板式煤气换热器技术说明书

空气(煤气)板式预热器

上海雷林工程技术有限公司

2009年3月

公司简介

上海雷林工程技术有限公司，致力于能源综合利用技术开发与高效节能型换热设备的研发、制造。公司座落于上海松江工业园区，注册资金2000万元，占地面积4万平方米，建筑面积1.2万平方米，固定资产8000万元。

公司技术力量雄厚，全套引进美国LALLEEN公司的技术并汇集了国内优秀的技术人才，专业从事冶金、电力、化工等换热领域的的基础研究、技术引进、技术创新及新产品的开发，可为各行业余热综合利用提供全方位解决方案。

公司制造部拥有从美国引进的处于世界先进水平的全自动板管轮焊接生产线，能生产200～1000毫米宽、1～20米长、耐压6MPa的板管；拥有国内最大吨位的高速自动板片大型液压机二台、板片模具40余套及各种配套设施；具有流体测试系统、水压、气压试验系统及各种理化检验设施为产品的性能提供保障；并拥有一支技术精湛的制造、检验队伍。

公司目前产品主要有空气(煤气)板式预热器、板式蒸发冷凝(冷却)器、电站板式空气凝汽器、可拆式板式换热器及各种组合换热系统。

公司拥有一支强大的销售和售后服务团队遍布全国为用户提供快捷、优质的服务。

公司以我国走循环经济的发展道路为己任。为用户综合利用资源、优化能源结构、提高能源综合利用率、改善环境、降低生产成本提供先进技术、优良的产品和快捷优质的服务。

煤气(空气)板式预热器的技术背景

预热器是通过对锅炉、加热炉、废气催化焚烧炉、热风炉等产生的高温烟气与燃烧所用冷空气和可燃气体换热从而降低能耗，将高温烟气冷却、降低烟气含尘量、减少烟尘含量、减少有害气体(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放以达环保要求从而保护环境的关键设备之一。随着资源紧缺的矛盾日益突出，国内外钢铁、石油工业对装置节能增效，包括工艺技术选择、设备选型和能量回收等都提出了越来越严格的要求。管式、热管式、回转式等传统的换热器由于普遍存在积灰结焦、热管失效、腐蚀、漏风和体积庞大等问题，在很多场合已经不能满足节能增效及环境保护的要求。

传统的预热器

传统的预热器形式主要有列管式、回转式(蓄热式)及热管式预热器3种。

列管式预热器列管式预热器在工业上曾得到广泛的应用，但由于传热效率低、质量大、造价昂贵以及体积庞大，在工业中应用越来越少。目前，仅有少数用螺旋槽管、搪瓷钢管及翅片管等具用

强化传热或特殊抗腐蚀性能的传热元件制成的预热器仍在应用。

回转式(蓄热式)预热器回转式(蓄热式)预热器作为电厂大型机组配套的主流产品，目前仍是电力行业大容量机组采用的主要形式。回转式预热器的波纹板蓄热元件被紧密地放置在扇形隔仓内，交替与烟气和空气进行换热。尽管针对回转式预热器的改进一直都在进行，但回转式预热器耗电、漏风、积灰结焦及低温腐蚀等问题仍然比较严重，因此在钢铁行业基本不选用。

热管式预热器热管式预热器是目前国内应用最多的一种预热器，由于存在热媒损失、放气等因素，热管会因真空度下降而失效。若使用温度过高(380℃时)，就必须采用价格较昂贵的工质和高温材料热管，导致设备造价过高，并容易出现爆管，严重制约了设备的使用寿命。热管式一般2年后开始失效，寿命不超过5年。由于热管失效很难判定，一般情况下需要对所有的热管进行重新抽真空或更换，维修成本高，检修周期长，间接地造成更大的经济损失。加有翅片的热管换热器还有其他的一些弱点，比如，热管的排数不能过大，翅片积灰且不易清除，不但降低了换热效果，严重时会发生堵塞，影响热风炉的正常生产。

钢铁行业预热器现状

高炉系统在高炉炼铁生产过程中，提高风温有利于强化高炉冶炼。获得降焦增产，增加喷吹煤粉量的显著效果。达到降低吨铁成本，根据生产实践，提高100℃风温可降低焦比4～7%，增加产量3～5%，增加喷吹煤粉40～50kg/t铁。随着高炉冶炼技术的进步，入炉焦比不断下降，使高炉煤气发热值贫化，一般热值在2900kJ/m3左右。由于钢材深加工的发展导致发热值高的煤气(焦炉气、天然气等)又特别短缺。

20世纪90年代中期以来，在我国新建高炉上，风温一般要求在1200～1250℃(年平均风温)，设计者一方面在热风炉的结构上下大功夫进行研究，另一方面提高热风炉的烟气温度，采用空煤气的双预热等措施，但提高风温的幅度不大，与1200～1250℃高风温水平还有一定差距，要想在低热值的高炉煤气条件下，风温达到1200～1250℃，就必须使空气煤气的如炉温度均达到300℃，而这必须由耐高温、传热好、高可靠性、高安全性的换热器来完成。

由于传统的换热器的设备特点，限制了高炉热风炉高风温技术的发展，所以采用新的换热器是必要的也是迫切的。

炼钢系统在电炉的生产工艺中，电炉及VOD、LF炉等高温烟气也需要通过板式换热器冷却后，进入布袋除尘系统排出。原采用混风降温，不仅增加了动力，同时由于混风增加了湿度，导致除尘布袋的恶化。

