熱管技術(shù)在余熱回收上的應(yīng)用

熱管簡(jiǎn)介熱管是一種高效傳熱元件，工業(yè)上普遍采用的熱管形式是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠的重力熱管（簡(jiǎn)稱熱管）。其工作原理是：在一密閉的容器內(nèi)（例鋼管）有一定數(shù)量的工質(zhì)，由于熱管內(nèi)腔有很高的真空度，殼體內(nèi)的工質(zhì)處于飽和的氣液二相共存狀態(tài)。管內(nèi)工質(zhì)在加熱段（蒸發(fā)段）接受熱流體（例煙氣）的熱量使工質(zhì)受熱汽化變成蒸汽，由于存在微小壓差，故蒸汽在腔中上升通過(guò)絕熱段到達(dá)熱管上部的放熱段（冷凝段），并向管外冷流體（例空氣）放出潛熱，重新凝結(jié)于內(nèi)壁面。由于重力作用，液滴沿壁往下流動(dòng)到達(dá)熱管下部的加熱段一端，從而完成了一個(gè)循環(huán)，這樣反復(fù)地、不斷地循環(huán)，熱管就把熱量從熱流體（例煙氣）側(cè)源源不斷地傳到了冷流體（例空氣）側(cè)。熱管特點(diǎn)傳熱高效工作安全耐腐蝕性壁溫可調(diào)熱管具有極高的導(dǎo)熱能力，其導(dǎo)熱系數(shù)是金屬的幾百到上千倍，所以又被稱之為熱超導(dǎo)體。熱管傳熱屬于二次間壁傳熱，可減少因管壁泄漏造成整個(gè)系統(tǒng)的停車熱管可通過(guò)設(shè)計(jì)具有熱流變換和自清灰能力，增加了對(duì)腐蝕性氣體的適應(yīng)性。改變熱管冷熱兩端的設(shè)計(jì)，可以獲得不同的熱流密度，從而調(diào)整熱管的管壁溫度，增加熱管適用范圍。熱管用途熱管余熱回收保持溫度均溫?zé)峁芾錈醿啥硕伎梢赃M(jìn)行強(qiáng)化傳熱處理，比普通高效管式換熱器具有更大的傳熱系數(shù)，往往用于余熱回收領(lǐng)域。熱管具有單向傳熱能力，可讓物體保持一定溫度。青藏高原鐵路就應(yīng)用了熱管技術(shù)保持凍土溫度。熱管具有極佳的均溫性能，可以使設(shè)備獲得很好的溫度均勻性。某些高要求的加熱爐就適用熱管。焦?fàn)t生產(chǎn)現(xiàn)狀現(xiàn)代焦?fàn)t主要由炭化室、燃燒室、斜道區(qū)、蓄熱室和爐頂區(qū)組成，蓄熱室以下為煙道與基礎(chǔ)。炭化室與燃燒室相間布置，蓄熱室位于其下方，內(nèi)故格子磚以回收皮熱，斜道區(qū)位于蓄熱室頂和燃燒空底之間，通過(guò)斜道使蓄熱室與燃燒室相通，炭化室與燃燒室之上為爐頂，整座焦?fàn)t砌在堅(jiān)固平整的鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，姻道一端通過(guò)廢氣開閉器與蓄熱室連接，另一端與煙囪連接。根據(jù)爐型不同，煙道設(shè)在基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)。工作的時(shí)候，煤氣在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫通過(guò)隔墻加熱炭化室內(nèi)的煤使其高溫干餾變成焦炭。燃燒后的廢氣經(jīng)過(guò)立火道頂部跨越孔進(jìn)入下降氣流的立火道，再經(jīng)蓄熱室，格子磚把廢氣的部分顯熱回收后，經(jīng)過(guò)小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪排入大氣。焦?fàn)t能耗分布熱收入熱支出焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中，煤的燃燒熱是主要的熱收入來(lái)源，占97.82%；焦炭顯熱、煤氣顯熱、廢氣顯熱是主要的熱支出，分別占37.15%、15.21%、17.31%，降低焦?fàn)t能耗，就需要充分利用這三項(xiàng)熱支出，提高熱收入中煤和空氣顯熱所占比例，或者是替代其它的工藝用能。焦?fàn)t余熱利用現(xiàn)狀利用方式干熄焦利用程度回收70%左右的余熱普及程度正在普及利用方式制冷利用程度回收40%左右的余熱普及程度尚未普及利用方式燃料利用程度回收100%左右的余熱普及程度基本普及利用方式生產(chǎn)蒸汽利用程度回收30～40%左右的余熱普及程度尚未普及焦?fàn)t廢氣顯熱利用焦?fàn)t余熱目前在煤氣顯熱和廢氣顯熱部分未得到有效利用。從它們所占余熱比例以及回收難度來(lái)看，焦?fàn)t廢氣余熱回收是更可行的方法。