換熱器是使兩種流體產(chǎn)生熱交換的裝置。當(dāng)用蒸汽或有機熱載體(HD系列導(dǎo)熱油)作加熱空氣的熱源時,需要換熱器將熱源產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)給潔凈的空氣。
子棉烘干采納翅片式換熱器。翅片式換熱器由若干組無縫管和其上的金屬片組成。無縫管呈“之”字形排列,每組可由單排管或多排管組成,固定在鋼架上。在“之”字形的無縫管上規(guī)律地排列許多金屬片,以增加傳熱面積。金屬片有鑲筋式和一次擠壓成形式兩種形式。金屬片之間都保持肯定的空隙。金屬片的形式和金屬片之間的隔距可根據(jù)需要選定。金屬片密集排列,可增大傳熱面積,提高傳熱效率,但也會增加氣流阻力,降低空氣流量。無縫管的一端和蒸汽進氣管或?qū)嵊凸┯凸芟嗤?另一端和蒸汽出氣管或?qū)嵊突赜凸芟嗤āQ熱器的一側(cè)是空氣進入口,另一側(cè)為空氣加熱后的輸出口,其余均封閉。
鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或經(jīng)加熱爐加熱后的導(dǎo)熱油,從總管進入換熱器,通過每組無縫管后,再合并排出。無縫管獲得熱能后,加熱全部的金屬片,傳熱面積顯著增大,換熱器內(nèi)的溫度迅速升高。需加熱的空氣由送熱風(fēng)機壓入換熱器內(nèi),從若干組無縫管和金屬片之間錯流(即空氣流動方向和熱流體流動方向互相垂直)通過。加熱后的空氣則從輸出口輸出,進入管道。用鍋爐蒸汽作熱源的優(yōu)點是安全可靠、不污染棉花(熱空氣中無火星、煙塵)、投資較小、使用成本低。缺點是熱效率低、在較低的工作壓力下,難以獲得較高的蒸汽溫度。
用加熱爐導(dǎo)熱油作熱源的優(yōu)點是安全可靠,不污染棉花;能在較低的運行壓力下,獲得較高的工作溫度;可進行精確的溫度調(diào)節(jié);熱效率較高。缺點是投資大。
2.燃煤型熱風(fēng)爐
燃煤型熱風(fēng)爐的爐殼呈圓筒形,站式安裝。爐殼內(nèi)部主要有燃燒爐排、輻射換熱和對流換熱器件。空氣進、出口分別位于爐殼下部和上部。
燃煤型熱風(fēng)爐還需配備引風(fēng)機和煙塵除塵器等。
空氣由送熱風(fēng)機吹入熱風(fēng)爐內(nèi)。熱風(fēng)爐內(nèi),煤充分燃燒,溫度急劇升高,通過輻射和對流加熱空氣。加熱后的空氣從熱風(fēng)爐的上部出口進入管道。燃煤產(chǎn)生的煙氣,通過引風(fēng)機排入煙塵除塵器。
燃煤型熱風(fēng)爐的優(yōu)點是安全可靠,不污染棉花;熱效率較高;使用成本較低。
HY—F系列燃煤熱風(fēng)爐是一種新型高效節(jié)能、低污染的熱源設(shè)備,如圖7-2所示,在新疆及內(nèi)地均有廣泛使用。
HY—F系列燃煤熱風(fēng)爐由燃燒室、燃料提升機構(gòu)兩部分組成。
燃燒室由爐排總成、引燃區(qū)和燃燒壓構(gòu)成。爐排機構(gòu)分兩種,一種是水平自動往復(fù)式,另一種是鏈條爐排循環(huán)式。水平自動往復(fù)式爐排下方設(shè)分風(fēng)室,用設(shè)置的調(diào)風(fēng)桿調(diào)節(jié)各風(fēng)室的供風(fēng)量;爐體側(cè)面設(shè)有排渣門,爐體后端有除渣門。煤倉內(nèi)裝有閘板操縱煤層厚度。燃燒室內(nèi)腔由耐溫材料預(yù)置而成,燃燒室左側(cè)設(shè)有點火門。燃料提升機構(gòu)位于爐體前方,由煤斗車、導(dǎo)軌架、支撐平臺、提升電動機和減速箱構(gòu)成(HY—F15型沒有燃料提升機構(gòu))。換熱器熱風(fēng)出口和管路相連,在管路上設(shè)有測量熱空氣溫度的雙金屬溫度表和熱電偶。
