换热器涂层开发及焦炉荒煤气管束式换热器设计与计算

发布时间：2020-06-08 20:28

【摘要】：炼焦产生的荒煤气带有大量的余热资源,占焦化工序的36%,节能潜力巨大。但是在现有余热回收技术中,因为存在焦油粘结和腐蚀的难题,导致该部分工作一致处于研究探索阶段,而且现有的换热设备回收热量效率一般较低。设计新型换热器和采用换热器不粘防腐涂层技术,能够有效解决换热效率低和焦油粘结的问题,但是因高温工作环境的限制,提高涂层的耐温性和硬度显得尤为重要。本文在PTFE基树脂涂料中分别加入改性聚有机硅氧烷、二氧化硅、二硫化钼,制备改性不涂料,喷涂烧制不粘涂层,并测试了改性涂层的硬度、厚度、焦油接触角、涂层耐温性、抗粘结性等;创新性的应用MATLAB软件处理高温涂层的彩色缺陷图像,计算出缺陷率,以缺陷率大小来评价涂层的各项性能。实验结果表明:在PTFE基树脂涂料中加入三种改性剂,控制改性剂含量和涂层厚度,三种改性剂均能增加涂层的硬度和焦油接触角。图像处理结果表明,加入改性聚有机硅氧烷,控制其含量在0.2%~0.8%、厚度在20um~30um,能够明显降低涂层的表面缺陷,使缺陷率从8%降低至4%以下,而且在较高温度下(350℃左右),得到了较好的涂层性能和表面质量;进一步得出,加入改性聚有机硅氧烷时,适当延长高温烧制时间有助于减少涂层表面缺陷,且能提高涂层的耐温性和抗粘性。本文开发设计了新型换热器,克服了现有焦炉荒煤气余热回收技术效率低的不足,将荒煤气从750℃降低至250℃,实现了在狭小空间内高效回收荒煤气余热,解决了焦油粘结的难题,实现了换热面、换热通道的无焦油粘结。该新型荒煤气余热回收系统,年产蒸汽量22.32万t,经济效益约1786万元/年。此外,对管束式换热器也进行了部分数值模拟计算,结果与热工计算结果基本一致,而且在换热器运行时,换热管壁面最高温度为250℃,理论上不会出现因温度过高而导致涂层脱落的现象。
【图文】：

图 1-2 焦油冷凝特性从表 1-1 看出，荒煤气中含有的硫化氢换热器的普碳钢材料反应，引起腐蚀问题，响换热器正常工作，存在安全隐患；而焦炉量的萘、酚、吡啶等焦油组分会不断冷凝析小，影响荒煤气导出。所以，焦炉荒煤气余表面的焦油粘结和腐蚀问题。1.2.2焦炉荒煤气余热回收技术发展现状从上个世纪70年代开始，许多专家学者焦的技术进行了初步探索，至今已取得不少等技术回收荒煤气带出的余热。（1）夹套式换热器夹套式换热器，也即上升管汽化冷却装

管外壁焊接环形夹套[10]（参考图1-3a），软水从夹套下部通入，与荒煤气在夹套内换热，温度降低到500℃左右，水吸热变成汽水混合物，在汽包中分离，产生低压饱和蒸汽外供，而饱和水由管路自流至上升管夹套下部循环使用，并按实际情况向汽包内补充水。该技术优点是所需要的总体投资少、运行成本低、经济效益好。技术缺点：1）荒煤气导出过程中，温度变化较大，，焦油粘结严重，操作难度大，严重
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ520.5

【参考文献】

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本文编号：2703604