熱管換熱器在工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐（冶煉爐）中的應(yīng)用

　　我國工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效率普遍較低，通常比設(shè)計(jì)效率低8~10%，主要原因是排煙溫度高，過量空氣系數(shù)過大，灰渣含碳量過高；另有一類小型工業(yè)鍋爐，主要是指容量2t／h以下的小鍋爐，尾部未設(shè)受熱面，排煙溫度更高，可250℃。因此，采用熱管換熱器回收煙氣余熱，降低排煙溫度以提高鍋爐效率，有很好的前景。

　　1、熱管換熱器與常規(guī)換熱器的匹配

　　除了小型工業(yè)鍋爐沒有尾部受熱面外，大多數(shù)小型工業(yè)鍋爐尾部狀有鑄鐵省煤器，大型工業(yè)鍋爐尾部裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器。熱管換熱器可與常規(guī)換熱器在應(yīng)用時(shí)匹配在一起，它們各有特點(diǎn)。例如鑄鐵省煤器應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是：耐用、承壓(給水泵可裝在省煤器入口)，價(jià)格低；缺點(diǎn)是：重量大、外形尺寸較大、容易堵灰、結(jié)構(gòu)復(fù)雜(由肋片管及鑄鐵彎頭連接而成)。熱管省煤器耐低溫腐蝕性能好，在同樣煙氣溫度條件下，壁溫較高，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，煙氣側(cè)阻力可以設(shè)計(jì)得較?。黄淙秉c(diǎn)是：價(jià)格較高，通常水側(cè)為常壓。鑄鐵省煤器與熱管省煤器是各有優(yōu)缺點(diǎn)，如果原來是沒有省煤器的鍋爐，我們主張安裝熱管省煤器；如果原來是已有鑄鐵省煤器的鍋爐，我們主張安裝熱管換熱器(空氣預(yù)熱器或省煤器)，與已有鑄鐵省煤器匹配使用，而不拆除然鐵省煤器，具體應(yīng)用形式根據(jù)實(shí)際情況確定。我們特別管空氣預(yù)熱器在然鐵省煤器之后，它適合用于具有然鐵省煤器的小型工業(yè)鍋爐改造。

　　對于4t／h以上的工業(yè)鍋爐，尾部已裝有鋼管省煤器及鋼管空氣預(yù)熱器，如果排煙溫度大于180℃時(shí)可以在其后加裝熱管換熱器。

　　2、熱管換熱器特點(diǎn)

　　氣——?dú)庑蜔峁軗Q熱器即熱管空氣預(yù)熱器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用，可在冷熱流體兩側(cè)布置肋片，熱工性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)緊湊，最能體現(xiàn)出熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)。氣——水型熱管換熱器即熱管省煤器在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用，其主要的優(yōu)點(diǎn)是耐低溫腐蝕性能好，因?yàn)樗谒畟?cè)的熱阻比鑄鐵或煙管省煤器大，而它在氣側(cè)的熱阻比后兩者為小，所以在同樣條件下，壁溫較高，不易腐蝕與堵灰；然鐵省煤器易腐蝕堵灰。

　　3、熱管開水器的應(yīng)用

　　熱管開水器結(jié)構(gòu)獨(dú)特，體積緊湊，不大的換熱量，例如9.36×104KJ／h(2×104Kcal／h)訶供2000人以下工廠全廠職工飲水的需求。也可設(shè)計(jì)成開水——熱水兩用的形式，在供應(yīng)開水時(shí)，冷水自動(dòng)進(jìn)入，開水自動(dòng)流出，不需供開水時(shí)，轉(zhuǎn)換至另一出口，即供應(yīng)熱水。

　　由于熱管開水器換熱量不大，一般均與各種型式的省煤器或各種型開的空氣預(yù)縶器組合在一起。

　　4、各種組合裝置

　　在工業(yè)鍋爐中，余熱回收時(shí)往往采用組合裝置，已如前述。我們在推廣中最為常用的方式是同時(shí)加熱空氣和水的方式，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：采用熱空氣肋燃對改善著火及燃燒有很大的好處，熱空氣溫度不必過高，大于50℃即可見效果；此外，熱水進(jìn)鍋爐或是熱水供生活動(dòng)應(yīng)用也是工廠所迫切要求的。應(yīng)用組合式換熱器中很好的方案，大體上一半熱管用于加熱空氣，另一半熱客用于加熱熱水，氣—?dú)馀c氣—水的組合有并聯(lián)及串聯(lián)兩種。

　　二、工業(yè)窯爐(冶煉爐)中熱管換熱器的應(yīng)用

　　工業(yè)窯爐(冶煉爐)是耗能大戶，且窯爐的種類十分繁多，爐子的熱效率國內(nèi)平均水平為國外先進(jìn)水平的一半，總計(jì)年耗標(biāo)準(zhǔn)煤一億多噸，有很大的節(jié)能潛力，其排煙溫度較高，往往超過300℃，有的達(dá)到500~600℃甚至更高，作為余熱回收方案而言，較多采用空氣預(yù)熱器(當(dāng)然也可采用余熱鍋爐)，對于煙氣溫度在400℃以下的中低溫余熱，主要采用空氣預(yù)熱器，熱管換熱器在此能夠大顯身手。我國機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)械工業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”中提到：工業(yè)爐窯排煙溫度為400℃以下時(shí)，宜采用熱管換熱器。