利用熱管技術(shù)，回收焦?fàn)t廢氣中的一部分顯熱，用來(lái)產(chǎn)生中低壓蒸汽，替代原有的蒸汽鍋爐，節(jié)約鍋爐燃料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和增收的效果。焦?fàn)t廢氣余熱回收煙系統(tǒng)流程焦?fàn)t廢氣余熱回收煙系統(tǒng)流程通常二座焦?fàn)t并聯(lián)公用一個(gè)煙囪，余熱回收系統(tǒng)對(duì)原先的煙道做改動(dòng)：增加旁通煙道，在旁通煙道上增設(shè)煙氣余熱蒸汽發(fā)生器、引風(fēng)機(jī)、控制閘板等。在原來(lái)的煙道上，安裝壓力傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)和控制閘板的開度，使得原來(lái)煙道的壓力保持與進(jìn)行余熱回收改造之前的數(shù)值一樣，并且可隨燃燒情況做相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣安裝余熱回收系統(tǒng)之后，對(duì)焦?fàn)t的燃燒系統(tǒng)沒(méi)有任何影響。當(dāng)余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉控制閘板，開啟原煙道的閘板，使焦?fàn)t工作在原先的狀態(tài)，不影響正常生產(chǎn)。焦?fàn)t廢氣余熱回收水系統(tǒng)流程60萬(wàn)噸/年焦?fàn)t廢氣余熱回收系統(tǒng)基本參數(shù)焦?fàn)t產(chǎn)量60萬(wàn)噸/年×2燃料焦?fàn)t自產(chǎn)煤氣煙氣流量140000Nm3/h溫度進(jìn)250℃，出166℃阻力1000Pa蒸汽壓力0.6MPa產(chǎn)量7t/h設(shè)備主體尺寸長(zhǎng)7m×寬4m×高9m設(shè)備主體重量100t90萬(wàn)噸/年焦?fàn)t廢氣余熱回收系統(tǒng)基本參數(shù)焦?fàn)t產(chǎn)量90萬(wàn)噸/年×2燃料焦?fàn)t自產(chǎn)煤氣煙氣流量220000Nm3/h溫度進(jìn)250℃，出162℃阻力1100Pa蒸汽壓力0.6MPa產(chǎn)量11t/h設(shè)備主體尺寸長(zhǎng)9.4m×寬4m×高9m設(shè)備主體重量174t項(xiàng)目數(shù)量備注熱管蒸發(fā)器1套包括汽包及其組件熱管水預(yù)熱器1套引風(fēng)機(jī)1臺(tái)全壓＞1500Pa煙道控制閘板3個(gè)電動(dòng)閘板和手動(dòng)閘板給水加壓除氧系統(tǒng)1套不包括水處理控制系統(tǒng)1套PLC、電動(dòng)執(zhí)行、傳感器鋼結(jié)構(gòu)1套包括平臺(tái)、人梯、雨篷90萬(wàn)噸/年焦?fàn)t廢氣余熱回收系統(tǒng)基本參數(shù)焦?fàn)t廢氣余熱回收系統(tǒng)使用熱管的好處系統(tǒng)安全。熱管出現(xiàn)故障，不影響蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)阻力小。設(shè)備本體阻力＜600Pa。通過(guò)風(fēng)機(jī)變頻和閘板開度調(diào)整，保持焦?fàn)t爐壓不變，不影響焦?fàn)t操作。沒(méi)有腐蝕。水預(yù)熱器管壁溫度高于120℃，不會(huì)形成凝水、凝酸腐蝕維護(hù)方便。模塊化設(shè)計(jì)，在不影響生產(chǎn)的情況下可更換熱管。焦?fàn)t廢氣余熱回收效益簡(jiǎn)單分析以年產(chǎn)90萬(wàn)噸焦炭二聯(lián)并列焦?fàn)t為例，煙氣流量220000Nm3/h，煙氣溫度250℃計(jì)算，效益收入如下：已知：

蒸汽產(chǎn)量： 11t/h，

年生產(chǎn)時(shí)間： 7000h

煤氣鍋爐燃料消耗量： 163m3/(t·h)

煤氣價(jià)格： 1元/m3

軟水價(jià)格：

軟水10元/t

工業(yè)用電價(jià)格： 0.8元/度那么：

蒸汽總產(chǎn)量： 11×7000＝77000t

節(jié)約煤氣量： 163×77000＝12551000m3

節(jié)約煤氣效益： 12551000×1÷10000＝1255.1萬(wàn)元/年

煤氣鍋爐折舊： 15萬(wàn)元/年

總收益： 1255.1+15＝1270.