熱管技術(shù)在工業(yè)余熱回收中的利用

熱管及熱管換熱器近年來在石油化工中的應(yīng)用已愈來愈受到人們的重視。它具有體積緊湊、壓力降小、可以控制腐蝕、一端破壞不會引起兩種換熱流體互混等優(yōu)點。不僅提高了設(shè)備的熱效率而其可靠性也大為增加，減少了停車次數(shù)。這些特點使得熱管換熱器在余熱回收利用方面具有廣闊的前景，然而作為熱管本身的其他方面的特點如均溫性、熱流密度可變性、可變導(dǎo)性、可異性化等特點更加引人注意。早在70年代，國外一些研究者就已經(jīng)開始注意到熱管的這些特點可以在化學(xué)反應(yīng)設(shè)備和原子反應(yīng)堆工程中發(fā)揮重要作用，并設(shè)計出一系列的熱管式反應(yīng)器，這些設(shè)計的特點是：利用熱管的等溫性均化床層溫度得到較高的轉(zhuǎn)化率和收率，利用熱管的可變熱導(dǎo)特性控制反應(yīng)床溫度不使超溫或過冷，利用熱管的源匯分隔特性提高設(shè)備使用的可靠性，利用熱管熱流體密度可調(diào)的特點改善和強化反應(yīng)設(shè)備的傳熱條件。應(yīng)當(dāng)指出的是，熱管化學(xué)反應(yīng)器的開發(fā)研究遠比熱管換熱器的研究困難的多，因為涉及原料的組成、催化劑活性、停留時間等一系列因素，這就使得開發(fā)速度進展緩慢。但由于這種開發(fā)前景誘人，廣大研究者始終埋頭于這方面的研究并取得了良好的進展。

石油化工中加熱爐余熱回收

目前工業(yè)上加熱爐煙氣余熱回收使用的熱管空氣預(yù)熱器主要有兩種布置方式：一種是將熱管換熱器置于加熱爐頂稱為置頂式，其優(yōu)點是只用一臺空氣鼓風(fēng)機，煙氣憑煙囪抽力通過熱管換熱器，可以省去一臺引風(fēng)機。缺點是熱管換熱器的阻力必須設(shè)計在煙囪抽力允許的范圍以內(nèi)。另一方面熱管換熱器放置在爐頂增加了爐體支架的荷載。這兩點限制了熱管換熱器的管排數(shù)和重量，可能影響回收的熱量。另一種形式是將熱管換熱器布置在地面上成為落地式。這種設(shè)計方式的優(yōu)點是熱管換熱器的體積、重量、煙氣側(cè)的阻力限制都不十分嚴格。地面的維修也方便。缺點是需要增加一臺引風(fēng)機，增加了動力消耗。此外，其管線也比置頂式復(fù)雜一些。從換熱效果來看，落地式布置有利于充分回收熱量，但是主要取決于現(xiàn)成改造的條件。將置頂式安放類型的一例熱管換熱器在相同原始參數(shù)條件下改為落地式，由于增加了引風(fēng)機，因此可使煙氣流速大大提高，這不僅提高了煙氣側(cè)傳熱系數(shù)，而且對消除熱管束的積灰有利。實踐證明引風(fēng)機的電耗在整個效益的平衡中所占份額是非常有限的。

對中型合成氨煤造氣工段采用熱管技術(shù)的途徑

①在原有廢熱鍋爐后加一臺熱管低溫余熱回收裝置，將廢熱鍋爐出口270℃的氣體降至140℃，同時將下行煤氣（約200℃）也經(jīng)過熱管裝置，可以回收下行煤氣約60℃溫差的熱量。熱管裝置可以是氣-氣式的，即用回收的低溫余熱加熱進入煤氣爐的空氣或過熱低壓水蒸汽。也可以是熱管省煤器的形式，加熱廢熱鍋爐的給水。

熱管技術(shù)的工業(yè)化成果，凝結(jié)了熱管技術(shù)開拓者、研究者和實踐者的心血，各領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在了解熱管技術(shù)真諦和工業(yè)應(yīng)用成果后，結(jié)合各自行業(yè)工藝流程的具體情況，充分發(fā)揮熱管技術(shù)的特性和優(yōu)越性，并將其靈活應(yīng)用，定會創(chuàng)造出新的應(yīng)用成果，為節(jié)能減排、余熱回收降耗貢獻力量。

什么是低溫腐蝕

煙氣中水蒸汽的溫度是不高的，一般約為40~60度，但如果煙氣中含有SO3，則與水蒸汽形成硫酸蒸汽，使煙氣的溫度大大提高，稱為酸。（如煙氣中硫酸蒸汽濃度為10%時，酸升高至190度）。燃料中的硫在燃燒時與氧化合形成SO2，其中有小部分再被氧化，生成SO3。由于空氣預(yù)熱器下部的煙氣溫度不高，壁溫經(jīng)常低于煙氣。煙氣中的硫酸蒸汽就開始凝結(jié)在預(yù)熱器受熱面上造成硫酸腐蝕。同時，凝結(jié)的硫酸粘附飛灰，并與受熱面上的積灰起化學(xué)反應(yīng)，引起積灰硬化，形成以硫酸鈣為基質(zhì)的水泥狀物質(zhì)，嚴重的積灰導(dǎo)致傳熱性能下降，又使管壁溫度降低，凝結(jié)的酸液更多，這樣就使預(yù)熱器的積灰與腐蝕越加嚴重，造成嚴重的腐蝕與堵灰。低溫腐蝕常發(fā)生在空氣預(yù)熱器上，但是當(dāng)燃料含硫量較高，過量空氣系數(shù)較大時，導(dǎo)致煙氣中SO3含量較多，酸較高，在遇到給水溫度較低的情況時，省煤器也有可能發(fā)生低溫腐蝕。