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1、第16卷(总第94期)热能动力工程2001年7月文章编号:1001-2060(2001)04-0375-02分离式热管换热器的工作原理及其在电厂余热回收中的应用1112刘效洲,惠世恩,徐通模,史洪启(1.西安交通大学锅炉研究所,陕西西安710049;2.双辽发电厂,吉林双辽136400)摘要:介绍了分离式热管换热器的工作原理及分离式热管热器具有以下几大特点:低压经济器在200MW电厂670t/h锅炉上的应用。通过与(1)对换热装置大型化的适应性好。分离式热普通低压经济器的比较
2、,展示说明分离式热管低压经济器在管的加热段和冷凝段分开,可以避免制造很长的热余热回收方面具有巨大的优越性。管。又由于蒸汽在冷凝段中自上而下与液膜同向流关键词:分离式热管;工作原理;低压经济器;动,可以避免单管式长热管易于出现的携带极限。经济效益相应地也可以选择较小直径的管子做传热管,保证+中图分类号:TK223.33文献标识码:A其装置的紧凑性;(2)能实现冷、热两流体远程换热。利用分离1前言式热管可以实现相距较远的两流体间的换热,据有关文献报道,两流体间的距离可达数十米乃至上百以单根热管做为传热
3、元件的热管换热器已在工米。这一点在现场比较拥挤、难以布置常规余热回业上得到了广泛应用。但是,在火力发电厂大型装收装置的情况下具有更大的意义;置中,排烟量每小时多达数十万立方米,所用的热管(3)冷、热流体可以完全隔离。由于分离式热长达10~20m,单管传输功率高达20kW。这种热管换热器的加热段和冷却段分别布置在两个不同的管元件的制造、运输安装及维修都十分困难。由于通道内,穿过墙壁的只有少数连接管,极易密封,所热管传输功率大,根据热管的传输极限及刚度要求,以可以彻底杜绝渗漏现象;不得不加大管径,结果使热管的
4、紧凑性下降。另外,(4)可以实现一种流体和多种流体之间的换对于一些绝对不允许泄露的换热流体,单管热管换热;热器中的隔板还达不到绝对不泄露的要求。再者,(5)可以分离式热管换热器可以应用于两种换热流体相距较方便地实现远的场合,这一点是单管热管换热器所不能比拟的。顺、逆混合布所以,近些年来,分离式热管换热器在电厂热能回收置;中得到了广泛的应用。下面,对分离式热管换热器(6)加的工作原理和实际应用做简要介绍。热、冷却段传热面积比例2工作原理可以大幅度调整。分离式热管换热器的工作原理如图1所示。由于分热流体在蒸
5、发段受热上升,经汽导管在冷凝段离式热管换放热冷凝。冷凝液靠重力经液导管回流到蒸发段。热器具有以在冷凝段下联箱上装有不凝结气体分离管,上面装图1分离式热管换热器工作原理上几大优点,有排气阀,可以随时排除不凝气体。凝结液的回流所以在实际工程中(在锅炉上)得到了广泛地应用。驱动力是凝结段高位布置造成的液位差。根据分离下面简要介绍分离式热管低压经济器在200MW电式热管换热器的工作原理,不难看出,分离式热管换厂670t/h锅炉上的应用情况。收稿日期:2000-04-12;修订日期:2000-05-22作者简介:
6、刘效洲(1971-),男,山东青岛人,西安交通大学博士研究生.376热能动力工程2001年质,在重力作用下回到蒸发段继续蒸发吸热。如此3分离式热管低压经济器的实际应用循环往复,将烟气的热量传递给凝结水。下面对分离式热管低压经济器的温度可控性原理做详细讨大型电站锅炉的设计排烟温度大约为140~论。150左右,但是由于种种原因,实际排烟温度一般设烟温(热源)为T1,凝结水温(冷源)为T2,管高出设计烟温20~30。如能将排烟温度降低内工质温度为T3,管壁温度为T4。根据
7、传热学的有25,对200MW的锅炉机组而言,可回收烟气余热关知识,可以忽略蒸发段的管壁导热热阻和沸腾换43010MJ/h左右,所以锅炉排烟是潜力很大的余热热阻。因此,可以认为管壁温度T4近似等于工质热源。因此,在锅炉尾部烟道安装低压经济器是利温度T3。热管低压经济器的传热方程式可以表示用锅炉排烟余热,节约能源的有效措施之一。为:Q=(T1-T4)/R1=(T4-T2)/R2(1)3.1普通低压经济器普通低压经济器安装在锅炉尾部烟道,结构与式中:R1热管加热段的总热阻R2热管冷凝段的总热阻一般经
8、济器相似,其水侧连接于汽轮机回热系统的低压部分。由于内部流过的介质是凝结水泵供出的因此,热管低压经济器的管壁温度可表示为:低压凝结水,压力较低,故称低压经济器。由于普通T4=05(T1+T4)+05Q(R2-R1)(2)低压经济器水侧的放热系数大大高于烟气侧,因而T4=T1-(T1-T2)/[1+(R2/R1)](3)普通低压经济器的壁温近似等于管内水温。当进口式(1)中:R1=1/(h1f1),R2=A/(h2f
