| 高溫?zé)峁軗Q熱器是一種新型高效換熱器，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航天、石油化工等行業(yè)加熱和冷卻生產(chǎn)工藝和廢熱回收過(guò)程中。空氣輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)要求將空氣預(yù)熱到700℃用來(lái)驅(qū)動(dòng)氣輪機(jī)葉片，換熱器性能要穩(wěn)定可靠。高溫?zé)峁軗Q熱器是各種換熱器優(yōu)選方案。
目前我國(guó)火電占到全國(guó)總發(fā)電量的76～80%，大量煤炭的燃燒不僅產(chǎn)生大量的CO2、NOx等污染物，而且成為溫室效應(yīng)氣體的主要來(lái)源。如果發(fā)電效率能夠提高1%，那么全國(guó)每年將節(jié)電340億千瓦時(shí)以上，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1100萬(wàn)噸以上，減少CO2排放達(dá)到2500萬(wàn)噸以上。電廠所發(fā)電量中大約3～10%的部分被自身所消耗，如果能夠降低這部分廠用電率，就相當(dāng)于提高了供電效率。利用鍋爐燃煤釋放出來(lái)的熱量來(lái)加熱燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的空氣，高溫高壓的空氣推動(dòng)渦輪做功，乏氣作用為二次風(fēng)的一部分，這是降低廠用電的一個(gè)有效措施。
對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，降低廠用電的主要方式是利用小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵或者風(fēng)機(jī)等。機(jī)組中增加空氣輪機(jī)系統(tǒng)，主汽輪機(jī)發(fā)電功率不變，同時(shí)鍋爐排煙溫度不變。空氣輪機(jī)的輸出功全部用來(lái)驅(qū)動(dòng)給水泵，空氣輪機(jī)的排氣替代了一部分鍋爐用風(fēng)，但總折算還是降低了電耗。該系統(tǒng)與鍋爐機(jī)組耦合運(yùn)行時(shí)，在機(jī)組運(yùn)行期間可以不受機(jī)組負(fù)荷率的影響而實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，年可增加上網(wǎng)電量為518.3萬(wàn)千瓦時(shí)，同時(shí)節(jié)約標(biāo)煤為2.85萬(wàn)噸。
高溫空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)005與空氣輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)相匹配的高溫?zé)峁芸諝忸A(yù)熱器
空氣輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵是高溫空氣換熱器的可靠性和壽命，要求進(jìn)入高溫?fù)Q熱器的煙氣溫度850℃，出口溫度700℃，質(zhì)量流量為41kg/s；空氣出口溫度700℃，入口溫度500℃，壓力0.6～0.7MPa。
2.1.1熱管管殼材質(zhì)的選用
管殼選用0Cr25Ni20奧氏體耐熱鋼,鋼中加入Ni、Cr、Nb等元素，經(jīng)時(shí)效處理后，鋼中可析出Ni3(Ti,Al)類(lèi)的金屬化合物形成第二硬質(zhì)相。這些第二相很難長(zhǎng)大，在鋼中呈彌散分布，有效地提高了鋼的持久強(qiáng)度。0Cr25Ni20耐熱鋼為奧氏體型鋼，合金晶粒粗化，減少了晶界，在高溫下晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，合金的斷裂常沿晶界發(fā)生，減少晶界就相當(dāng)于減少了破斷的可能性，從而提高了高溫強(qiáng)度。該種耐熱鋼最高使用溫可達(dá)到1200℃，其韌性、可焊性較好，連續(xù)最高使用溫度為1150℃，間歇使用最高溫度為1050～1100℃。它與金屬鈉有良好的相容性，熱管工作時(shí)不會(huì)發(fā)生失效問(wèn)題。
2．1．2 熱管工作介質(zhì)的選用
工質(zhì)選擇金屬鈉, 沸點(diǎn)882℃、凝固點(diǎn)98℃、臨界溫度2327℃、密度930kg/m3、氣化潛熱4222kJ/kg、啟動(dòng)溫度約350℃，熱管的工作溫度在597～1197℃范圍內(nèi)。在高溫下液態(tài)鈉熱管的殼體幾乎不承受內(nèi)壓, 工質(zhì)回流時(shí)只有小質(zhì)量流率便可傳遞較高的熱量。
選用純度為99.7%的工業(yè)鈉作用為工質(zhì), 因?yàn)殁c和水易發(fā)生激烈反應(yīng)，處理鈉時(shí)要在干燥的環(huán)境下進(jìn)行，要絕對(duì)避免與水接觸。這里采用一種簡(jiǎn)捷高效的堿金屬充裝工藝“堿金屬非蒸餾充裝方法”，工藝過(guò)程如下：
（1）鈉在惰性氣體保護(hù)下在透明室中操作；
（2）在透明室中采用天平對(duì)鈉量進(jìn)行計(jì)量；
（3）對(duì)鈉工質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾提純；
（4）采用封口鉗封口，再精確稱(chēng)量定量；
（5）采用加熱帶對(duì)鈉進(jìn)行熔化控制，并提高熱管充鈉前的真空度；
（6）可一次充裝一根或多根熱管。高溫鈉熱管的整個(gè)制造工藝過(guò)程復(fù)雜，只有保證準(zhǔn)確無(wú)誤，才能保證熱管的可靠性和壽命。
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