热管的原理及热管技术在余热回收中的实际应用.docx

热管的原理及热管技术在余热回收中的实际应用一、我国余热资源的现状余热是指能利用而未被利用的热能余热回收就是将浪费的热能回收利用提高能源利用率降低生产成本保护环境。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%～67%可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。二、热管简介：热管是一种具备特高导热性能的新颖传热元件。热管起源于二十世纪六十年代的美国1967年一根不锈钢——水热管首次被送入地球卫星轨道并运转成功热管理论一经提出就得到了各国科学家的高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。三、热管的工作原理及特点1、工作原理热管由管壳、吸液芯和端盖组成将管内抽成1.3×（10-1～10-4）Pa的负压后充以适量的工作液体使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段）另一端为冷凝段（冷却段）根据应用需要在两段中间可布置绝热段。（参见下工作原理图）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备超常的热活性和热敏感性遇热而吸遇冷而放。2、基本特性2.1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。2.2良好的等温性：良好的等温性使热管在很小的温差下传递特别大的热通量传热阻力小。2.3热流密度可变性：热管可以独立改变蒸发段或冷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。2.4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。2.5环境的适应性：不受环境的限制热管可根据环境的需要而单独设计。2.6应用领域广。超导热管形状具备更大的灵活性更广泛的应用领域能适应各种恶劣的工作环境。四、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交换器有着本质的不同。热管余热回收装置的换热效率可达98％以上这是普通热交换器无法比拟的。热管余热回收装置体积小只是普通热交换器的1/3。其工作原理如下图所示：下面为烟气通道上面为清洁空气（水或其它介质）通道中间有隔板分开互不干扰。高温烟气由下面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至上面这时热管下端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至上端。常温清洁空气（水或其它介质）在鼓风机作用下沿上面通道反方向流动冲刷热管这时热管上端放热将清洁空气（水或其它介质）加热空气流经热管后温度升高。五、热管余热回收装置的性能特点:1、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。2、热管余热回收器传热效率高节能效果显著。3、热管余热回收器具备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温流体的露点之上从而可防止露点腐蚀保证设备的长期运转。由于避开烟气露点使灰尘不易粘结于肋片和管壁上。同时热管在导热时会产生自振动使灰不易粘附在管壁和翅片上因而不会堵灰。4、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适应各种复杂的场合。5、使用期限长：使用期限在10年以上单根热管可拆卸更换维护简单成本低。6、投资回收期短：一般在六个月至一年就可回收全部投资。六、余热回收及余热发电应用领域：1、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。2、在硫酸工业中的应用：2.1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；2.2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；3、在盐酸、硝酸炉的应用：基本同上4、在石油化工中的应用：4.1烃类热解炉中的余热回收；4.2乙苯脱氢反应器中的余热回收；4.3环已醇脱氢化学反应器中的余热回收；4.4催化、裂化再生取热器中的余热回收；4.5其它各种加热炉中的余热回收；..5、在建材工