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余热利用
热管余热回收器
简介:
热管是一种具有特高导热性能的新颖传热元件。热管起源于二十世?#22303;?#21313;年代的美国,1967年一 根不锈钢--水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功,热管理论一经提出就得到了各国科学?#19994;?#39640;度重视,并展开了大量的研究工作,使得热管技术得以很快发展。热管技术开始主要用于航天航空领域,我国自二十世纪70年代开始对热管进行研究,自80年代以来相继开发了热管气-气换热器、热管气-水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品,使得热管在建材工业、冶金工业、化工及石油化工、动力工程、纺织工业、玻璃工业、电子电器工程等领域内得到广泛的应用。

工作原理:


热管是由钢、铜、铝管内灌充导热介质,抽成一定的真空后密封而成,管内的工作介?#35270;?#22810;种无机活性金属及其化合物混合而成,具有超常的热活性和热敏感性,遇热而吸,遇冷而放。这种热超导工质在一定温度下被激活,并以分子震荡相变形式来传递热量,它超强导热性能使其导热系数是一般金属的一万倍左右,传导温度没有衰减并能以极快的速度传递(音速传递)。


 

热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有超常的热活性和热敏感性,遇热而吸,遇冷而放。

特点:


  超强的导热性:导热速度快、强度大、效率高,导热速度可达到音速。


  良好的等温性:良好的等温性使热管在很小的温差下,传递很大的热通量,传热阻力小。

  热流密度可变性:热管可以独立改变蒸发?#20301;?#20919;却段的加热面积,即以较小的加热面积输入热量,而以较大的冷却面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷却面积输出热量。

  安全可靠性:不存在管内超压,不怕干烧。液体工质汽化后,热管的内压不随温度的变化而变化。

  环境的?#35270;?#24615;:不受环境的限制,热管可根据环境的需要而单独设计。

  应用领域广:超导热管形状具有更大的灵活性,更广泛的应用领域,能?#35270;?#21508;种恶劣的工作环境。

 

热管余热回收装置工作原理:


热管是余热回收装置的主要热传导元件,与普通的热?#25442;?#22120;有着本质的不同。热管余热回收装置的换热效率可达98%以上,这是普通热?#25442;?#22120;无法比拟的。
热管余热回收装置体积小,只是普通热?#25442;?#22120;的1/3。其工作原理如下图所示:左边为烟气通道,?#20918;?#20026;清洁空气(水或其它介质)通道,中间有隔板分开互不干扰。高温烟气由左边通道排放,排放时高温烟气冲刷热管,当烟气温度>30℃时,热管被激活便自动将热量传导?#21155;冶擼?#36825;时热管左边吸热,高温烟气流经热管后温度下降,热量被热管吸收并传导?#21155;冶摺?#24120;温清洁空气(水或其它介质)在鼓风机作用下,沿?#20918;?#36890;道反?#36739;?#27969;动冲刷热管,这时热管?#20918;?#25918;热,将清洁空气(水或其它介质)加热,空气流经热管后温度升高。


热管余热回收装置的性能特点:


  安全可靠性高:常规的换热设备一般都是间壁换热,冷热流体分别在器壁的两侧流过,如管壁或器壁有泄露,则将造成停产损失。热管余热回收器则是二次间壁换热,即热流要通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁才能传到泠流体。

  热管余热回收器传热效率高,节能效果显著。

  热管余热回收器具有良好的防腐蚀能力热管管壁的温度可以调节,可以通过适当的热流变换把热管管壁温度调整在低?#38109;?#20307;的露点之上,从而可防止露点腐蚀,保证设备的长期运行。由于避开烟气露点,使?#39029;?#19981;易粘结于肋片和管壁上。同时热管在导热?#34987;?#20135;生自振动,使灰不易粘附在管壁和翅片上,因而不会堵灰。

  安装及结构布置灵活:热管余热回收器的安装无需改变原工艺系统,结构设计和位置布置非常灵活,可?#35270;?#21508;种复杂的场合。


  使用寿命长:使用寿命在10年以上,单根热管可拆卸更换,维护简单成本低。

  投资回收期短:一般在六个月至一年就可回收全部投资。

热管余热回收器在工业余热回收中的应用:

余热是在一定经济技术条件下,在能源利用设?#38050;?#27809;有被利用的能源,也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-60%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

余热回收及余热发电应用领域:

  在化工及石油化工工业中的应用:
小合成氨上、下行煤气余热回收、中合成氨上、下行煤气余热回收、合成氨吹风气燃烧的余热回收、合成氨一段转化炉烟气余热回收、30万吨/年合成氨二段转化炉余热回收。

  在硫酸工业中的应用:
在硫酸生产沸腾焙烧炉沸腾层内的余热回收;一个年产10万吨硫酸的工厂可回收5.5万吨蒸汽;
从沸腾中出来的SO2高温炉气中回收余热;一个年产10万吨硫酸的工厂可回收10.5万吨蒸汽,可发电价值约600万元;

  在盐酸、硝酸炉的应用:基?#23601;?#19978;

  在石油化工中的应用:
烃类热解炉中的余热回收;(工作温度约750-900℃)?#20918;?#33073;氢反应器中的余热回收?#25442;?#24050;醇脱氢化学反应器中的余热回收;催化、裂化再生取热器中的余热回收;其它各种加热炉中的余热回收;

  在建材工业中的应用:
在高岭土喷雾干燥热风炉中的余热回收;玻璃窑炉中的余热回收;水泥窑炉中的余热回收;各种陶瓷倒燃炉及遂道窑中的余热回收;

  在冶金工业中的应用:
扎钢连续加热炉和均热炉中的余热回收; 坯件加热炉中的余热回收;线材退火炉中的余热回收;烧结机中的余热回收;以一台180M2的烧结机为例,可回收蒸汽量达10-22吨/每小时;

余热的回收利用途径很多:

 一般?#36947;矗?#32508;合利用余热最好;其次是?#33519;?#21033;用;第三是间接利用(产生蒸汽用来发电)。
余热蒸汽的合理利用顺序是:动力供热联合使用;发电供热联合使用;生产工艺使用;生活使用;冷凝发电用。

 余热热水的合理利用顺序是:供生产工艺常年使用?#29615;?#22238;锅炉及发电使用;生活用。

 余热空气的合理利用顺序是:生产用;暖通空调用;动力用;发电用。

余热回收技术及回收方式:

分离式热管余热回收技术;整体式热管余热回收技术;余热回收方式:余热回收的设计及方式的不同,可带来完全不同的结果,即回收的余热数量或蒸汽量完全不一样。

上图为热管在解决青藏铁路冻土问题中的应用。这种热管长7米,是一种碳素无缝钢管,5米埋入地下,地面露出2米。里面灌装有液态氨,通过液态氨,将地下冻土层的“冷气”带到地表土层,让它保持冷冻状态不松软;通过露出地面管径外表的“翅片?#20445;?#25226;蕴含在地表土层中的热量散发到空气?#23567;?#19968;根长长的管子,就像是一个个自动传导冷热温度的“空调器?#20445;?#35753;路基永远保持冷冻状态。

 

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