基于H型翅片管的煙氣余熱換熱器設計方案

李權

（廣東理工職業學院,廣東廣州,510000）

1 工程概況

某熱電工程設計為2×210MW 級機組，配2 臺680t/h 超高壓、自然循環、單爐膛六角切圓燃燒一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、全懸吊結構汽包鍋爐。設計為進一步節能降耗，現要求增加低溫煙氣余熱回收裝置。

2 設計和運行條件

鍋爐原煙氣的流經順序為鍋爐---鍋爐尾部煙道---煙氣余熱換熱器---靜電除塵器。煙氣被冷卻放出的熱量用來加熱流經煙氣余熱換熱器內的閉式循環除鹽水（以下簡稱閉式水），再由閉式水經二次換熱器加熱外供生活用水（以下簡稱開式水）。

煙氣余熱換熱器的換熱形式為煙氣—水換熱器，每臺機組設1 套煙氣余熱換熱系統，每套煙氣余熱換熱系統包括2臺煙氣余熱換熱器本體及輔助系統。

2.1 余熱換熱器入口煙氣參數（每臺爐，BMCR，a=1.36）

2.2 被加熱熱水參數

3 設計方案

鍋爐排煙損失是燃煤發電廠的主要熱損失，約占鍋爐輸入熱量的4%～5%，對高水分的煤種排煙損失更高（因為水以蒸汽的形式帶走大量的汽化潛熱）。空氣預熱器壁溫受到空氣溫度和煙氣溫度的共同影響，為了防止低溫腐蝕，越低的空氣側進風溫度要求排煙側煙氣溫度越高，一般要求達到130～145℃。空氣預熱器和下游設備和管道要求的安全排煙溫度不同，兩者可以相差30～60℃，余熱利用的潛力巨大。低溫煙氣余熱回收系統就是在保證設備的安全前提下，充分回收煙氣余熱進行綜合利用，達到節能增效的目的。

(1)技術基礎

本煙氣余熱回收裝置設計技術是根據我們對各種翅片管在不同溫度、流量和流速下的傳熱特性、阻力特性、積灰狀況、防腐性能進行了大量的實驗研究，得到實驗公式，并參考了國內外低溫省煤器的改造情況，總結出了工業上可靠的經驗公式，可對煙氣余熱回收裝置進行設計并進行方案優化設計。

(2)煙氣酸露點溫度的計算

由于換熱器處于煙氣中，換熱器要防止煙氣酸露點腐蝕，因而要確定酸露點。煙氣露點的計算常用下列三個公式：

按本工程設計煤質數據計算：低位熱值14610kJ/Kg，含硫量0.20%，灰分含量15.22%，水分含量30.9%，數據單位轉換后代入公式，計算得到煙氣酸露點溫度為91.4℃，本工程選用煙氣酸露點溫度95℃。

(3)翅片管的選擇

按換熱器機理，換熱管管徑越小，傳熱系數越大，設備投資越小，因此在結構設計時應采用小管徑管子，但同時會使得管子根數較多，彎頭增多，制造成本增大，同時管內水阻力增大，一般可選用常見的32mm、38mm、42mm，本工程選擇38mm 管。翅片片距越大，傳熱系數越大，但翅片距增大，翅化比越小，設備投資越大，因此翅片距必然存在一最佳值。根據分析本設計選擇H型鰭片管，片距15mm。翅片高度增大，傳熱系數越小，但由于面積增大而設備投資小，本工程選擇片高70mm。

H型鰭片管亦稱H型肋片管，也有稱蝶片管的，它是把兩片中間有圓弧的鋼片對稱地與光管焊接在一起形成鰭片（肋片或蝶片），正面形狀頗像字母“H”，故稱為H型鰭片管。H型鰭片管省煤器的優點：

防磨性能優異。磨損主要是灰粒對管子的沖擊和切削作用，在管子周圍與水平線成30 度部位磨損最厲害，S1/d=S2/d=2 時，此處磨損量為平均值的3 倍。H型鰭片管省煤器采用順列布置，H型鰭片把空間分成若干小的區域，對氣流有均流作用，防磨損能力更好。

積灰減少。積灰形成發生在管子背向面和迎風面。H型鰭片由于鰭片焊在管子不易積灰的兩側，而氣流筆直地流動，氣流方向不改變，鰭片不易積灰。H型鰭片中間留有4-10間隙，可引導氣流吹掃管子鰭片積灰，可取得較好的吹灰效果。

4 設計計算書

5 防積灰及磨損措施

合理選用翅片管，保證金屬壁溫高于煙氣酸露點，使壁面不會結露而引發粘灰。

設計煙速在合理范圍內取上限值，使煙氣有較好的自吹灰能力。

選擇合適間距的翅片管，以防結灰搭橋。設置一定數量的吹灰器。

低溫省煤器采取可拆卸的布置方式，長時間運行后，可拆開管束周圍蓋板用高壓水清洗或抽出管束清洗。

本換熱器布置在引風機之后，煙氣含灰量較少，磨損不嚴重，但仍要控制合理的煙氣流速，一般為7～9 米/秒。

6 總結

上面是基于H型翅片管的設計方案，如采取不同的翅片管，其結構形式、換熱系數和阻力系數會有所不同，但設計方法大體類似，可采取本文方法進行設計計算。