套筒石灰窑换热器管束堵塞后快速检修技术研究

摘要

活性套筒石灰窑由于其结构紧凑、占地面积小、能耗低、石灰活性度高、生烧过烧率低、经济效益明显，被越来越多的钢铁生产企业所采用。然而，部分企业在使用中出现了套筒窑换热器管束堵塞现象。清理周期比较短，清理时间长，清理难度大，对窑况影响较大，最终影响产量和质量。换热器作为环形套筒窑的热交换装置，它保证着窑内的热量和气体流量的平衡和工艺参数的稳定，在很大程度上影响着生产的石灰质量。因此，对套筒石灰窑换热器管束堵塞的机理进行深入探索，研究应对由于换热器堵塞所带来的问题及解决方法，对套筒石灰窑的推广和应用是非常重要的。为此本文做了如下几个方面的研究工作:
　　本文介绍了套筒石灰窑的系统组成、工艺流程以及换热器的结构组成，同时还介绍了换热器的工作原理以及换热器堵塞物的物理及化学特性。
　　利用Fluent软件对换热器内部热力场进行数值模拟，通过模拟后得出的热力场云图，可以更直观的看出换热器在堵塞前后换热效果的变化。
　　通过研究套管长度、外径以及材料，找出一种最适合在换热器管束内部插入和拔出且耐腐蚀的材料。
　　通过对多种清理工具的研究，使用自主研发的风动螺旋钻清理换热器，用时最少，清理效果最理想。
　　通过对换热器实行掺冷风，调节进入换热器废气的温度，使废气中的灰尘提前结晶。
　　本课题结合天津钢铁联合特钢有限公司的三座600T活性套筒石灰窑生产运行特点，针对换热器堵塞的问题，在利用已有的基本理论和研究成果的基础上，分析换热器堵塞对石灰质量造成的影响以及在检修中对活性石灰窑的使用寿命的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 研究现状

1．3 论文研究内容

1．3．1 管束内安装套管

1．3．2 管束清理工具的优化

1．3．3 实行掺冷风工艺

1．4 石灰窑简介

1．4．1 石灰窑煅烧机理

1．4．2 套筒石灰窑工作原理

1．4．3 石灰窑结构及特点

1．5 本章小结

2 换热器工作原理及结构

2．1 换热器的工作原理

2．1．1 板式换热器的工作原理

2．1．2 套筒石灰窑换热器的工作原理

2．2 管式换热器的主要优、缺点

2．3 套筒石灰窑换热器的结构及主要零部件

2．3．1 简体

2．3．2 换热管

2．3．3 膨胀节

2．3．4 废气进口

2．3．5 废气出口

2．4 本章小节

3 换热器堵塞机理分析

3．1 原料分析

3．2 燃料情况分析

3．3 换热器堵塞物分析结果

3．3．1 堵塞物取样与初步分析

3．3．2 换热器入口水平管积灰

3．3．3 换热器顶部耐火砖结垢

3．3．4 换热管入口堵塞物和换热器管内粘结物

3．3．5 堵塞物能谱分析

3．5 换热器结垢的原因分析

3．6 本章小结

4 换热器内部热力场数值模拟的建立

4．1 计算流体力学软件简介

4．2 换热器热力场数值模拟所需的理论知识

4．2．1 流体流动的控制方程

4．2．2 湍流模型的选择

4．3 换热器传热计算的基本理论

4．3．1 传热方程式

4．3．2 热平衡方程式

4．4 换热器三维模型的建立

4．5 换热器网格划分

4．5．1 ICEM软件介绍

4．5．2 网格划分

4．6 边界条件的设定

4．7 换热器热力场的分析

5 解决换热器堵塞的技术实现

5．1 主要研究过程

5．1．1 换热器管束内套管的研发

5．1．2 换热器管束清理工具的优化

5．1．3 换热器实施掺冷风工艺

5．2 实际达到的效果

5．3 作用和意义

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

6．2．1 该技术与国内外水平对比

6．2．2 该技术达到的水平

6．2．3 市场分析

6．2．4 经济效益分析

6．2．5 前景分析

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果