煉油廠應(yīng)用熱管式蒸汽發(fā)生器
本設(shè)備為一種用于煉油廠催化裂化余熱回收換熱設(shè)備，由蒸汽過熱器、蒸汽發(fā)生器和軟水預(yù)熱器組成，適用于煉油廠余熱回收產(chǎn)生工藝生產(chǎn)所必需的過熱蒸汽，具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小、無檢修、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
１、普通列管式廢熱鍋爐與熱管式蒸汽發(fā)生器的比較
煉油廠采用普通列管式廢熱鍋爐進(jìn)行煙氣余熱回收，雖有成效但不可避免普通列管式換熱器所存在的缺點(diǎn)，如：換熱效率低，金屬耗量大，溫差應(yīng)力大，列管與管板的角焊縫極易斷裂，停車檢修非常頻繁（約2個(gè)月檢修一次），使用壽命很短，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行影響較大，造成很大的損失。
如何高效率的利用較少的金屬耗量對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行余熱回收，以及如何避免列管式換熱器所存在的這些缺點(diǎn)，而且對(duì)前后連接設(shè)備不改動(dòng)或基本不改動(dòng)，是許多煉油廠亟待解決的問題。
一、工作原理的差別
熱管式蒸汽發(fā)生器在工作原理上具有列管式換熱器所無法比擬的優(yōu)越性。
①列管式換熱器的工作原理是：高溫?zé)煔庾吖艹虖牧泄軆?nèi)流過，解析脫氧水走殼程從列管之間穿過，通過列管管壁進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入汽包。整個(gè)傳熱是通過金屬壁來完成的，熱阻高，傳熱系數(shù)低，因而效率低，蒸汽產(chǎn)量不高。由于兩種流體的溫差較大，所以列管管端角焊縫易開裂，造成殼程、管程兩種流體相串，設(shè)備只好停車檢修。
②熱管式換熱器的工作原理：首先說明熱管式蒸汽發(fā)生器的主要傳熱元件--熱管的工作原理：熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，*早應(yīng)用于航空航天行業(yè)，它通過在全封閉真空管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，管外纏繞高頻焊翅片，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)。由熱管組成的熱管式蒸汽發(fā)生器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小、利于控制露點(diǎn)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
煉油廠熱管式蒸汽發(fā)生器的工作原理：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用新型換熱結(jié)構(gòu)，利用了高效傳熱的熱管，設(shè)備采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩側(cè)箱體通過高溫?zé)煔?，中間設(shè)備主體走解析脫氧水。煙氣先從一側(cè)箱體的入口進(jìn)入，橫掠沖刷熱管，熱量通過熱管傳遞至設(shè)備主體，產(chǎn)生的飽和蒸汽進(jìn)入汽包。由于熱管是單支點(diǎn)焊接，可以自由伸縮，所以不存在溫差應(yīng)力問題。
二、設(shè)備結(jié)構(gòu)的差異
列管式換熱器的結(jié)構(gòu) 附圖1是煉油廠原來使用的列管式廢熱鍋爐簡圖：設(shè)備為臥置，1為煙氣進(jìn)口管箱，2為出汽口，3為煙氣出口管箱，4為管板，5為進(jìn)水口，6為換熱管，7為鞍式支座。 高溫?zé)煔鈴臒煔膺M(jìn)口管箱1進(jìn)入，從換熱管6內(nèi)通過進(jìn)入煙氣出口管箱3，過冷水從進(jìn)水口5進(jìn)入殼體8，與煙氣通過換熱管6管壁進(jìn)行熱交換，蒸汽產(chǎn)生后由出汽口2進(jìn)入上升管。換熱管管壁溫度與端口處管板的溫度差別較大，且換熱管兩端均與管板焊接，長度方向上的自由變形受到束縛，因而產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，所以換熱管6端口與管板連接的焊縫易出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致冷熱兩種流體相串，不得不停車檢修。
熱管式蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu) 高溫?zé)煔馀c水完全分開，其傳熱是通過熱管傳遞的，即冷熱流體即使在熱管損壞的情況下也不會(huì)相串。經(jīng)過熱管換熱計(jì)算確定了箱體的外形尺寸，其橫截面為方形，既*保*了熱管表面不易積灰，也*保*了熱管具有較高的傳熱系數(shù)和熱管的攜帶極限；經(jīng)過水動(dòng)力循環(huán)計(jì)算，確定了設(shè)備主體的合理尺寸、內(nèi)部熱管的長度及熱管合理的排布方式。由于是通過熱管內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，所以冷熱流體是完全被分開的，即使幾根熱管損壞，煙氣和水、水蒸汽都不會(huì)相串，因而使用壽命比列管式換熱器長很多，一般達(dá)到5-6年，且生產(chǎn)期間無須頻繁檢修，只是在正常大修時(shí)做例行檢查即可。整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)可*保*對(duì)周圍其它設(shè)備不做很大的調(diào)整，安裝非常簡單。
該換熱器在青州宏潤煉油廠、昌邑石化煉廠等多家煉油廠使用后，取得了良好的效果，蒸汽產(chǎn)量提高到原廢熱鍋爐產(chǎn)量的2.5倍，杜絕了停車檢修，使用壽命可達(dá)6年，是原來廢熱鍋爐使用壽命的5倍。為企業(yè)創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)備投資在4個(gè)月內(nèi)即可收回。
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