简介
热管通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。此缺点可以通过在前部安装一套陶瓷换热器来予以解决,陶瓷换热器较好地解决了耐高温、耐腐蚀的难题。
以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中,作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备,取得了显著的经济效益。
原理
分类
板式交换器,在表面上具有一定的波纹,并且由许多金属片叠装而组成的一种换热器。这一种换热器的每个金属板片间都有薄矩形通道,通过板片进行热量交换,我们可以通过结构来区分板式换热器,在电厂中使用的板式换热器主要分为两类①可拆卸板式换热器②焊接板式换热器。而第二种即焊接板式换热器在电厂应用更为广泛。
二、GGH换热器
GGH又叫烟气再热器,是烟气脱硫系统中的主要装置之一。它的功能在于使排出的烟温度加热上升,达到露点温度以上,而过程便是将喷水后原烟气中脱硫后的净烟气重新加热到符合环保法规要求的排放温度(通常不低于75～80℃),从而做到污染物在排出后能够在大范围内扩散,而不是在电厂周围集中沉降。烟气露点腐蚀是因为硫元素掺杂在燃料中,当燃料燃烧时会生成SO2,
SO3,一旦换热面的外表面温度低于烟气露点温度时,在换热面上经过的SO2或SO3就会形成硫酸雾露珠,导致换热面腐蚀,而GGH就在这个过程中担任重要的角色,而且如果在表面再涂刷一层zs-1041烟气防腐涂料,可以大大的减轻对进烟道和烟囱的腐蚀、提高污染物的扩散度、降低进入吸收塔的烟气温度、降低塔内对防腐的工艺技术要求。
三、热管换热器
热管式换热器在结构上可分为整体式热管换热器和分离式热管换热器两种。整体式热管换热器的等温性相对分离式热管换热器较突出,所以可回收热风炉烟道废气的低温余热,另一方面可预热助燃空气和煤气便是利用了其容易密封,结构简单的优点。但是,在助燃空气和煤气方面,整体式热管换热器也存在不足,由于大直径的助燃空气管道和煤气管道往返较多,若安装上整体式热管换热器,便增加了投资,并且管道容易破裂。分离式热管换热器的工作原理,与整体式热管换热器的区别在于分离式热管的受热端和冷凝端置于不同的换热器内,分离式热管换热器利用了液化与汽化的原理,用两条管道在连接分离的受热端和冷凝端,一个为蒸汽连接管,另一个则为液体连接管。由于放在热端的热媒体被高温的废气所加热,所以变成蒸汽,加热后的蒸汽经过蒸汽连接管送到冷凝端。带着从加热端加热的蒸汽在经过冷凝端时,便被煤气或助燃空气冷却,变成液体,液体在通过液体管道流通到加热端受热,而做到蒸汽-液体间的顺畅转换则是依靠分离式管道内两端的高低差实现,在整个过程中实现热量的连续传递。
四、热媒体换热器
热媒体利用了矿物油,这种矿物油化学性质稳定、流动性、亲热性良好、具有高沸点、高闪点的,因而油价格十分昂贵。其价格昂贵的原因更在于系统能够长期有效地回收热量热媒。为了避免此类油在交换过程中受损,所以利用热媒体换热的电厂对设备的安装要求很高,因为密封性十分重要。换热器的工作原理是：热风炉道中的高温废气加热着从烟气换热器中的热媒体,被冷却后的热风炉烟道废气再通过烟囱排入大气,加热后的热媒体则在钢管内将从废气带来的热量供于助燃空气换热器和煤气换热器,将热量传递给助燃空气和煤气,加热后的助燃空气和煤气送入热风炉内燃烧,在助燃空气和煤气燃烧后,其便冷却,冷却后的热媒体经过循环泵再次送入烟气换热器内加热,就这样进行反复循环。
五、低压省煤器
锅炉低压省煤器又叫低压省煤器低压省煤器,是利用锅炉排烟余热,节约能源的有效措施之一。低压省煤器的名字由来使因为其利用了低压凝结水而不是高压给水,而且水侧的压力比较低,其结构上与普通的省煤器相似,但一般在引风机之后;二是连接于汽水系统中,在回热系统中串并联。低压省煤器的水侧联接于汽轮机回热系统的低压加热部分。煤耗的节省则是它通过回热系统排挤抽汽实现的。低压省煤器安装之后,汽轮机在工作时不仅可以得到一份外来的热量,而且节省了一部分抽汽,从而减少了浪费,提高了效率,使汽轮机在工作时更加环保。
特点
2、热管换热器的冷热流体体分离可以很容易地完成冷热流体的逆流换热。外管的传热系数远高于内管的传热系数,因此在低品位热回收中应用是非常经济的。