　　工業(yè)爐窯中有相當(dāng)大一部分沒有裝引風(fēng)機(jī)，要求余熱設(shè)備阻力小，同時(shí)因地位狹小，而要求設(shè)備緊湊，特別適合應(yīng)用熱管空氣預(yù)熱器。我們應(yīng)用下列各種布置方式：

　?、鸥G爐＋熱管空氣預(yù)熱器

　?、聘G爐＋熱管熱水器＋熱管空氣預(yù)熱器(適用于排煙溫度很高時(shí))

　　⑶窯爐＋噴流或滲鋁管空氣預(yù)熱器＋熱管空氣預(yù)熱器(適用于較高的預(yù)熱空氣溫度時(shí))

　?、雀G爐＋各種型式空氣預(yù)熱器＋熱管熱水器或熱管開水器與熱水器復(fù)合裝置

　?、筛G爐＋熱管余熱鍋爐

　　⑹窯爐＋其它換熱器＋熱管余熱鍋爐

　?、烁G爐＋熱管余熱鍋爐＋其它換熱器

　　1、空氣預(yù)熱器或余熱鍋爐

　　熱管換熱器型式的確定，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面考慮：

　?、俑鶕?jù)企業(yè)的需要，如果工業(yè)窯爐需要助燃，應(yīng)盡可能選用空氣預(yù)熱器。工藝需要蒸汽時(shí)，用余熱鍋爐。

　?、诟鶕?jù)余熱回收的可能性，余熱鍋爐只有在排煙溫度大于300℃的工業(yè)爐中才有可能。

　　③可靠性，如果采用碳鋼一水熱管，其管內(nèi)工質(zhì)最高工作溫度為300℃，以保證安全；熱管外側(cè)最低壁面大于酸露點(diǎn)，以避免腐蝕。/這些限制對換熱器式的選擇也會(huì)有直接的影響。

　?、芙?jīng)濟(jì)性，型式的選擇在有多種方案可能時(shí)，需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，(根據(jù)具體情況)選用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。

　　2、氣—?dú)饧皻狻M合型熱管換熱器

　　由于工業(yè)窯爐的排煙溫度往往較高，有時(shí)超過400℃，可達(dá)到500~600℃，甚至更高。作為氣—?dú)庑蜔峁軗Q熱器，最高允許的煙氣入口溫度在一般情況下僅為350~400℃，此時(shí)采用氣—水及氣—?dú)饨M合型熱管換熱器是一種很好的方案，即為煙氣溫度高于350~400℃的區(qū)域應(yīng)用氣—水式換熱器，而在煙氣溫度較低的區(qū)域應(yīng)用氣—?dú)庑蜔峁軗Q熱器。以上的劃分溫度是以應(yīng)用碳鋼一水熱管為依據(jù)的，其工質(zhì)的最高允許溫度為300℃，具體屬于上述形式⑵。

　　3、熱管換熱器的匹配

　　工業(yè)窯爐有時(shí)需要300~400℃或更高溫度的熱空氣助燃。當(dāng)熱空氣溫度超過250℃時(shí)，只用熱管空氣預(yù)熱器會(huì)使碳鋼一水熱管的最高工作溫度超過300℃，因此空氣從進(jìn)口溫度加熱到250℃時(shí)采用熱管空氣預(yù)熱器，而從250℃上升到更高值時(shí)采用常規(guī)空氣熱器，這是一種合理的布置方式，如上述形式⑶。常規(guī)空氣預(yù)熱器可以選用滲鋁鋼管式或噴流式，因?yàn)樗鼈兛梢耘c熱管空氣預(yù)熱器很好地匹配在一起。

　　4、熱管余熱鍋爐的不同類型熱管余熱鍋爐可以分為二大類型：單管型及聯(lián)箱型，前者適用于小容量的余熱鍋爐，熱管放段直接插入汽包內(nèi)，我們研制的最大容量為2t／h(蒸發(fā)量)；后者適用于大容量的余熱鍋爐，熱管放熱段插入垂直的大直徑管中，這些大直徑管由聯(lián)箱再引出管子通至汽包，我們研制的容量為1—10t／h(蒸發(fā)量)。這二種形式蒸汽側(cè)的結(jié)構(gòu)是不同的。

　　由于受至碳鋼-水熱管工質(zhì)最高工作溫度為300℃的限制，余熱鍋爐蒸汽工作壓力不會(huì)超過1MPa，煙氣入口溫度一般也不能太高，如450~500℃為最高值。當(dāng)煙氣進(jìn)口溫度很高時(shí)，可采用上述形式⑹。

　　5、工業(yè)窯爐中的氣—水型熱管換熱器

　　在工業(yè)窯爐中，由于生活的需要或生產(chǎn)工藝的需要，有時(shí)需要應(yīng)用上述形式⑷，不少情況下，為熱管熱水器與開水器復(fù)合裝置，它有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。

　　三、結(jié)論

　　熱管換熱器在工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐中均可發(fā)揮不可替代的巨大作用，在對現(xiàn)有鍋爐、窯爐進(jìn)行技改，及新建鍋爐、窯爐中可廣泛采用該設(shè)備。