空气预热器说明书

空气预热器技术说明

2007-9-19

空气换热器

1、前言

冶金行业是国家能源消耗大户，同时也是环境污染的主要制造者之一。国家制订的可持续发展的长期目标，其重要保证条件就是降低冶金行业能耗，提高能源利用率，减少污染排放，实现和谐发展。

冶金行业要降低能耗，除了改善生产工艺和条件，另外的一个重要途径就是充分利用排放掉的能源，从而提高能源利用效率。利用排放掉能源的主要设备就是换热器。

管壳式换热器是一种常见的换热设备，已经有近百年的历史。目前已经已经有非常多的种类，广泛应用于各种行业。管壳式换热器的特点是：换热空间是管束以及管束外面的壳体与管束形成的空间。一种流体走管内，另外的流体走管与壳之间。两种流体通过管壁进行换热。管壳换热器的优点是应用广泛，可以耐高温高压，可以大型化，它的缺点是传热系数比较低，单位换热面积消耗的金属材料比较多。为了解决这个问题，人们采取了很多方法来改善管壳换热器的传热条件。

2、螺纹管

螺纹管是上世纪末出现的一种异形传热管，它通过对光滑钢管进行压力加工，使其发生螺纹状形变，表面形成螺纹凹槽而成。螺纹管同光滑管比有非常明显的性能增强：

①由于螺纹凹槽的形成，可以使管内气流形成旋流，增强了紊

流状态下的对流传热能力；

②螺纹凹槽使得管子表面变得粗糙，破坏了气流边界层，使得

在层流状态下气体对流传热有明显提高；

③螺纹凹槽可使管子传热表面积有所增加；

④螺纹管比光滑管的固有频率提高，降低了换热器的振动。

但是螺纹管的阻力比光滑管大，管子刚度也比光滑管小，这是螺纹管存在的缺点。

AA2机组空气预热器的换热元件就采用单程轧槽螺纹管。

3、换热器结构

换热器采用高温列管式，风箱为方形，烟气走管外行程，空气走管内行程。整个换热器嵌入烟气通道内，没有外壳。烟气经过换热管外换热后直接排放掉，为一个行程。空气经过四个管行程被烟气加热，管束用风箱和连接管连接，连接管高温端有膨胀节。空气流与烟气流呈逆差流的流动分布。

4、换热器参数

4.1烟气参数：

入口温度：850℃出口温度：393℃

烟气量：9636m3/h·℃阻力损失：62Pa

烟气放出热量：1.405×106kcal/h

4.2空气参数：

入口温度：20℃出口温度：550℃

空气量：7524m3/h·℃阻力损失：770Pa

空气吸收热量：1.286×106kcal/h

4.3换热管参数：

管子类型：单程轧槽螺纹管

光管规格：φ45×2.5×1900，中间有折弯

管子数量：276×4=1104根

4.4管子排布：迎风面截距110mm，气流方向截距67mm，三角形错排

4.5传热参数：

管外传热系数：28.8kcal/m2·h·℃

管内传热系数：84.1 kcal/m2·h·℃

综合传热系数：20.8kcal/m2·h·℃

传热面积：215m2

4.6材质：由于换热器管壁温度有超过500℃的部分，所以前两行程的管材为1Cr18Ni9Ti，并且热浸镀渗铝，后两行程的管材为20g，符合GB3087-99标准，样也热浸镀渗铝。渗铝后的钢管根据GB/T18592-2001标准，镀铝层厚度＞0.04mm、铝铁合金层厚度＞0.1mm、涂敷量＞120g/m2、在1000℃空气中氧化速度≤

5.5×10-5g/cm2·h。膨胀节的材料选用SUS304L奥氏体不锈钢，要求符合GB3280、GB4237等标准，厚度为2mm。

4.6换热器外形：

管区宽度：12列×110mm＝1320mm

管区长度：4行程×23排×67mm＝6164mm

换热器总长：7260mm

换热器总宽：1320mm

换热器总高：5048mm

4.7管壁温度及膨胀

最高管壁温度：614℃

最低管壁温度：115℃

换热管最大膨胀量：20.8mm

换热管最小膨胀量：2.6mm

4.8总重量：14600kg

5、换热器制作

5.1换热管

换热管购进后，经挑选，校直（弯曲度≤1.5mm），切齐，除锈等预处理，然后进行热浸镀铝及热扩散处理。热浸镀渗铝的钢管先需要在750℃的铝液中浸泡15分钟，取出后去除多余铝液，然后置于930℃保温炉中加热12小时，出炉后慢慢冷却到常温，再根据相应的标准检测通过，然后经过单管水压试验检测合格后方可用于换热器的制作。在高温段换热管与管板焊接处，将铝铁合金层磨掉，以保证与管

板的焊接质量。热浸镀渗铝的换热管制作均达到GB/T18592-2001标准。

5.2管板

管板材料经过去锈、表面校平后用数控等离子切割机把外轮廓加工出来，然后在其上画好定位孔的中心位置，往数控等离子切割机中输入孔的直径及工差，利用数控等离子切割在管板材料上加工出所需要的孔，孔直径上偏差＜0.4，下偏差为0。管板孔加工完成后，在孔的两端加工成坡口，坡口高度为5mm，45°角。将打孔的管板平整后，进行振动时效消除应力处理。所有焊缝都经100%着色渗透检验合格。整个制造过程符合GB151-99标准。

5.3穿制管束

换热器管板相互平行，误差不大于2mm，管板间长度误差为±2mm，管子与管板垂直。换热管除与管板相焊接外，不与其它任何部件相焊。在穿制管束时，先将两块管板在校正的水平工作台上定位，然后将管子从一块管板单向向另外一块管板穿出，然后管子定位，固定，焊接。穿管先从四角再向中心进行，以保证换热器对角线尺寸。换热管在穿过管板和折流板时保证没有凹瘪和划伤。管束穿制成后，管间距误差＜±0.5mm。管束与管板焊接均采用自动焊接，效率高，成形好，质量保证。