3、对于含尘量高的流体,热管换热器可以通过改变结构和受热面膨胀来处理换热器的磨损和堵灰。
4、采用热管换热器回收腐蚀性烟气余热时,可调节蒸发段和冷凝段的传热面积,调节热管管壁温度,使热管尽量避开最大腐蚀面积。
工业用途
1、硫酸系统热管换热器回收焚烧炉出口高温SOx气体的余热、在转化工段回收高温气体的余热,产生热水或蒸汽供系统使用。
2、医药、日化工业热管换热器可用于回收药气或废气的余热,生产清洁热风,干燥物料。
3、利用可变热导热管可对反应床层进行恒温控制的同时,取出或输入反应热。
4、大型化肥厂合成对流段盘管；中、小型氮肥厂造气工程、变换工段,利用热管式蒸发器回收工艺气余热产生蒸汽供合成氨系统使用,变换工段一、二水加热器。
5、甲醇转化炉对流段盘管。
6、苯酐装置热容器。
电力工业
利用热管换热器可作为各种锅炉的尾部受热面。如热管式空气预热器可替代传统的回转式空气预热器和列管式空气预热器,提高受热面壁温,避免露点腐蚀,提高炉膛进风温度和炉膛含氧量,减少漏风,延长锅炉运行周期。
1、工业锅炉尾部的热管空气预热器．热管式省煤器或翅片管省煤器。
2、电站锅炉尾部的热管空气预热器可分下列几种用途：
①在原低温段空气预热器的空气入口前设置一热管式空气预热器,进一步降低锅炉排烟温度,减少排烟热损,提高锅炉效率；
②整个低温段空气预热器均为热管式结构；
③用锅炉排放的热烟气加热脱硫后的冷烟气,即电站脱硫的GGH。
3、燃气锅炉对流段后部。
4、电力输送线路的保护,在高海拔及寒冷地区的电力输送塔、变电站等都需要热管来保护其地基不会因季节变化而过度膨胀或者融沉。
石油化工
1、 炼油厂的常压炉、减压炉、常减压二合一炉、加氢炉．减粘炉、重整炉等,利用热管式空气预热器回收出炉烟气的余热加热空气,以提高加热炉的送风温度。
2 炼油厂催化装置再生烟气和各种内、外取热器的余热回收,可产生中压蒸汽并用于动力系统。
3、乙烯裂解炉对流段盘管、炼油厂加热炉对流段盘管。
冶金工业
1、炼铁厂用高炉烟气来预热空气、煤气的单预热或双预热整体式或分离式热管换热器,回收热风炉烟气余热,节约煤气,提高热风炉的升温速度、炉顶温度和送风温度 降低炼铁焦比,节约焦炭。
2、利用热管式蒸汽发生器或翅片管式蒸汽发生器回收各种带冷机和环冷机所输送的烧结矿的显热,产生蒸汽。
建材建筑
对于水泥、陶瓷等建材行业,利用换热器回收窑炉烟气的余热,产生热风或热水。如热管式热风炉或热管．列管组合式热风炉,可产生500℃以下的热风,干燥清洁物料。建筑业热管式空气预热器可用于室外的新鲜空气和室内的浑浊空气之间的热交换；在集中空调制冷机组中,利用热管换热器口收废气余热产生低压蒸汽供空调制冷机组使用。
交通工程
青藏铁路的守护者——热管
近10年来,热管技术在交通工程上有很大的拓展,解决了很多以往几十年都没有解决的问题,比如高寒高海拔地区的道路、桥梁、石油管线的保护,越来越多地以来热管元件了。最具有代表性的是我国青藏铁路的建设,青藏铁路穿过很多冻土区域,因环保的要求,不能随意采取措施来保护铁路而去破坏土壤环境,热管不但能满足环保的要求,也能满足保护铁路的要求,它的工作原理只是在冬天的时候,通过传热,自动地缩小地上与地下的温差,从而使冻土在夏天不致融化,以达到保护铁路路基的目的。
石油天然气
高寒冷地区的石油或者其他流体的输送管线也会因季节的变化,导致管线的基础也会因季节的变化而变形,这种变化会破坏管线,导致重大事故。同时管道内的流体与管道摩擦也会产生大量的热量,这些热量累积起来非常客观,长期以往会对环境产生毁灭性的破坏,美国在建设阿拉斯加输油管线的时候,为了保护那里的永冻土层,在管线沿线设立了大量的热管以阻止管线热量向地下传播。
电子工业
在电子工业领域,热管散热器也逐渐流行开来,这些散热器相比以往的普通的风冷或者水冷的方式来说,大大地节约了成本、降低的噪音、减少了空间要求、最关键的散热效率是以往方式不可比拟的。小到笔记本里面,大到高铁动车里面都会用到新型的热管散热器。
其他行业
除上述热管应用以外,在其他方面,热管同样有着很广泛的应用。诸如太阳能的热管取热发电装置、电机转子冷却的热管结构、家用热管太阳能集热装置、高寒地区冻土层热管稳定技术等,有力地推动了技术进步和国民经济的发展。