電控柜設(shè)有電源開關(guān),操縱提升機、換熱器鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排鼓風(fēng)機、爐排送煤電動機、電動推桿電動機以及顯示熱風(fēng)溫度的電器儀表等。
煤通過煤斗車送至煤倉,爐排自前向后緩慢移動,煤隨爐排先經(jīng)煤閘板刮成肯定厚度的煤層進入燃燒室引燃區(qū),再迅速起火燃燒,燃燒所需的空氣由各風(fēng)室提供。燃燒所形成的灰渣落入尾部的灰渣室中。
利用引風(fēng)機,將熱煙氣均勻地引入換熱器外表面,加熱鼓入換熱器內(nèi)壁通道中的冷空氣,使之達到要求的溫度,并輸送到熱風(fēng)出口。煙氣經(jīng)除塵器除塵后,被送至地下排煙通道。
HY—F系列燃煤熱風(fēng)爐的主要特點:
(1)HY—F系列熱風(fēng)爐執(zhí)行國家機械行業(yè)標準JB/T6672.1—2001。
(2)HY—F系列熱風(fēng)爐由高效熱燒室和換熱器組合而成,以保證燃燒充分,熱效率大于72%,輸出的潔凈空氣溫度在60～180℃。
(3)排出的煙氣符合國家環(huán)保標準。
(4)換熱器采納懸置式結(jié)構(gòu),幸免了熱膨脹所引起的開焊問題;換熱方式采納順流和逆流組合形式,同時設(shè)有清灰門及清灰通道。合理地選用耐熱鋼及優(yōu)質(zhì)碳鋼,使換熱器的使用壽命大大提高。
(5)由于換熱器是封閉的,因此輸出的是潔凈的熱空氣,溫度的精度為±5℃,性能穩(wěn)定。
(6)電控柜配有“手動”和“自動”兩種操縱方式。自動化程度高,操作簡單,維修方便。電控柜還配置了測溫裝置,能夠超溫報警。
(7)為保證安全生產(chǎn),采取如下的消防措施:將熱風(fēng)爐排放的煙氣導(dǎo)入地下煙道,煙氣管道鋪設(shè)在地下約0.6m處,在排煙管道口下設(shè)有水井,水井和煙氣通道相連,煙氣通道長度不少于20m。在排煙通道口上端放有水泥蓋板,可預(yù)防煙氣中的火星飛濺。
產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見表7-1。系統(tǒng)裝機容量和重量將根據(jù)用戶要求的供熱量及供風(fēng)溫度有所變動。
3.電加熱器
電加熱器是利用特種電阻帶鋼作為發(fā)熱原件。特種電阻帶鋼按三相分組設(shè)定。
電加熱器能對空氣直接加熱,故熱效率很高。電加熱器工作時,特種帶鋼無明火,所以使用安全可靠,且無煙塵,不會污染棉花。電加熱器的自動化程度高,溫度操縱精確,但電加熱器的使用成本較高。
4.燃燒器
以柴油作熱源的燃燒器一般由點火系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、助燃霧化系統(tǒng)和供油系統(tǒng)組成,圖7-3是其結(jié)構(gòu)示意圖。
點火系統(tǒng)的作用主要是利用高壓電棒點燃液化石油氣,使之提供穩(wěn)定持久的火焰,然后利用此火焰引燃柴油。