轧钢系统现在国内冷轧彩涂生产线中的空气加热器均采用进口板式换热器，运行温度800℃。我公司生产的用于镀锌、镀锡的板式换热器，已用于鞍钢冷轧厂镀锌、镀锡生产线。设计温度900℃。

空气(煤气)板式预热器

板式预热器是目前较为先进的高效节能型预热器，具有传热效率高、压降低、结构紧凑，耐腐蚀、寿命长，不易积灰、易清洗等优点。并在石化、电力行业得到越来越广泛的应用，在钢铁行业也逐步推广采用。

我国化工行业在上世纪九十年代就已开始淘汰热管式换热器，改用板式预热器，主要以进口为主，日本和欧美的许多化工和钢铁企业很多就采用板式预热器。由于板式预热器的制造涉及计算软件、大型的液压机及可靠的自动焊接生产线，所以制约了我国板式预热器的发展和推广。

板式预热器采用传热板片替代传统管子和热管传热元件。烟气、空气(煤气)通过板片换热，冷热流体完全隔离，由于传热板片沿流体流动方向的流道断面形状不断变化，大大加强了流体的扰动，

从而增加了流体的传热性能。且板片表面光滑，具有更小的污垢热阻。

雷林公司在引进美国LALLEEN公司的板式预热器技术及软件的基础上，开发具有中国自有知识产权的新型全焊板式空气(煤气)预热器，填补我国在钢铁行业这一设备技术领域的空白，使空气(煤气)预热装器产品实现了国产化，替代进口并参与国际竞争，满足用户对煤气预热器增效节能、长周期运行及大型化的使用要求，对于促进行业的技术进步及发展均具有十分重要的意义。

根据国际上通用的流程模拟软件HYSYS 2.4.1 build 3870模拟烟气、空气(煤气)的物性与热负荷。按煤气、空气被加热进行煤气(空气)预热装置的设计，传热计算采用引进的工艺计算软件，该计算方法得到工业实践检验。

设备采用全焊式结构，密封性能好，很好的避免了介质的泄漏，板片焊接采用自动轮焊技术，并及时对焊接中跟踪定位、压紧以及检验，保证了板片的焊接质量。

空气(煤气)板式预热器的特点

?结构性能

板式预热器在流速为3米/秒的时候就能达到湍流状

态，设计采用10～14米/秒，在这个流速下对于避免灰尘

的沉积、强化传热、避免磨损、降低阻力都是最佳的选择。

而管式及热管式在流速为30米/秒的时候才能达到湍流状

态，这个流速下，磨损及阻力都无法克服，因此会降低流

速从而导致结垢和因结构产生的腐蚀。

?传热性能高

与管式传热元件相比，板式传热元件总传热系数提高

1～3倍，同热管式相比总传热系数提高30%～100%。根据

加热与被加热前后温度、体积变化的特点，采用可变流道

设计确保总传热系数的最佳化和阻力降的最低化。

管式热效率为75%。热管为83%。而板式为95%。

?低压降

由于传热性能优秀，流体通过的距离缩短，而且单板间（间隔）可根据对压力损失的要求自由调整。同热管式预热器相比，板式换热装置阻力降低20%～60%，仅为管式的40%～60%。

?结构紧凑

蛇形通道一列，连续、密闭、相互层叠的构造，与管间相隔的多管式构造相比，同一容积的传

热面积增加数倍。由于总传热系数大，所需传热面积减小，热交换器实现了小型化。

板式结构具有很高的紧凑度，管式(热管式)传热元件的紧凑度约为60m2/m3，而板式传热元件为160m2/m3，提高近3倍。

重量只有管式的1/4,热管式的1/2.

?抗腐蚀性能及耐高、低温性能

板式预热器传热元件采用抗露点腐蚀、耐高温的不锈钢，且在其表面容易进行防腐处理，具有良好的抗低温腐蚀性能和耐高低温性能，可在60~900℃之间安全运行。

对高温工况，材料为耐热钢，经溶接组装，单元波形曲板对热膨胀差耐性极强。

特殊的波纹自动补偿自身的热变形，采用进口自动焊接技术及在高温下采用独特的焊缝保护技术解决了焊缝的由于热应力的开裂问题。

?维修性能

没有驱动部件，维修频度少，炭灰、尘土、渣屑、杂物等附着物可用刷子、化学剂、喷射等方法清洗。构造简单。

?抗积灰及可靠性

特殊的波纹设计且传热表面光滑，板式预热装置不易积灰。流体通路呈蛇形或菱形。单板表面流体的层流部分产生脱离运动。流体加大紊流度。两流体同时激烈地新陈代谢获得高传热系数。而且由于脱离运动、尘土、渣屑、杂物等不易附着，故可维持长久的高性能。

?耐磨性

进气的管口均加保护套和保护层，以及采用合理的流速，避免了对板片的磨损。

?长寿命

对于烟气余热回收工况，板式预热器的寿命一般为10～15年（工作温度60～900℃）。一般热管式为3～5年（工作温度150～380℃）。管式如采用碳素钢渗铝工艺耐高温（工作温度150～600℃）寿命为3～5年。

?节能

正是由于板式预热器有上面的特点，能把烟气排烟温度降的更低，所以板式预热器能回收更多的能源。