冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化工序余熱的回收再利用

1、冶煉煙氣制酸轉(zhuǎn)化工序余熱的回收再利用 某冶煉廠原有一系列、二系列制酸系統(tǒng)是利用冶煉工段的閃速爐和轉(zhuǎn)爐煙氣，經(jīng)余熱鍋爐和電收塵，再經(jīng)凈化、轉(zhuǎn)化和吸取工序進(jìn)行制酸。煙氣轉(zhuǎn)化后的多余熱量通過so3冷卻后排入大氣，煙氣中的余熱不但沒有回收加以利用，反而還消耗大量能源，既增加了生產(chǎn)成本，又鋪張了能源。 另一方面，該企業(yè)原有的冶煉工藝過程需消耗大量的低壓蒸汽，廠區(qū)的蒸汽90%由燃煤鍋爐供應(yīng)，在能源供應(yīng)格外緊缺的今日，對(duì)低溫?zé)煔獾挠酂峄厥占袄蔑@得極為重要。 在眾多形式的余熱鍋爐中，熱管技術(shù)在低溫?zé)煔庥酂峄厥罩械膽?yīng)用顯示出其顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。 一、熱管特點(diǎn) 1、熱管簡(jiǎn)介及工作原理 熱管是一種具有特高導(dǎo)熱性能

2、的新穎傳熱元件。熱管起源于二十世紀(jì)六十年月的美國(guó)，1967年一根不銹鋼水熱管首次被送入地球衛(wèi)星軌道并運(yùn)行成功，熱管理論一經(jīng)提出就得到了各國(guó)科學(xué)家的高度重視，并開放了大量的爭(zhēng)辯工作，使得熱管技術(shù)得以很快進(jìn)展。熱管技術(shù)開頭主要用于航天航空領(lǐng)域，我國(guó)自二十世紀(jì)70年月開頭對(duì)熱管進(jìn)行爭(zhēng)辯，自80年月以來相繼開發(fā)了熱管氣-氣換熱器、熱管氣-水換熱器、熱管余熱鍋爐、熱管蒸汽發(fā)生器、熱管熱風(fēng)爐等各類熱管產(chǎn)品，使得熱管在建材工業(yè)、冶金工業(yè)、化工及石油化工、動(dòng)力工程、紡織工業(yè)、玻璃工業(yè)、電子電器工程等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。 圖1 熱管結(jié)構(gòu) 熱管結(jié)構(gòu)如圖1所示。由管殼、封頭、吸液芯、工質(zhì)等組成。管內(nèi)有工質(zhì)，工質(zhì)被

3、吸附在多孔的毛細(xì)吸液芯內(nèi)，一般為氣、液兩相共存，并處于飽和狀態(tài)。對(duì)應(yīng)于某一個(gè)環(huán)境溫度，管內(nèi)有一個(gè)與之相應(yīng)的飽和蒸汽壓力。熱管與外部熱源相接觸的一端，稱為蒸發(fā)段；與被加熱體相接觸的一端，稱為冷凝段。熱管從外部熱源吸熱，蒸發(fā)段吸液芯中工質(zhì)蒸發(fā)，局部空間的蒸汽壓力上升，管子兩端形成壓差，蒸汽在壓差作用下被驅(qū)送到冷凝段，其熱量通過熱管表面?zhèn)鬏斀o被熱體，熱管內(nèi)工質(zhì)冷凝后又返回蒸發(fā)段，形成一個(gè)閉式循環(huán)，包括三個(gè)過程： 吸熱段液相工質(zhì)吸熱蒸發(fā)； 被蒸發(fā)的工質(zhì)在放熱段放熱冷凝； 冷凝的工質(zhì)又返回吸熱段再蒸發(fā)。 因熱管的熱力循環(huán)是在一個(gè)封閉的管內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)外界環(huán)境而言，熱管自高溫?zé)嵩刺幬崃?，在低溫段放出熱?/p>

4、。熱管僅是熱量傳輸?shù)墓ぞ?，工質(zhì)則是熱量傳輸?shù)妮d體，驅(qū)動(dòng)工質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力是管兩端的溫差。 2、熱管的優(yōu)點(diǎn) 1）超強(qiáng)的導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱速度快、強(qiáng)度大、效率高，導(dǎo)熱速度可達(dá)到音速。 2）良好的等溫性：良好的等溫性使熱管在很小的溫差下，傳遞很大的熱通量，傳熱阻力小。 3）熱流密度可變性：熱管可以獨(dú)立轉(zhuǎn)變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量。 4）平安牢靠性：不存在管內(nèi)超壓，不怕干燒。液體工質(zhì)汽化后，熱管的內(nèi)壓不隨溫度的變化而變化。 5）環(huán)境的適應(yīng)性：不受環(huán)境的限制，熱管可依據(jù)環(huán)境的需要而單獨(dú)設(shè)計(jì)。 6

