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余热锅炉压力波清洁技术
PRESSUREWAVE PLUS? | HRSG TUBE CLEANING
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压力波清洁技术
余热锅炉压力波清洁技术是由瑞士的一家叫BANG&CLEAN® Technologies AG公司开发并在2001年推出。
工作原理
余热锅炉翅片管的压力波清洁技术使用特殊喷枪,该喷枪可以插入翅片管管束之间。然后在喷枪端部的袋子用定量可燃混合气体充气。人工定位后控制起爆,利用爆轰产生的冲击波来清理炉管外部的锈蚀物。可燃气体的量和混合比例可调节,找到既能发挥大清洁效果,又不给设备带来损伤的比例是技术关键。为了达到预期的清洁效果,需要在翅片管受热面不同的地方重复爆破,由于可以深入到翅片管束,相比其他方法可以得到更好的清洗效果。
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压力波清洁技术比传统的干冰清洗快两倍,而且它不需要在烟道内搭脚手架。这种热交换器管清洁技术在除去腐蚀方面也更加有效,因为压力波可以清洁其他方法无法达到的区域。
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压力波清洁技术的优势
★适用于所有类型的余热锅炉;
★不需要脚手架;
★深入清洁其他方法无法达到的区域;
★比传统干冰清洗等方法更有效,工期更短;
★降低燃气轮机排气压力;
★改善受热面翅片管传热效果;
★成本优势;
★对受热面翅片管无腐蚀,不损坏。
管式炉对流室炉管内介质的传热系数一般都远大于管外烟气的传热系数。钉头管和翅片管就是用来强化管外对流传热的。为了避免过多积灰而影响传热效果,除必烧油和油气混烧时应设置吹灰器外,还应按照表-1的使用范围正确选用钉头管或翅片管。必须说明的是对流室烟气入口处的2-3排炉管,既接受辐射室的辐射传热,又吸收高温烟气的对流传热,炉管表面热强度很高,有时甚至超过辐射管的热强度。这两三排炉管通称为遮蔽管,只能采用光管,而不得采用钉头管和翅片管。
表1 钉头管和翅片管使用范围
钉头和翅片的材质应根据计算的钉头和翅片尖端温度按表-2选用。另外还应考虑钉头和翅片材质的热膨胀系数应与炉管相同或相近,以避免多次开停工后钉头或翅片从管壁剥离。
表2 钉头和翅片材料高使用温度
钉头与炉管的焊接一般采用埋弧火花焊或电阻焊。翅片与炉管的焊接一般采用高频焊或钎焊。当炉管材质是铬钼钢或钉头、翅片是铬钼钢和铬钢时,应采用焊前预热和焊后保温缓冷的措施,以避免焊根开裂。由于钉头焊接时的热应力较大,当管内被加热的是高腐蚀性介质时,钉头管焊接完毕后应进行应力退火处理。
钉头管和翅片管制造完毕后应进行强度水压试验,由于钉头和翅片与炉管焊接时可能损伤炉管外壁,因此计算钉头管和翅片管的水压试验压力时,管壁厚度应减去一个减薄的厚度δ:埋弧火花焊钉头管δ=3mm;高频焊翅片管δ=1.5mm。
空冷式冷凝器
空冷式冷凝器也称风冷式冷凝器,制冷剂在管内冷凝,制冷剂放出的热量被空气带走。这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。由于空气的对流传热系数很低(25~35 W/m·2K),空冷式冷凝器的传热效率不如水冷式,冷凝温度与冷凝压力均较高。
另外,在换热负荷一定的情况下,空冷式冷凝器所需传热面积比水冷式冷凝器大,故而设备体积和质量均庞大,占地大。但是可冷热两用,初投资低,系统维护管理相对简单。空冷式冷凝器在工程实际中的应用十分广泛,既可用于制冷系统,也广泛应用于空调系统。其大的优点是不需冷却水,因此特别适用于缺水地区或者供水困难的场合,在小型制冷空调领域应用尤为广泛。
3)蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器是以蒸发冷凝和显热交换为基础,制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走。制冷剂在管内流动,冷却水在管外喷淋蒸发时吸收气化潜热,使管内制冷剂冷却和冷凝。蒸发式冷凝器中,省去了冷却水在冷凝器中的显热传递阶段,使冷凝温度更接近空气的湿球温度,可比水冷式冷凝器系统低3~5℃,从而大大降低压缩机的功耗,耗水量只有水冷式冷凝器系统的1/3左右。
我国蒸发式冷凝器的开发和应用相对滞后,以往多应用于大型的氨制冷系统。近年来,由于电力资源紧张和水资源匮乏,蒸发式冷凝器作为一种节能节水型换热设备,其研究和应用得到了广泛重视,促进了蒸发式冷凝器产品技术的成熟和进一步应用。目前,已有一些生产厂家在结构上对其进行了完善,使之应用于中央空调机组。
对于那些需要进行控制的冷冻空调系统和运行环境恶劣的场合,蒸发式冷凝器更容易满足工艺控制要求。工程应用表明,采用该产品替代传统的“水冷式冷凝器+凉水塔”方式,增加的初投资一般能在一年左右即可收回,经济效益明显。
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2、冷凝器中常用的强化传热翅片管
传热过程是热量从一种流体通过固体壁面传给另一种流体的过程。工程实际中,强化换热器的换热性能主要从强化两侧介质与换热管内、外壁之间的对流换热过程入手。常用的强化传热技术有:
(1)表面涂层;
(2)粗糙表面;
(3)扩展表面;
(4)各种内外螺纹管;
(5)扰流元件;
(6)添加物;
(7)冲击传热。在各种强化传热技术中,在壁面上加装翅片,作为增强传热的一个主要手段,在工程中得到广泛应用。翅片管式换热器具有传热、结构紧凑等特点,已被广泛地应用于制冷空调装置、航空航天设备、太阳能集热器和电子设备等各个领域中。在冷凝器中的应用尤为普遍。
翅片管的种类很多,而且还在不断涌现新的品种,在这方面的研究也较多[4~6]。大体上可按加工工艺、翅片形状、材质、用途等几个方面对翅片管进行分类。在冷凝器中,常用的翅片管有以下几种形式。
1)内螺纹管
2)整体型螺旋翅片管
3)螺旋槽管
螺纹类翅片管、套片式翅片管、波纹管、螺旋扭曲管、螺旋绕片管等传热元件在冷凝器中得到了广泛的应用,传热效果得到了显著提高。除此之外,新齿形传热管还在不断出现。与光管相比,它们具有下述共同特点:
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(1)不同形状的翅片均可使传热壁面变得粗糙,从而破坏静止的层流边界层,提高对流换热系数,使换热得到不同程度的强化;
(2)在负荷一定的条件下,冷凝器所需面积可大大减小;
(3)根据大多数人的常识,粗糙的翅片管表面容易引起结垢;事实上,由于粗糙表面引起的紊流破坏了静止的附面层,会使污垢难于附着;即使有污垢附着,污垢也呈现离散的鳞片状,设备运行中温度的变化使管子发生膨胀和收缩,会因污垢与管壁材料间的胀差巨大而引起剥离,在介质的冲击下自行脱落。而光管垢层为圆柱体,无任何自脱力。因此,翅片管的结垢情况并不比光管严重多少。
冷凝器的应用范围十分广阔,特别是在制冷空调系统中。冷凝器作为主要的传热设备之一,其性能的好坏直接影响到装置的总体工作性能。因此,冷凝器传热过程的强化得到了越来越广泛的重视。
为了提高冷凝设备的整体性能,通过管子形状或表面性质的改造来强化传热过程以提高冷凝器的效率,已成为国内外冷凝器发展的一种趋势。柏恩翅片管换热器所采用的紧凑型串片式管片系统,它是一种新型的传热元件。其独特的片型结构和加工工艺流程,使得空冷器产品具有更加紧凑的外形尺寸,更高的换热效率和更轻的重要。
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