摘要：介绍了热管蒸汽过热器在造气显热回收系统中的应用。
关键词：热管 蒸汽过热器 煤气显热应用
0 前言
造气系统是氮肥行业的龙头工段，如何提高半水煤气产量，降低能耗，确保设备正常运行是造气工段的核心问题。而降低蒸汽消耗，充分合理回收余热是降低煤耗，实现蒸汽自给的先决条件，实践证明将饱和蒸汽进行过热后送入造气炉可提高蒸汽分解率，降低能耗（吨氨可节省400 kg蒸汽左右），提高单炉产气量。但是造气炉用的蒸汽来源不同，蒸汽过热器也不一样，如由锅炉房来的高温高压蒸汽，可通过减压后直接变成过热蒸汽供造气炉使用。另外，造气炉吹风气潜热回收系统所产的蒸汽。也可在本系统的蒸汽过热器中进行过热。本文重点介绍造气炉夹套和废热锅炉所产的饱和蒸汽进行过热的设备使用情况。
1 管壳式蒸汽过热器使用状况
传统造气系统显热回收中的蒸汽过热器多采用列管式结构，这种结构就是将几组U型管束放入旋风除尘器中。
还有一部分厂家，用蒸汽过热器代替了传统形式的废热锅炉，只不过是蒸汽走管壳，煤气走壳程。
以上两种余热回收设备的优缺点是：前一种设备结构可对吹风气和半水煤气显热全回收。这种方式热源充足，过热效果较好，但是灰尘冲刷，磨损严重，有的厂家这种结构的设备使用几个月就损坏更换；后一种设备结构是采用盘管式结构，它代替了传统的废热锅炉回收显热，这种方式只回收上行煤气显热，因此热源少，体积大，温差小、煤气出口温度高，但可避免酸露点腐蚀。这种结构在湖南地区氮肥厂较为常见。但管壳式换热器在实际运行中存在着弊病：一是单管泄漏，设备被迫停车。管壳式换热器换热面是一个整体，有一根列管泄漏就会使蒸汽泄漏，就会影响生产；二是两种结构都存在着冲刷问题，尤其第一种结构，冲刷十分严重、寿命短；三是阻力较大。
2 热管及热管性能
随着热管技术在小氮肥厂不断得到应用，热管蒸汽过热器近两年也逐渐在造气系统使用。热管技术在化肥领域已经得到认可，它是一种具有高效传热性能，依靠流体的相变进行传热，具有以下几个特点。
1）传热系数高，传热能力大。随管内工质的不同，热管相当导热系数的量级可106 W/M.k，以镍铬合金的导热系数（25 W/M.k），要在4000倍，比良好的金属导热体的导热系数要高102-104倍。
2）良好的等温性，热管在传热过程中，由于是相变传热，因此，热管内的温度基本上是恒温的。
3）单向导热性。
4）可翅片化。由于两种介质匀走管外，因此可以翅片化，增强传热。
5）单管作业，由于每根热管是单独的传热单元，因此一根或多根热管损坏，两种介质不互串。
3 热管蒸汽过热器的几种形式及应用特点
热管蒸汽过热器有以下两种形式：
1）热管组合式废热锅炉。结构：热管组合式废热锅炉上部为蒸汽过热器，下部为废热锅炉，这种结构可以将废热锅炉和造气炉夹套产的120℃饱和蒸汽过热到200℃左右。下部废热锅炉可产饱和蒸汽，这种组合结构的废热锅炉在山东红日，福建永安，河南杞县、济源等40多家化肥厂得到应用。这种结构还可以将顶部蒸汽过热器与废热锅炉分开使用，并采用串联结构。其效果与一体结构基本相同。这种结构在河南滑县、安徽定远等厂得到应用。但是这种结构由于只能回收半水煤气的显热部分，相比而言，热量较少，温差小，体积相对较大。
2）热管除尘蒸汽过热器。热管蒸汽过热器与旋风除尘器结合在一起，这种结构既可回收半水煤气显热，又可回收吹风气显热，热源充足，体积较小，其主要结构有三种方式：
第一种结构将热管蒸汽过热器放入除尘器内部一段，而蒸汽过热器的外筒体作为旋风除尘器的导向管，半水煤气进入后，将沿导向管进行旋转，将灰尘和气体分离，煤气从换热器底部进入，从过热器内、外筒体中间环缝流过，给热管加热，热管将热量传到内筒给蒸汽加热。
第二种结构将蒸汽过热器放置于旋风除尘器上，这种结构在除尘器直径小于2.6m时，可采用此种方式，这种结构已在陕西洋县氮肥厂得到应用，可将120℃的饱和蒸汽过热到230℃左右，使用寿命也以超过了原列管蒸汽过热器的3倍。
第三种结构采用热管光管式结构：加热段、冷凝段采用光管。这种方式要求除尘器直径超过2.4m，已保证设备的流通面积，同时这种设备热管全部采用光管，换热面积较前两种小，在相同条件下蒸汽过热温度与前面两种结构相比温度稍差。这种结构已经在河南辉县二化、河北永年等厂得到应用，可将120℃饱和蒸汽过热到180℃左右。
4 热管蒸汽过热器的特点
1）换热效率高，上行煤气和吹风气经过除尘器后，可将蒸汽加热到200℃以上，又因为蒸汽过热比较小，吹风气温度降低不大，对吹风气潜热回收，没有影响。
2）阻力低、耐冲刷，热管径向分面，这种布置方法可以保证有充分的流通面积，气体流速低，这样就解决了灰尘冲刷与磨擦而损坏设备的难题，同时整体阻力很小。
3）耐腐蚀，不易积灰。由于热管在应用处温度较高，可避免腐蚀，不易积灰。
4）运行稳定，使用寿命长，对水质要求低。热管单管作业，一根或部分热管损坏后，两流体不会发生混淆，不会影响设备的运行，同时对水质软化程度要求示不太严格，而列管式蒸汽热器，软水软化程度不好，蒸汽带水后容易将列管堵死，将过热器烧坏。陕西省洋县氮肥厂4台直径Æ2400造气炉，改造前除尘器内部装有管束式蒸汽过热器，由于软水软化不太理想，在使用不到一年后，就被水垢堵死而烧坏，1998年10月蒸汽过热器进行改造，采用了图5这种结构形式。
5 结论
综上所述，热管蒸汽过热器在造气工段的半水煤气和吹风气显热回收中具有良好的换热效果，阻力低，使用寿命长等，热管蒸汽过热器是造气工段换热设备更新换代的首选设备。
5/24/2005
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