烟气脱白到底用哪种换热器最经济划算？.doc

热管换热器
--应用在烟气脱白上的优势

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京
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备
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限
公
司

作者：热管陈炼

2018.8.13

本文目录：
一：环保形式变化及升温脱白的原理
二：热管式换热器的换热原理，及与其他换热方式的对比
三：升温脱白的实际应用。
四：附件

一：环保环境变化及脱白的原理
2013年9月7日，习近平在哈萨克斯坦纳扎尔巴耶夫大学的演讲时说“绿水青山就是金山银山”，这句话吹响了中国大力改善环境治理的号角。尤其是冲2017年11月以后，我国更是开始对大型的燃煤企业进行停改，整改。在的对电力，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。顺便冷凝出的水分，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。

烟气冷凝水

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。我公司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。我们可以利用这些热源，给脱硫塔出口的净烟气升温，所以我们设计出新型气气换热设备，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

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：一般我们热管都是竖直放，高温流体从管下半部通过，低温流体从管上半部通过。高低温流体之间我们用孔板隔开，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
1） 零能耗，更节能。通过上面换热器的原理，首先们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。
2） 运行稳定，无运动部件，维护方便。热管换热为管内相变传热，设备直接烟道。
3） 材质选择灵活。根据生产中烟气防腐防冲刷的要求，我们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。
4） 高低温烟气零串风。因为中间孔板与热管之间我们用满焊。确保不混风，保障了我们脱硫的效果。
5） 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。
6） 积灰及脏赌的处理：在烟气含尘，氨气量比较多的工况下，我们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。
2.3热管式换热器与其他换热器的对比
2.3.1 与管壳式换热器的对比
1） 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，
2） 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
3） 热管换热器抗风险能力强，运行温度。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的比较
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，热管式空气预热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，广大用户和环保公司，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。下边例句两个用热管式换热器的脱白企业

1） 宁波某化工厂，用热管式换热器脱白各项参数
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：
以下数据为客户反馈数据：
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）
4：数据测量日期 2018.4.1号
2）河南安阳某焦化厂项目，用热管式换热器烟气脱白
1号炉：
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号炉：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℃

作者店化：壹伍叁壹叁壹玖伍贰柒叁

3)热管式换热器脱效果照片

四 附件
4.1热管式换热器脱白工艺流程图
4.2 MGGH脱白工艺流程图

此类型适合现场的高低温烟道不能改在一起逆向换热时的工况。

4.3热管式换热器照片

4.4列管换热器实物照片

在脱白项目中，此类型换热器适合用来做了凝气，冷水走管内，烟气走管外。

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