玻璃窑4T/h热管式省煤器的设计开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1、我国玻璃产业能源消耗现状

随着中国经济建设的推进，我国能源消耗越来越巨大，而且由于我国产业结构的不合理性与管理技术上的落后，在能源消耗上与发达国家比还是存在很大差距。中国的发电、冶金、建材、化工等产业消耗全部一次能源的80%左右^[1]，而玻璃窑也是一个耗能大户。

玻璃液的熔制、玻璃产品的成型和玻璃制品的退火都是在高温、中高温度下进行的，而要完成这几个热工过程，生产出高质量的玻璃制品，就需要有合理的热工设备，这就是玻璃窑炉。玻璃工厂是耗能大户，玻璃工厂中主要的耗能部分是玻璃窑炉（其耗能占总耗能的75%以上）。玻璃窑炉有很多种，有烧煤的；有烧煤气或天然气的；有烧油的；有电加热的，等等。^[2]

2、玻璃窑的余热回收现状

玻璃企业普遍存在大量的余热资源，包括烟气余热、炉体散热、高温产品余热、冷却介质余热、废气和废料余热等。其中烟气余热几乎占燃料消耗量的1/3以上，占余热资源的一半以上，是主要的余热资源。^[3]从蓄热室或换热室出来的烟气、冷却部和供料道排出来的气体、窑体和供料道的外表面散热以及冷却用水的热量均可以回收利用。^[4]

2.1、玻璃窑的余热锅炉

目前我国的烟气余热回收锅炉有两种，分别是烟管余热锅炉和热管余热锅炉，然而热管余热锅炉的节能效果更明显。^[5]热管余热锅炉的工作原理为工业软化水经过软水泵进入热力除氧器除氧，除氧水一部分由给水泵输入软水预热器预热后进入汽包，除氧水通过下降管进入蒸汽发生器，水吸收热量变成饱和水，饱和水再经上升管进入汽包，在汽包里进行水汽分离，形成一定压力的（饱和过热）蒸汽，一部分蒸汽送至除氧器除氧，其余蒸汽送至总管进入发电系统装置或其他用户。^[6]

图一（卧式）热管余热锅炉简图

玻璃窑产生的高温废气经过余热锅炉回收后，还有一部分热量散失，这时，我们需要用另一种方法来回收废气中的热量，就是在余热锅炉后面加装省煤器。利用省煤器能回收废热而降低了锅炉的排烟热损失，就直接提高了锅炉效率。^[7]

2.2、省煤器

现代锅炉一般都有省煤器。省煤器一词来源于燃煤锅炉，对于燃油、气和其他燃料的锅炉习惯上也称为省煤器。省煤器按出口水是否汽化分为沸腾式和非沸腾式。沸腾式的省煤器的沸腾率（出口水中汽化部分的质量百分数）不应超过20％,过大会增加流动阻力,甚至会出现管组中各管流量交替脉动，使省煤器振动，从而造成损坏。中压锅炉的省煤器常为沸腾式，其他压力的锅炉则常为非沸腾式。省煤器按结构和材料又可分为铸铁式和钢管式。铸铁式省煤器(见图)强度不高,用于压力小于2.5兆帕的锅炉。为了加强传热，管外有大量鳍片。铸铁式省煤器承受振动和冲击的能力较差，故不能用作沸腾式；但耐腐蚀性能良好，可用于给水未经除氧的工业锅炉。钢管式省煤器不受压力限制，可以用作沸腾式，一般由外径为32～51毫米的碳素钢管制成。有时在管外加鳍片和肋片，以改善传热效果。钢管式省煤器由水平布置的并联弯头管子（习称蛇形管）组成。^[8]

