熱管式余熱回收器
在鐵合金電爐煙氣凈化系統中應用的說明
隨著改革開放的深入進行，我國國民經濟迅猛發展，發展與環保問題的成為我國經濟發展的重中之重。冶金領域的鐵合金是煉鋼和機械鑄造的主要原料，我國鐵合金企業有300余家，鐵合金電爐1000余臺。工業電爐在冶煉過程中，會產生大量的煙塵，每臺每小時排出尾氣為6000～12000Nm3/h，含塵量8～12g/m3，如不治理將嚴重污染環境，鐵合金電爐的環保治理是我國目前亟待解決的問題。
鐵合金電爐煙氣含塵粒度較小，其直徑為40~300目，這一粒度的灰塵一般采用布袋除塵器收集灰塵。但是電爐尾氣溫度為400～600℃，這一溫度超出了布袋除塵器的許用工作溫度。如果不進行降溫處理，布袋很快燒穿，無法運行。這樣電爐煙氣在進入除塵器前的降溫顯得*必要。目前，我國的電爐煙氣降溫一般采用多管降溫器，利用空氣與煙氣換熱來降低煙氣溫度。這一降溫器存在如下問題：一是煙氣余熱未能利用，造成大量的能源浪費。二是積灰嚴重無法正常運行。現階段國外多采用水管式余熱鍋爐降低煙氣溫度，水管余熱鍋爐灰堵嚴重，且除灰困難。
天津華能集團能源設備有限公司根據現行的除塵工藝，通過研究排煙中灰塵的特性，分析現有降溫器的積灰的原因，結合熱管技術設計出不易積灰的熱管式余熱回收器代替傳統除塵系統中的多管降溫器，將煙氣溫度降低到180℃，充分回收煙氣中的余熱產生飽和蒸汽，用于企業生產和生活，同時給出較好除灰方案，在回收余熱的同時，保證煙氣排出溫度滿足布袋除塵器的許用工作溫度。并且長周期穩定運行。2004年在吉林鐵合金401號煙氣凈化系系統中應用，穩定運行，熱效率高，經濟效益非常明顯，2005年7月又對501號爐煙氣凈化系統進行了試運行。
一、.熱管技術及工作原理
（1）熱管是一種新型高效的傳熱元件，按較*的定義應稱之為“封閉的兩相傳熱系統”，即在一個抽成真空的封閉的體系內，依賴裝入內部的流體的相態變化（液態變為汽態和汽態變為液態）來傳遞熱量的裝置。近幾年來，熱管技術得到了迅速發展，由于其具有傳熱速快、熱效率高、運行和維護費用低等優點，被廣泛應用于余熱回收的多種領域。
（2）熱管的傳熱原理
將一根封閉的管殼抽成真空，內部充裝一定比例的液體工作介質（工質），即構成了熱管。熱管放在熱源部分的稱之為蒸發段（熱端），放在冷卻部分的稱之為冷凝段（冷端）。當蒸發段吸熱把熱量傳遞給工質后，工質吸熱由液體變成汽體，發生相變，吸收汽化潛熱。在管內壓差作用下，汽體攜帶潛熱由蒸發段流到冷凝段，把熱量傳遞給管外的冷流體，放出凝結潛熱，管內工質又由汽體凝為液體，在重力作用下，又回到蒸發段，繼續吸熱汽化。如此周而復始，將熱量不斷地由熱流體傳給冷流體。
（3）熱管的特點
①金屬、非金屬材料本身的導熱速率取決于材料的導熱系數、溫度梯度，正交于溫度梯度的截面面積。以金屬銀為例，其值為415W/m.K左右，經測定，熱管的導熱系數是銀的幾百倍到上千倍，故熱管有超導體之稱。
②由于熱管內的傳熱過程是相變過程，而且工質的純度很高，因此熱管內蒸汽溫度基本上保持恒溫，經測定：熱管兩端的溫差不超過5℃，與其它傳熱元件相比，熱管具有良好的等溫性能。
③熱管能適應的溫度范圍與熱管的具體結構、采用的工作流體及熱管的環境工作溫度有關。目前，熱管能適應的溫度范圍一般為-200℃～2000℃，這也是其它傳熱元件所難以達到的。
④經過熱管進行交換的兩種換熱介質，中間由一塊管板隔開，換熱介質各走各的通道。運行中即使有個別熱管損壞，也不會造成兩種換熱介質相混，不必停車堵漏。因此，熱管設備具有使用周期長、安全可靠的優點。
⑤由于每一支熱管都是一個獨立的換熱元件，因此不論其多大、多長，每一支熱管均可任意拆換、更換性能強。
二、熱管式余熱回收器的結構和原理
熱管式余熱回收器主要由熱管水加熱器和熱管蒸發器兩部分組成。熱管放射形焊在內筒體上，換熱的水、蒸汽與煙氣均走管外。熱管采用縱向翅片管、叉排。通過熱管使煙氣與水完成熱量傳遞，產生飽和蒸汽。該結構形式不易積灰。
三、熱管式余熱回收器的除塵方法
由于工業電爐的煙氣中含有大量的粉塵，例如生產1噸工業硅就會產生300kg粉塵，因此設備運行一段時間，就會出現積灰現象，影響整個系統的正常運行，針對設備的具體特點，我們采用了落丸除灰的方法，設有鋼珠除灰系統，用提升機將鋼珠（直徑6mm）運置設備頂部落下，在管間彈跳碰撞將灰塵除下，從設備底部清灰口清出。此方法簡單實用，效果明顯。還可以用壓縮空氣進行清灰，在外筒體頂部有幾個壓縮空氣進口,垂直向下吹就可以清灰。
四、使用熱管式余熱回收器的經濟效益
以吉林鐵合金401號爐的煙氣除塵項目為例，安裝一臺熱管式余熱回收器需200萬元，產飽和蒸汽11t/h，蒸汽價格以外購每噸60元計（實際生產成本可達120元），設備年運行10個月，則：
11噸×60元×24小時×30天×10個月==4752000元
由此可以看出，熱管式余熱回收器的直接經濟效益非常巨大。
天津華能集團能源設備有限公司是一個靠科技發展起來的天津市高新技術企業，現有員工480人，其中大專以上學歷的91人，有高級工程師12人，工程師22人。1990年由中科院引進高新技術——“熱管”，并以此為龍頭，不斷推陳出新，開發、研制出數十項新型節能設備。其中一項成果獲得*新產品稱號，四項成果獲天津市科技進步一、二、三等獎，取得了三項國家專利。2000年天津市科委命名為“天津市高新技術企業”，2001年通過“ISO9001國際質量體系認證”。
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