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高炉冲渣水换热器

  1、高炉冲渣水的现状

  钢铁产业在生产中产生大量的余热余能。高温余热的回收容易受到重视,在目前的节能降耗技术改造中大部分已得到回收;但低温余热却往往被忽视,如高炉冲渣水的余热,大多被浪费掉。如何实现高炉冲渣水的余热利用,是一个具有重大意义的节能课题。

  高炉冲渣池是冶炼过程中最末端工艺,高炉炼铁后产生的大量高温炉渣通过冲渣水进行冷却,这一过程中能够产生大量温度在70--85℃的热水。通常,为了保证冲渣水的循环利用效果,需要将这部分冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔,降温到50℃以下再次循环冲渣,或进行自然降温后继续循环冲渣,大量的热量被白白浪费,循环水大量被蒸发,既造成了能源和水资源的浪费,又对环境造成了污染。

  2、高炉冲渣水余热回收的特点

  高炉冲渣水低温余热的特点是:热源温度较低,但其流量却相当大。回收高炉冲渣水的余热,既能节约能源,又能保护环境,具有重要的意义。目前,提出对冲渣水余热的回收方式有:利用冲渣水采暖或作浴池用水;冲渣水余热发电。冲渣水余热发电无疑是一种最有价值的研发方向,但其技术含量较高,投资较大,目前在国内还处于研究阶段。利用冲渣水采暖或作浴池用水,已渐渐被一些钢厂采纳使用,并带来很大的经济效益。

  高炉水渣主要成分为CaO、SiO2、MgO、Al2O3以及少量的Fe2O3,pH值大于7,略显碱性。水渣杂质在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在,日积月累,杂质将会使采暖系统中的管道、阀门、散热器发生大面积淤积、堵塞,所以高炉冲渣水作为采暖热源不适于直接使用,而通过间接换热的形式利用冲渣水的热量是利用冲渣水采暖或作浴池用水的首要方向。

  3、高炉冲渣水专用换热器的开发

  我公司集中科研力量,深入钢厂第一线反复研究,经数年努力开发出冲渣水专用换热器(专利产品),并通过实体工程的应用,成效显著。

  冲渣水专用换热器是由我公司的国家发明专利“螺旋扁管冷压成型机”(专利号:200810054492.7 )冷压而成的螺旋状扁管作为换热元件制造而成的新型换热器。螺旋扁管的特点,管子的截面为椭圆形,其管内外流道均呈螺旋状。可按需要制成不同压扁度、螺距的螺旋扁管,更不受管径、壁厚、材质的限制。

  3.1冲渣水专用换热器(螺旋扁管换热器)的结构特点

  具有上述特点的螺旋扁管,管子的截面为椭圆形,其管内流道呈螺旋状(见下图),因此称为螺旋扁管。为了使换热器管子与管板的连接加工方便,椭圆管的两端仍保持为圆形。螺旋扁管在壳体中的排列非常紧凑,相邻传热管外缘保持螺旋线点接触以减少换热器的体积和增加流体在管子之间的流动空间。在管箱上设有清洁机构,一旦杂质进入换热器,尤其是冲渣水中丝状悬浮物的聚集,易使换热器堵塞,清洁机构可以清除堵塞物并通过排污口排出。

  冲渣水专用换热器(螺旋扁管换热器)的特点:

  3.1.1 压降小

  螺旋扁管的应用,使得壳程中介质的曲折流动变为直接螺旋的流动,大大增加了每个压力降单位的热传递效率。一般热传递效率在同一压力降的情况下提高40%以上。反过来说,在同一热传递效率下,压力将降低一半。还有,螺旋扁管换热器管程中介质做螺旋流动,与传统的热交换器相比,在相同压降的情况下,螺旋扁管换热器大大降低了传热面积,传热效率得到很大的提高。

  3.1.2 传热效率高

  在管程,流体的螺旋流动提高了其湍流程度,减薄了作为传热主要热阻的滞流内层的厚度,使管内传热得以强化。在壳程,因螺旋扁管之间的流道也呈螺旋状,流体在其间运动时受离心力的作用而周期性地改变速度和方向,从而加强了流体的纵向混合。加之流体经过相邻管子的螺旋线接触点时形成脱离管壁的尾流,增强了流体自身的湍流程度,使得壳程的传热也得以强化。管内,管外传热同时强化的结果,使其传热效果较普通管壳式换热器有大幅度提高,特别对流体悬浮物较大、粘度较大,一侧或两侧呈滞流流动的换热过程,其效果尤为突出。

  3.1.3 不易结垢

  壳体中无盲区,壳程和管程上的涡流降低了污垢的产生。在这一点上传统的管壳式换热器就已经比板式换热器不容易产生污垢。在同样的条件下螺旋扁管换热器壳程压力降比传统的管壳式换热器低,可产生较高的流速,从而降低了换热管的阻塞,产生的污垢较少。

  3.1.4 不堵塞

  管箱上的自清洁机构,一旦杂质进入换热器,尤其是冲渣水中丝状悬浮物的聚集,易使换热器堵塞,自清洁机构可以清除堵塞物并通过排污口排出。

  3.2 模块式冲渣水换热器

  模块式冲渣水换热器是由冲渣水专用换热器组成的固定形式的换热器,以1600 KW 采暖热负荷为一模块。每个模块由2台冲渣水专用换热器组成,正常运行时二台换热器同时工作,最大限度的将冲渣水热量传递给采暖水,保证采暖供水温度;在采暖初、末期或换热器维护时又可单独使用,以保证采暖期换热系统的正常运行。单个模块占用空间5000x900x2000。若换热量较大,可增加模块,检修更换非常方便。

  每台换热器的排污口均设置电动阀门, 运行过程中自动定时冲洗、排污,一旦杂质和冲渣水中丝状悬浮物进入换热器,及时将其排除,避免换热器堵塞而影响采暖系统的正常运行。

  3.3 与其他换热器比较:

  由于除渣水中的杂质很多,尤其是丝状悬浮物的聚集,易使换热器堵塞,因而在利用除渣水做为热源进行采暖换热时,一些设备厂家往往推荐螺旋板式换热器,除渣水专用换热器与其他换热器比较有如下优越性: