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闆式換熱器在中小高爐爐體冷卻中的應用

2018/8/30 14:39:43      點擊:
  中小高爐爐體軟水冷卻采用的空冷器冷卻效果随季節變化而波動,夏天時最高進高爐水溫達到70 C以L,影響了高爐的安全高産和使用壽命。闆式換熱器以波紋闆為傳熱面,傳熱系數高、體積小、拆裝清洗方便,換熱強度高,換熱效果好,根據中小高爐爐體冷卻軟水系統流量大、溫差小等特點,宜選用316或316L不鏽鋼材質、結構矮胖型、開二備一、3台并聯的闆式換熱器。采用BR1.1xC(1.0/100)200.2型水水闆式換熱器,軟化水進高爐溫度全年穩定在34~39 C。
     1前言
  國内中小高爐爐體軟水冷卻大多采用冷器,由于空冷器以空氣為冷媒,受季節影響大,進高爐軟水溫度随季節變化而波動。在夏天時最高進高爐水溫達到70℃以上,遠高丁最佳供水溫度35~40℃。空冷器管束易腐蝕、漏水,而對腐蝕管束采用“盲死”措施後,空冷器換熱面積減少,更使進入高爐的軟水溫度升高。随着煉鐵工藝的完善及高爐利用系數的提高,空冷器冷卻能力不足的矛盾日益突出,已嚴重影響高爐的安全高産和使用壽命.


  2闆式換熱器的選用


  2.1闆式換熱器的特點


  闆式換熱器是以波紋闆為傳熱面的新型、高效換熱器,具有以下特點:


  (1)傳熱系數高。由于波紋闆片相互倒置,在流道中形成網狀觸點,流道交叉變化,流體方向多變,在臨界雷諾數約為200時就能達到湍流,使膜傳導系數大大提高,增強了傳熱。
    (2)體積小,占地面積小,重量輕,特别适用于空間有限的場合。闆式換熱器結構緊湊,體積小,占地面積漢為列管換熱器的l/5~1/10。


  (3)組裝靈活,拆裝清洗方便。


  2 2闆式換熱器的型式


  由于中小高爐爐體冷卻軟水系統的特點為大流量、小溫差,由此決定了闆式換熱器的結構特點為矮胖型,即寬高比較大。這樣的結構,既保證了,良好的換熱效果,又可使壓力損失降到最小。


  2 3闆式換熱器技術參數


  2、3.1闆式換熱器數量根據中小高爐的特點,其爐體冷卻軟水系統采用闆式換熱器的數量宜為3台并聯,每台流量為最大流量的5O%,正常運行開二備一。


  2.3.2流量根據水在冷卻壁的合理流速,并重點考慮高爐後期内壁耐熱層減薄、傳熱量急劇增加的情況,按後期最大傳熱量來确定軟化水流量。


  2.3.3軟化水進出換熱器溫度根據現有高爐軟水供應的經驗,軟水供應溫度在3 5~40℃之間時,對高爐穩産高産、安全生産最有利,同時考慮到夏季冷媒水及冷卻塔的冷卻能力,軟化水進高爐溫度在夏季最不利工況時宜小于40℃,軟化水出高爐溫度宜小于4 5℃,即軟化水進換熱器溫度宜為4 5℃,出換熱器溫度宜為40℃。


  2.3.4換熱器軟水側壓力損失


  由于軟水系統除停開空冷器、并入闆武換熱器外,其它部分不變,因此,闆式換熱器軟水側壓力損失須小于原有空冷器軟水側壓力損失。原有空冷器軟水側壓力損失小于0.05MPa,因此闆式換熱器軟水側壓力損失必須小于’0.05M Pa。


   2.3、5換熱器闆片材質闆式換熱器闆片材質基本上采用不鏽鋼、钛合金兩


  種。由于钛材料價格為不鏽鋼的4~6倍,且高爐冷卻系統闆式換熱器闆片材質采用不鏽鋼即可滿足要求,為此闆式換熱器闆片材質選用不鏽鋼。


  2.3.6換熱器闆片厚度換熱器闆片厚度與傳熱系數成反比關系,闆片厚度越小,傳熱效果越好,但同時也容易腐蝕洩漏。現國内闆式換熱器闆片厚度一股為0.5~1.0mm,考慮到廠家制造工藝、現場操作水平及腐蝕、除垢等因素,換熱器闆片厚度宜選擇0.7~0.9ram。


  2.3.7密封墊材質考慮現場實際情況及闆式換熱器工作溫度、軟化水成分等諸多因素,密封墊材質宜選用三元乙丙橡膠。


  2.3.8換熱器正常工作壓力根據軟水系統閉路循環的特點,換熱器正常工作壓力最小值應為軟水系統循環水泵出口壓力與高爐高位膨脹水箱水位高度之和。


  2.3.9冷卻水進、出換熱器溫度根據夏季冷卻水供水溫度及冷卻塔工作能力,冷卻水進換熱器溫度宜小于32℃,出換熱器溫度宜小于3 7℃。


  2.3.10進出口管徑進出口管徑的大小以介質在管道内的流動速度小于3m/S為宜來确定,最大流速宜小于4m/s。


  3.闆式換熱器選型計算


  高爐冷卻系統運行參數、闆式換熱器選型及結構參數的确定見表1。


  4.應用效果


  高爐在2004年7月用闆式換熱器2替代空冷器,經過2年來的運行,效果良好。已在其它高爐上陸續應用。闆式換熱器使用前後高爐進水溫度統計數據對比情況見表2。采用闆式換熱器後,在軟水流量及冷卻水均穩定在960~1200m/h的情況下,軟化水進高爐溫度全年基本穩定在34~39℃之間,遠遠低于在2004年7月份以前采用空冷器的進水溫度。
    5.結語


高爐爐體冷卻軟水系統采用水--水闆式換熱器,可使高爐進水溫度保持在最佳溫度35~40C~fd],水溫波動小,徹底解決了制約高爐高産、穩産、安全生産和影響高爐使用壽命的冷卻能力不足問題,滿足日益提高的高爐冶煉強度要求,延長高爐使用壽命。

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