5、）應(yīng)用領(lǐng)域廣。超導(dǎo)熱管外形具有更大的靈敏性，更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境 3、熱管系統(tǒng)的基本特點(diǎn) 1）熱量從高溫介質(zhì)轉(zhuǎn)移到低溫介質(zhì)，完全由熱管元件完成，低溫介質(zhì)被間接加熱。 2）系統(tǒng)中熱管元件間相互獨(dú)立，單根或數(shù)根熱管失效不影響整個(gè)裝置的運(yùn)行。 3）由于熱管的單向?qū)嵝?，熱量的傳輸只能由受熱段傳至放熱段?4）熱管外壁接受高頻焊翅片，強(qiáng)化傳熱，傳熱效率高，熱側(cè)阻力小，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 5）熱量的傳輸過程不需要任何外界動(dòng)力，運(yùn)行管理簡(jiǎn)潔。 6）熱側(cè)換熱面積可調(diào)，可以在確定范圍內(nèi)調(diào)整換熱管管壁溫度，有效防止低溫露點(diǎn)腐蝕。 二、熱管余熱鍋爐（熱管蒸發(fā)器） 熱管式余熱鍋爐（熱管蒸發(fā)器）是由

6、若干組熱管聯(lián)箱同其外殼組裝而成。其中每組熱管聯(lián)箱又由若干根熱管組成的，為增大傳熱面積，其加熱外表面一般都焊有若干片高頻焊環(huán)形翅片，各熱管之間彼此獨(dú)立，構(gòu)成各自獨(dú)立封閉傳熱系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。 圖2 熱管余熱鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖（分體式） 由于上述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使其具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）熱管由于外壁帶有螺旋翅片，增加了傳熱面積，單根傳熱強(qiáng)度大（相對(duì)光管）； 2）工作介質(zhì)玄幻是依靠地球重力和壓差作用，無需外加動(dòng)力，無機(jī)械運(yùn)行部件，增加了設(shè)備的牢靠性，也極大的削減了運(yùn)行費(fèi)用。 3）由于其冷、熱兩端熱阻便利可調(diào)，便于把握管壁溫度，從而有效地解決了設(shè)備的露點(diǎn)腐蝕。 4）依據(jù)工藝要求，可以進(jìn)行順、逆流混合布

7、置，適應(yīng)較寬的溫度范圍。 5）熱交換系統(tǒng)由眾多熱管組裝而成，各熱管之間相互獨(dú)立，一根或幾根熱管損壞或失效不影響整個(gè)系統(tǒng)的平安運(yùn)行，只是余熱鍋爐整體效率會(huì)略有降低而已。 6）由于接受上升管、下降管連接汽包結(jié)構(gòu)，使設(shè)備水側(cè)能承受較高的壓力范圍。 7）外殼為鋼板連續(xù)焊制，設(shè)有密封檢查門，便于設(shè)備清灰。 三、熱管余熱鍋爐（熱管蒸發(fā)器）的應(yīng)用 1、煙氣參數(shù) 該企業(yè)原有制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化煙氣參數(shù)見表1所示： 表1 制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化煙氣參數(shù) 從表1可以看出來轉(zhuǎn)化煙氣具有以下特點(diǎn)： 1）煙氣溫度低； 2）幾乎不含塵、不含水； 3）so3濃度高； 4）煙氣連續(xù)但波動(dòng)量大； 5）煙氣可利用的溫差小。 2、熱管余熱鍋爐參數(shù) 為了充分回收一系列、二系列制酸系統(tǒng)的中、低溫?zé)煔庥酂?，共設(shè)置3臺(tái)熱管余熱鍋爐，取代原系統(tǒng)中的熱交換器、so3冷卻器和so3冷卻風(fēng)機(jī)，在滿足制酸工藝要求的同時(shí)，利用煙氣余熱生產(chǎn)飽和蒸汽。 熱管余熱鍋爐技術(shù)參數(shù)見表2。 表2 熱管余熱鍋爐技術(shù)參數(shù) 四、改造后節(jié)能效益 自3臺(tái)熱管余熱鍋爐正式投運(yùn)至今，均達(dá)到設(shè)計(jì)的額定產(chǎn)汽量，可產(chǎn)1.27mpa飽和蒸汽180000噸/年，可節(jié)省標(biāo)煤20300噸/年，同時(shí)可節(jié)省