【余熱利用】熱管換熱器及其應(yīng)用領(lǐng)域（附熱管式冷凝水余熱回收器）

熱管是一種具有特高導(dǎo)熱性能的新穎傳熱元件。熱管起源于二十世紀(jì)六十年代的美國(guó)，1967年一根不銹鋼－－水熱管首次被送入地球衛(wèi)星軌道并運(yùn)行成功，熱管理論一經(jīng)提出就得到了各國(guó)科學(xué)家的高度重視，并展開(kāi)了大量的研究工作，使得熱管技術(shù)得以很快發(fā)展。熱管技術(shù)開(kāi)始主要用于航天航空領(lǐng)域，我國(guó)自二十世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)熱管進(jìn)行研究，自80年代以來(lái)相繼開(kāi)發(fā)了熱管氣－氣換熱器、熱管氣－水換熱器、熱管余熱鍋爐、熱管蒸汽發(fā)生器、熱管熱風(fēng)爐等各類熱管產(chǎn)品，使得熱管在建材工業(yè)、冶金工業(yè)、化工及石油化工、動(dòng)力工程、紡織工業(yè)、玻璃工業(yè)、電子電器工程等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

熱管工作原理：

熱管是由鋼、銅、鋁管內(nèi)灌充導(dǎo)熱介質(zhì)，抽成一定的真空后密封而成，管內(nèi)的工作介質(zhì)由多種無(wú)機(jī)活性金屬及其化合物混合而成，具有超常的熱活性和熱敏感性，遇熱而吸，遇冷而放。這種熱超導(dǎo)工質(zhì)在一定溫度下被激活，并以分子震蕩相變形式來(lái)傳遞熱量，它超強(qiáng)導(dǎo)熱性能使其導(dǎo)熱系數(shù)是一般金屬的一萬(wàn)倍左右，傳導(dǎo)溫度沒(méi)有衰減并能以極快的速度傳遞（音速傳遞）。熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱的傳熱元件,具有超常的熱活性和熱敏感性，遇熱而吸，遇冷而放。

熱管特點(diǎn)：

超強(qiáng)的導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱速度快、強(qiáng)度大、效率高，導(dǎo)熱速度可達(dá)到音速。

良好的等溫性：良好的等溫性使熱管在很小的溫差下，傳遞很大的熱通量，傳熱阻力小。

熱流密度可變性：熱管可以獨(dú)立改變蒸發(fā)段或冷卻段的加熱面積，即以較小的加熱面積輸入熱量，而以較大的冷卻面積輸出熱量，或者熱管可以較大的傳熱面積輸入熱量，而以較小的冷卻面積輸出熱量。

安全可靠性：不存在管內(nèi)超壓，不怕干燒。液體工質(zhì)汽化后，熱管的內(nèi)壓不隨溫度的變化而變化。

環(huán)境的適應(yīng)性：不受環(huán)境的限制，熱管可根據(jù)環(huán)境的需要而單獨(dú)設(shè)計(jì)。

應(yīng)用領(lǐng)域廣：超導(dǎo)熱管形狀具有更大的靈活性，更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

熱管換熱器裝置工作原理:

熱管是余熱回收裝置的主要熱傳導(dǎo)元件，與普通的熱交換器有著本質(zhì)的不同。熱管余熱回收裝置的換熱效率可達(dá)98％以上，這是普通熱交換器無(wú)法比擬的。

熱管換熱器體積小，只是普通熱交換器的1/3。其工作原理如下圖所示：下邊為煙氣通道，上邊為清潔空氣（水或其它介質(zhì)）通道，中間有隔板分開(kāi)互不干擾。高溫?zé)煔庥上逻呁ǖ琅欧?，排放時(shí)高溫?zé)煔鉀_刷熱管，當(dāng)煙氣溫度＞30℃時(shí)，熱管被激活便自動(dòng)將熱量傳導(dǎo)至上邊，這時(shí)熱管下邊吸熱，高溫?zé)煔饬鹘?jīng)熱管后溫度下降，熱量被熱管吸收并傳導(dǎo)至上邊。常溫清潔空氣（水或其它介質(zhì)）在鼓風(fēng)機(jī)作用下，沿右邊通道反方向流動(dòng)沖刷熱管，這時(shí)熱管上邊放熱，將清潔空氣（水或其它介質(zhì)）加熱，空氣流經(jīng)熱管后溫度升高。

熱管換熱器的性能特點(diǎn):

安全可靠性高：常規(guī)的換熱設(shè)備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過(guò)，如管壁或器壁有泄露，則將造成停產(chǎn)損失。熱管換熱器則是二次間壁換熱，即熱流要通過(guò)熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能傳到泠流體。

