輻射式熱交換器

當爐子的廢氣溫度較高（1000~1300℃）時，在多數(shù)情況下以采用輻射式熱交換器為宜。這是因為，輻射傳熱是溫度四次方的函數(shù)，溫度升高時傳熱迅速增加：而且，這種熱交換器內(nèi)廢氣流通截面很大，即輻射層厚度大，對熱交換器的傳熱不僅是廢氣的輻射，而且還有熱交換器相鄰煙道的磚襯內(nèi)表面的輻射。

按其結構，輻射式熱交換器可分縫式和管式兩種。而縫式又有環(huán)縫式和直縫式之分。圖2.58示出的是環(huán)縫式輻射熱交換器，它由兩個同心鋼制圓筒構成。內(nèi)筒通煙氣，環(huán)縫里流通空氣或煤氣，在內(nèi)筒的外表面焊上豎向肋片，以加強內(nèi)筒的散熱，并使環(huán)縫在整個圓周和高度上保持相同的寬度。熱交換器加熱時，內(nèi)筒溫度比外筒高得多，熱膨脹量也大些，為保證其自由膨脹，在外筒上設膨脹圈，根據(jù)需要，可以將煙氣和空氣的流向組織成順流、逆流或順流逆流的復合流動，如圖2.59。

管式輻射熱交換器與縫式輻射熱交換器相比，只是結構不同，圖2.60所示為目前較為流行的圓柵式輻射熱交換器。它的傳熱面是由排成圓圈的多根小管構成，小管兩端焊在引人和引出空氣（或煤氣）的環(huán)套上。煙氣在中間流通，直接給管柵輻射熱量，小管外圍的耐火磚壁面也對之間接輻射。管式輻射熱交換器煙氣側的對流熱交換，通常略去不計，主要是由于它的煙氣流速常比縫式輻射熱交換器小，且系縱向繞流管壁，對流換熱系數(shù)較小，輻射熱交換器同對流熱交換器相比，最主要的優(yōu)點是能高溫預熱空氣（或煤氣），單位傳熱面的熱負荷大，故所耗的耐熱鋼材少，其空氣流路的形狀簡單，預熱的空氣（或煤氣）采取較高的流速（20~40/s以上），強化了由器壁帶走的熱量。因而，在同樣的預熱溫度時，單位傳熱表面的高熱負荷并不會引起過高的器壁溫度（和對流熱交換器相比）。而且由于傳熱面各部分之間的互相輻射，使壁溫趨于均勻。同時，輻射式熱交換器傳熱面的積垢比對流熱交換器小得多，且清掃簡便。它的缺點是，在同樣傳熱能力的情況下，器體較為高大。此外，對負荷變化較為敏感。

綜合上述，輻射式熱交換器特別適用于高溫預熱和煙氣里含有大量灰分、炭黑、氧化鐵、渣的情況。但是，它通常只能將煙氣冷卻到750一850℃，因而對煙氣的余熱利用不夠充分，低于此溫度時，輻射傳熱量所占的比率大為減小，需要大幅度增大傳熱面以保證所需的空氣預熱溫度，結果就變得不經(jīng)濟了。