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热管式蒸汽发生器在炼油厂的运用

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热管蒸汽发生器是一种用于炼油厂催化裂化余热回收的换热设备,由蒸汽过热器、蒸汽发生器和软水预热器组成。适用于生产炼油厂余热回收工艺所需的过热蒸汽,具有传热效率高、结构紧凑、流体阻力损失小、无需维护、使用寿命长的优点。

1.普通管式余热锅炉与热管蒸汽发生器的比较。

炼油厂烟气余热回收采用普通管式余热锅炉,有效但不可避免。

换热器的缺点包括换热效率低、金属消耗大、温差应力大、管与管板的夹角大。

焊缝容易断裂,经常停机维修(2个月一次),使用寿命很短。

正常生产过程影响很大,造成很大损失。

如何以较少的金属消耗高效回收高温烟气中的余热,如何在不改变或基本不改变前后连接设备的情况下,避免管壳式换热器的这些缺点,是许多炼油厂需要解决的问题。

一、工作原理的区别

热管蒸汽发生器的工作原理优于管式换热器。

(1)列管式换热器的工作原理是高温烟气流经列管,分析除氧水通过壳程流经列管,通过列管的管壁进行换热,产生的饱和蒸汽进入汽包。整个传热由金属壁完成,热阻高,传热系数低,所以效率低,蒸汽产量不高。由于两种流体温差大,管端角焊缝容易开裂,导致壳侧和管侧两种流体串联,因此设备不得不停机维护。

②热管换热器的工作原理:首先说明热管蒸汽发生器的主要传热元件热管的工作原理:热管是一种导热系数极高的传热元件,用于航天工业。它通过工作介质在全封闭真空管内的蒸发和冷凝传热,高频焊接翅片缠绕在管外,具有极高的热导率、良好的等温性、冷热两侧传热面积可任意变化、长距离传热、温度可控等一系列优点。由热管组成的热管蒸汽发生器传热效率高,结构紧凑,流体阻力损失小,有利于控制露点腐蚀。

炼油厂热管蒸汽发生器的工作原理:通过优化设计,采用新的换热结构,采用高效热管,设备采用对称结构,高温烟气通过两侧的箱体,脱氧水通过中间设备主体。烟气首先从一侧箱体入口进入,然后扫过热管,热量通过热管传递给设备本体产生的饱和蒸汽,进入汽包。由于热管是单支点焊接,可以自由伸缩,不存在温差应力的问题。

二、设备结构的差异

管壳式换热器的结构是炼油厂原来使用的管壳式废热锅炉:设备水平放置,高温烟气从烟气入口箱进入,从换热管进入烟气出口箱,过冷水从进水口进入壳体,通过换热管的管壁与烟气换热。蒸汽产生后,通过出口进入立管。换热管的管壁温度和端口处的管板温度相差很大。两个管子都与管板焊接在一起,长度方向的自由变形受到限制,从而产生较大的温差力。因此,管板与换热管端口之间的焊缝容易出现裂纹,导致冷热流体串联。未停机检修的结构高温烟气和水完全分离,其传热通过热管传递。也是说,即使热管损坏,冷热流体也不会相互连通。箱体外部尺寸由热管换热计算确定,其横向切割面为方形,既确保了热管表面不易积灰,又确保了热管具有较高的传热系数和热管的承载极限。经过流体动力循环计算,确定了设备本体的合理尺寸、内部热管的可接受性和热管的合理布置。因为热量是通过热管中工作介质的蒸发和冷凝传递的,因此,冷热流体是完全分离的。即使几根热管损坏,烟气、水和蒸汽也不会交叉。因此,使用寿命比管式换热器长得多,一般达到5、6年。此外,生产过程中不需要经常检修,但正常检修时可以进行例行检查。整个设备的结构可以确保不对周围其他设备做很大的调整,安装非常简单。

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