點火系統(tǒng)由帶不銹鋼接頭的固定火焰噴嘴、空氣和液化石油氣混合器、空氣旋塞、液化石油氣壓力調(diào)節(jié)器和高能點火器組成。
燃燒系統(tǒng)的作用是為加熱空氣提供燃燒充分、穩(wěn)定的火焰。該系統(tǒng)主要由噴嘴、油流量閥、霧化空氣閥、助燃空氣閥、通風(fēng)室、燃燒室、操作桿和壓力調(diào)節(jié)器等組成。可以通過調(diào)節(jié)霧化空氣閥和柴油壓力調(diào)節(jié)器得到燃燒充分、穩(wěn)定的火焰。一般地,油壓越高,火焰就越強,通常油嘴進油壓力以98.2～147.3kPa為宜。當(dāng)油壓肯定時,霧化空氣閥開得越大,風(fēng)油流量比越大,火焰就越弱。
助燃霧化系統(tǒng)的主要作用是將潔凈的空氣送入油嘴,使柴油霧化。同時,將一部分空氣送入燃燒器助燃,使燃油充分燃燒。它還有引燃液化石油氣的助燃功能。該系統(tǒng)主要由助燃風(fēng)機、空氣過濾器、風(fēng)管、節(jié)氣閥、壓力表、助燃空氣閥和霧化空氣閥組成。對一般輕柴油,風(fēng)機的壓力應(yīng)為6886～8612Pa,對重柴油,風(fēng)機的壓力應(yīng)大于10335Pa。
供油系統(tǒng)的主要作用是為燃燒系統(tǒng)提供潔凈而具有肯定壓力的穩(wěn)定燃油。該系統(tǒng)主要由油泵、柴油過濾器、單向閥、溢流閥、調(diào)壓器、壓力表、進出油管和溢流管組成。油泵為CB—Bl型齒輪泵,流量1L/min,壓力為2.5×10 Pa。
燃燒器的工作原理是讓清潔的柴油在高壓齒輪泵和高壓助燃風(fēng)機的作用下,通過噴油嘴,產(chǎn)生高壓油霧,并噴射到燃燒室內(nèi),由自動點火裝置點燃后,經(jīng)過周密調(diào)整使之充分燃燒,產(chǎn)生穩(wěn)定的高溫火焰,并對由送熱風(fēng)機引入通風(fēng)室的空氣進行加熱。燃燒器能對空氣直接加熱,故熱效率很高。
但燃燒器具有使用不安全、易污染棉花(原因是火星易進入熱空氣管道,霧化燃燒不完全時,油滴、煙氣易進入熱空氣管道)、使用成本高等缺點。
子棉烘干的熱能消耗和熱空氣的風(fēng)量及熱空氣的溫度有關(guān)。在空氣的初始溫度為21.1℃條件下,熱能消耗可以從圖7-4中查得。
圖7-4中計量單位的換算如下:
例如,要求每小時加熱15300m3 的空氣(約9000站方英尺/min),加熱后空氣的溫度為121℃(約250u),查圖7-4可知,每小時消耗的熱能約為184.5MJ(約1750000英熱單位)。
子棉烘干需要的熱空氣流量,和子棉輸送量、子棉輸送混合比及烘干機的類型有關(guān)。子棉烘干需要的熱空氣溫度和子棉原回潮率、烘干機的類型有關(guān)。
子棉烘干的熱能消耗決策了空氣加熱系統(tǒng)的設(shè)備配置和燃料的消耗。例如,每小時處理8～10t子棉,子棉原回潮率在12%左右,若采納蒸汽作熱源,對于烘干效率較高的烘干機而言,每小時消耗的蒸汽在1t以內(nèi),可配置一個工作壓力為392.8～785.6kPa,蒸發(fā)量為1t/h的鍋爐。燃燒效率、燃燒值、供熱裝置能力等數(shù)據(jù),可查閱相關(guān)的手冊和說明書。
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