3、热管式省煤器的特点及结构工作特点

近年来，热管式省煤器开始崭露头角。热管式省煤器的最主要的优点是耐低温腐蚀

性能好，因而它在水侧的热阻比普通省煤器大，而在气侧的热阻比普通省煤器小，所以

在同样条件下，壁温较高，不易腐蚀；其次，烟气侧的阻力可以设计得比较小。从热工

性能说，烟气侧有肋中的热管式省煤器结构比较紧凑，体积小重量轻；其缺点是：价格

较高。通常为常压式（如果为承压式，结构太复杂）。^[9]

图二 热管蒸汽发生器工作原理

热管式省煤器的工作原理：烟气加热热管蒸发段，内部工质吸热蒸发为蒸汽，进入蒸

汽联管，经上升管进入冷凝管，被管外冷却水冷却，成为冷凝液，在重力作用下经液体

回流管至热管蒸发段，继续吸收烟气余热蒸发，如此循环不息，将烟气热量传递给冷却

水^[10]

3.1、省煤器管的腐蚀及解决方法

1)当燃料燃烧时，燃烧中的硫与氧化合生成二氧化硫S O₂=SO₂，在一定条件下SO₂ 1/2O₂=SO₃，SO₃的生成量随燃料含硫量、火焰温度和烟气中含氧量的增加而增加；在烟气的低温区：SO₃ H₂O=H₂SO₄（气态）→H₂SO₄（酸露），腐蚀损坏设备。因此，在进行烟气余热回收利用实现节能降耗的同时，要从设计、选材和安装操作等多方面采取措施，来防止和减少低温腐蚀。^[11]

2)使用渗铝省煤器管。钢材经表面渗铝后，其正常的渗层结构应由三部分组成，外层是铝原子浓度较高的氧化铝壳，中间为铝铁合金区，内层是基体金属，从而使钢材具有复合材料的性能，可以大大提高其抗高温氧化、抗腐蚀和抗飞灰磨损的能力。但是渗铝管与钢管的焊缝无法保证抗腐蚀性能^[12]，为了增强可靠性，通常采用更长的渗铝管，以使焊缝远离高温腐蚀区，但这增加了成本。^[13]

3)采用电弧喷涂与等离子喷涂技术，在省煤器可能发生腐蚀的区域喷涂防腐蚀合

金，可有效地保护省煤器，使其不再发生高温腐蚀。该工艺简单，涂层很薄，对省煤器

几乎没有传热影响。国内外许多电厂都采用了这种方法，并取得了很好地防止高温腐蚀

的效果^[14]。但采用喷涂工艺的产品目前价格较昂贵。

3.2、热管式省煤器与普通省煤器性能比较

1)体积和外部样式比较 普通省煤器:体积、重量大,而且因为连接法兰多,容易发生漏水漏气现象,热管式省煤器:体积小,重量轻接吸法兰数量较少。

2)导热效率比较 普通省煤器:等温性差、导热速度慢、强度小、导热效率低。热管式省煤器:等温性高、导热速度快,可达音速。^[15]

3)提供效率比较普通省煤器:换热效率在10%-20%,节煤效率比较低,一般在2%-5%；热管式省煤器:换热效率在35%-50%,节煤效率一般在3%-16%,(根据企业设备情况而定),节煤效果比较明显。

4)除污和抗腐蚀能力的比较 普通省煤器:因烟气从管内走热量从管壁进行传导,时间长了易积灰腐蚀；热管式省煤器:由于有自震装置故不易积灰,排烟温度控制在露点以上,故不易凝露,结焦、腐蚀。^[16]

5)使用寿命比较普通省煤器:使用寿命比较短,一般在2-5年。热管式省煤器:使用寿命比较长,一般在10年以上。

6)长期的比较普通省煤器:回收期比较长为1-3年。热管式省煤器:回收期为3-8个月。

小结

由于要防止排烟管道的露点腐蚀，余热锅炉的排烟温度不能太低，所以要加装省煤

器来进一步提高效率。又因为玻璃窑的烟气具有腐蚀性，由于热管式省煤器不易积灰易

更换的特点，所以必须使用热管式省煤器。

参考文献

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