文 献 综 述

一、 背景

随着科学技术的快速发展,人民生活水平的不断提供,广大人民群众对主要能源的需求量也在逐年增长,如石油资源、电力能源等,火力发电厂作为我国电力能源的主要供应源,在运行过程中需要大量的消耗煤炭资源,而在燃烧大量煤炭资源获取电力能源的过程中,排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等污染物,具调查研究显示,全国雾霾烟尘排放量的一半、二氧化硫的百分之八十等都源自煤炭资源的燃烧,在我国经济社会快速发展的过程中,相继提出了可持续发展、低碳经济等基本国策,所以,不断强化火力发电厂节能减排工作意义重大^【1】。积灰的热阻很大，是金属材料的几十倍，如果换热表面有积灰存在，那么换热器的传热效率将会下降，造成大量的有用能源的浪费。同时，积灰的存在使烟气阻力增加，排烟温度升高，成为锅炉安全运行的隐患。另外有的锅炉配备的换热器设计紧凑，通流部分面积较小，当含有大量灰尘的烟气通过换热表面时，由于灰尘的沉积使通流面积大为减小，运行一段时间后，积灰问题越来越严重。因积灰问题电厂常常被迫停炉进行人工清洗，严重影响电厂的正常运行并带来了大量的经济损失^【2】。为此，国内外开发和研制出各种形式的除灰装置以解决锅炉的积灰问题电厂中省煤器的效率是一个很重要的问题，解决的好与话，对电厂的效率有着深远的影响。而目前火力发电厂机组的灰吹器主要有声波吹灰，而弱爆炸波除灰技术是近几年发展起来的锅炉尾部受热面的除灰方法，该设备除灰效果彻底，可节约成本50万元/a，运行成本是蒸气吹灰的10%。它通过DCS 实现程序控制使操作更加简便，运行过程可免除维护，对锅炉负压和锅炉工况没有任何不良影响，不产生湿汽，不会破坏管系和炉墙，投入后排烟温度可下降10-30度，烟气阻力可降低300-500pa，运行安全可靠，从根本上解决了"蒸汽湿吹"所存在的问题，是传统吹灰方式的理想替代产品。这就是我选题的目的与意义。

热管生产和推广应用，离不开装备制造业的支持。最重要的热管部件就是管了，没有与翅片管和翅片表面的结合，热管的高校性能就不能发挥，这样一来，翅片管让热管插上翅膀，使得热管成功应用于各个领域。

二、研究现状

20世纪80年代中期，我国第一台螺旋翅片管高频焊机组研制成功，使钢翅片牢牢地焊接在表面上，解决了接触热阻的难题，并使生产率大大提高。高频焊翅片管在含灰量大的低温烟气的余热回收中，遇到问题就是积灰和磨损。为了应对积灰和磨损，目前在锅炉制造行业中广泛采用了一种不同的翅片叫H型翅片管，并在大量的实践中证明了这种翅片的防积灰，抗磨损的能力。

H型翅片管型省煤器技术是采用H型翅片管（亦称H型鳍片管、肋片管、蝶片管）组装成的高效换热省煤器。基本形式为”H”型及双”H”型，顺列布置。 省煤器用H型翅片管式省煤器代替光管省煤器，可以增加换热面积，减少管子排列数目，从而增大烟气流通截面，使烟速降低，减少磨损。由于管子的磨 损速度与烟气的流速的3.33次方成正比，所以如果烟气速度从9m/s降低至7m/s，则磨损速度就会降低至原来的43%。同时实验表明，翅片管本身有使 飞灰向管排中间集中的作用，故采用翅片管省煤器在结构上有减轻磨损的作用 H型翅片管可制造成双管的”双H”型翅片管，其结构的刚性好，可以应用于管排较长的场合。H型翅片管省煤器采用顺列布置，H型翅片把空间分成若干小的区域，对气流有均流作用，使磨损大大降低H型翅片由于两边形成笔直通道，可取得最好的吹灰效果。

操作维护简单；节省劳动力：省煤器整体组装出厂，运动部件少，结构简单，便于安装。自动化水平高，运行维护简单，可减少运行人员。

三、 理论研究

强化传热一直是热门话题，研究人员也做出了大量研究^【3/4】。翅片管是空冷器的基本冷却元件。 王大成 李秀娟讲师针对茂名石化乙烯工业公3全密度聚乙烯装置翅片式空气冷却器存在的问题，结合生产实际要求进行了改造。将原设备换热芯从不可拆卸结构改成可抽结构，原圆形换热管改成椭圆形，SS304不锈钢改为铜，改造成功。说明优良的传热性能 ,即合理选材^【5】 优化设计翅片管结构;翅片与气流方向平行，与螺旋翅片相比，能够很好地防止积灰、减少流动阻力^【6】H型翅片管开缝既可提高迎风面驻点附近速度,增强轴向吹扫分流,又可增大背风面的回流扰动。这种速度分布特点使H型翅片管不易积灰；与光管比，其受热面磨损小，利用Realizablek湍流模型对H型鳍片管的传热特性、阻力特性和综 合性能进行了数值研究.结果表明:当烟气流速越高、翅片高度越小、翅片节距越小、管束横向节距越大、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的传热系数越大;当烟气流速越高、翅片高度越大、翅片节距越小、管束横向节距越小、管束纵向节距越大时,H型鳍片管的流动阻力越大;当相对翅片高度为h/d=2.105、翅片节距越小、管束横向相对节距为s1/d=2.237、管束纵向节距越小时,H型鳍片管的综合性能最好， 可采用较高的烟气流速，以增强传热效果^【7】。　 H 型鳍片管可以看作为由 2 个不同结构组合成的传热元件 。在鳍片之间的管子仍旧裸露在烟气中 ,受到烟气的冲刷, 从而实现有烟气到管子的传热。这与一般光管管束的情况差不多。鳍片的存在可能会影响烟气的流动状态 ,但是由于管束采取顺列布置 , 也许流场差别不大, 传热规律相似。在 H 型鳍片管中,光管所形成的热面大约只有总热面的五分之一左右, 在整个传热过程中,不占主导地位。