凝速度调节传热，从而达到自调节烟气温度目的。

通过对上述两种循环气体二次换热工艺的比较，热管技术在干熄焦装置中的应用具有如下优点。

（1）操作简单，设备维护量小。采用给水预热器的工艺操作复杂，特别是在开工或检修后重新投产时的工况不稳定，一般需由人工操作。另外，给水预热器的设备多，投资大，设备维护量大。采用热管换热器后，操作时人工干预少，设备简单，平常无需维护。

（2）不会出现窜漏现象。给水预热器采用水走管内，烟气走管间的加热模式。当管道发生串漏时，极易因冷却水发生泄漏而停产。而热管换热器是用中间隔板将热管的蒸发段和冷凝段隔开，不可能产生烟气和冷却水的相互串漏。一旦个别热管发生串孔，只要及时更换发生串漏的热管，一般不会影响正常生产，同时也不会出现冷却水窜入烟气的事故。

（3）避免露点腐蚀问题。给水预热器的结构形式和换热原理决定了它不可避免存在露点腐蚀问题，所以必须通过一套复杂的工艺来提高给水预热器的入口水温，保证出口循环气体温度高于露点腐蚀温度。但当工艺发生变化时，仍有可能存在露点腐蚀问题。热管换热器在设计之初，通过工质选择和烟气中硫分压及热平衡的计算，保证了出口温度高于露点腐蚀温度，有效地避免了露点腐蚀问题。

3  结论

热管换热器具有结构简单、传热效率高、能耗低和投资省等优点，还可将蒸发段与冷凝段分离，以减少设备的腐蚀，热管换热器在干熄焦装置中的应用前景将极为广阔。

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