熱管換熱器傳熱效率高，節(jié)能效果顯著。

熱管換熱器具有良好的防腐蝕能力：熱管管壁的溫度可以調(diào)節(jié)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崃髯儞Q把熱管管壁溫度調(diào)整在低溫流體的露點(diǎn)之上，從而可防止露點(diǎn)腐蝕，保證設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行。由于避開(kāi)煙氣露點(diǎn)，使灰塵不易粘結(jié)于肋片和管壁上。同時(shí)熱管在導(dǎo)熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生自振動(dòng)，使灰不易粘附在管壁和翅片上，因而不會(huì)堵灰。

安裝及結(jié)構(gòu)布置靈活：熱管換熱器的安裝無(wú)需改變?cè)に囅到y(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和位置布置非常靈活,可適應(yīng)各種復(fù)雜的場(chǎng)合。

使用壽命長(zhǎng)：使用壽命在10年以上，單根熱管可拆卸更換，維護(hù)簡(jiǎn)單成本低。

投資回收期短：一般在六個(gè)月至一年就可回收全部投資。

熱管換熱器在工業(yè)余熱回收中的應(yīng)用:

余熱是在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，在能源利用設(shè)備中沒(méi)有被利用的能源，也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調(diào)查，各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17％－60％，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60％。

熱管換熱器在余熱回收及余熱發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域：

在化工及石油化工工業(yè)中的應(yīng)用：

小合成氨上、下行煤氣余熱回收、中合成氨上、下行煤氣余熱回收、合成氨吹風(fēng)氣燃燒的余熱回收、合成氨一段轉(zhuǎn)化爐煙氣余熱回收、30萬(wàn)噸／年合成氨二段轉(zhuǎn)化爐余熱回收。

在硫酸工業(yè)中的應(yīng)用：

在硫酸生產(chǎn)沸騰焙燒爐沸騰層內(nèi)的余熱回收；一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸的工廠可回收5.5萬(wàn)噸蒸汽；

從沸騰中出來(lái)的SO2高溫爐氣中回收余熱；一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)噸硫酸的工廠可回收10.5萬(wàn)噸蒸汽，可發(fā)電價(jià)值約600萬(wàn)元；

在鹽酸、硝酸爐的應(yīng)用：基本同上

在石油化工中的應(yīng)用：

烴類熱解爐中的余熱回收；（工作溫度約750-900℃）乙苯脫氫反應(yīng)器中的余熱回收；環(huán)已醇脫氫化學(xué)反應(yīng)器中的余熱回收；催化、裂化再生取熱器中的余熱回收；其它各種加熱爐中的余熱回收；

在建材工業(yè)中的應(yīng)用：

在高嶺土噴霧干燥熱風(fēng)爐中的余熱回收；玻璃窯爐中的余熱回收；水泥窯爐中的余熱回收；各種陶瓷倒燃爐及遂道窯中的余熱回收；

在冶金工業(yè)中的應(yīng)用：

扎鋼連續(xù)加熱爐和均熱爐中的余熱回收；坯件加熱爐中的余熱回收；線材退火爐中的余熱回收；燒結(jié)機(jī)中的余熱回收；以一臺(tái)180M2的燒結(jié)機(jī)為例，可回收蒸汽量達(dá)10-22噸／每小時(shí)；

余熱的回收利用途徑很多：

一般說(shuō)來(lái)，綜合利用余熱最好；其次是直接利用；第三是間接利用（產(chǎn)生蒸汽用來(lái)發(fā)電）。

余熱蒸汽的合理利用順序是：動(dòng)力供熱聯(lián)合使用；發(fā)電供熱聯(lián)合使用；生產(chǎn)工藝使用；生活使用；冷凝發(fā)電用。

余熱熱水的合理利用順序是：供生產(chǎn)工藝常年使用；返回鍋爐及發(fā)電使用；生活用。

余熱空氣的合理利用順序是：生產(chǎn)用；暖通空調(diào)用；動(dòng)力用；發(fā)電用。

余熱回收技術(shù)及回收方式：

分離式熱管余熱回收技術(shù)；

整體式熱管余熱回收技術(shù)；

余熱回收方式：

余熱回收的設(shè)計(jì)及方式的不同，可帶來(lái)完全不同的結(jié)果，即回收的余熱數(shù)量或蒸汽量完全不一樣。

原標(biāo)題:【余熱利用】熱管換熱器及其應(yīng)用領(lǐng)域（附熱管式冷凝水余熱回收器）