试析热管换热器在煤化工企业中的应用及节能对策

【摘 要】热管换热器是一种高效的换热装置。本文阐述了热管换热器的结构特征和材质要求，指出了热管换热器的特点，分析了热管换热器在煤化工企业中的应用及节能效果。

【关键词】热管换热器；煤化工企业；应用；节能

1 热管换热器的结构特征和材料要求

热管是一种真空密封容器，内部填充了一定量的工作介质，具有高效的传热功能。热管的种类主要有吸液芯、重力式、旋转式、分离型热管等。

吸液芯热管是蒸发-冷凝与毛细吸力作用相结合的一种新型传热元件。包括六个组成部分，外壳、端盖、吸液芯、管外肋片、管端排气管及管内工质。热管的两端分别为蒸发段和冷凝段。当蒸发段的热量达到一定程度的时候，管壁就会把热量传到吸液芯中， 管内的液态工质便蒸发， 借助压差使蒸气经热管的中心通道而迅速传到冷凝段， 冷凝段使蒸气凝缩成液体， 释放出潜热。然后吸液芯把液态工质又吸回蒸发段。蒸发—传输—冷凝，是一个不断循环的运动，在这个过程中热量通过工质的相变和传质进行高效传递。

重力式热管与吸液芯热管相比，主要是内部无吸液芯。在热管蒸发段产生的热量使管内的液体沸腾，在沸腾的时候产生大量的蒸气， 蒸汽在冷凝段凝缩成液体， 释放出潜热。然后液态工质在重力的作用下顺管壁回到蒸发段，进行下一个工作程序。

分离型热管是一种新型的设备，它的蒸发段和冷凝段是两个独立的部分，通过管束，包括上升管和回流管进行连接。主要适合高压流体的传热，因为高温侧和低温侧中间没有隔板，是两个独立的装置， 内部的流体不易发生泄漏。蒸发段和冷凝段的长度和管径可以任意选择。

旋转式热管是除灰的一种主要设备，因为热中含有的废气含尘量比较大，在回收利用时必须除灰。

热管管壳材料要求强度大，能承受工质饱和和蒸气压对管壁的压力，化学稳定性好。较高的相容性，耐温、耐压并有良好的导热性能。机械性能好，弯曲度高，容易焊接。对外界环境的防腐性强。

2 热管换热器的特点

2.1 传热系数高

传热系数在是衡量工业用换热器是否先进和高效的一个重要的参考指数。传热系数值较高，则换热器体积就比较小，材料和动力的消耗就会降低。相反，传热系数值较低，则换热器体积就比较大，材料和动力的消耗就会增多，也影响传热的效果。

2.2 适用温度范围广

热管工作液和内外换热条件决定着热管的工作温度， 工作液的使用可以根据具体的情况进行多样化的选择，因此热管换热器的工作范围广泛。

2.3 传送热量的能力大

潜热的数量级是显热的好几倍。热管传递的是潜热， 其传热量远远大于靠其它方式所能传送的能力。热管对管长的限制很少，而且轴向导热阻很小。在热管和铜棒的导热相比中发现， 径相同的热管的传送热量是铜棒的几百倍。

2.4 两侧的传热面可同时设置

热管换热器可以在同一时间对冷热两种不同的流体进行共同预热，且不影响两侧的工作。

2.5 两侧流体不易掺混

传热面某一部分遭到破坏时，热管换热器也可以确保流体的品质不变坏，换热器的整体工作不受影响。

3 热管换热器的应用

煤化工企业和其他利用余热回收的装置，都可以利用热管换热器。目前，新型热管换热器HCRG-XA、HCRGXB型等已经被大量的使用。热管的一个很重要作用是对热能的回收.

3.1 工业用炉

一般是将工业炉排出的高温废气对二次空气进行预热， 再回到工业炉去助燃，但也有将回收的热能用来预热别的炉子空气，或作为民用取暖等用途。

3.2 锅炉

锅炉的空气预热器使用热管换热器可以提升结构的稳固性，降低压力。现在，有的中小型锅炉已使用热管换热器进行空气预热。在建造的时候考虑到原有的通风机大都缺乏多余的功率，为了降低压力，采用小的迎面风速， 纵深排数少。

3.3 干燥机

干燥机由于温度不高， 排气产生的余热大多没有加以利用，造成了资源的浪费。在干燥机上装设热管换热器， 设置简单，使用方便，提高了对热能的利用。

4 热管换热器节能效果分析

热管换热器具有良好的节能效果。国家节能环保中心对某化工企业的蒸汽锅炉在6个月内的热管换热器的应用效果进行分析发现，蒸汽锅炉安装余热回收器后节能效果明显。没有安装的时候，平均热效率为72.11%，安装使用后平均热效率为79.31%，前后相比热效率提高了7.2%，节约燃料率达10% 。

在甲基萘管式加热炉的节能改造技术中，采用炉顶卧式放置双预热热管换热器回收烟气余热， 热管换热器冷凝端设置双通道， 空气由风机送入热管换热器的空气通道， 高炉煤气通入燃气通道， 烟气在热管换热器的蒸发端冷却， 放出热量将冷凝端的高炉煤气和助燃空气同时预热。

用热管换热器回收甲基萘管式加热炉烟气余热，于回收烟气热量的过程中，降低了烟气的排空温度， 将烟气的热量传递给助燃空气和高炉煤气， 使助燃空气和高炉煤气的温度得打了提高， 因此，煤气的使用量降低，减少了成本的投入，节约的资源，企业的经济利润增加。

5 结语

热管出现于上个世纪六十年代中期，它的特点是构造简单，传热性能好， 温度适中， 无需运动部件，工作稳定可靠等， 受到人们的高度重视，并且在短期内得到了快速的发展。目前作为一项专门技术， 广泛地应用于电子行业、航天部门、化工企业等部门。热管换热器在回收热能方面效果明显。国内外对此都进行了大量的研究，国内在化工行业中成功应用于锅炉、加热炉等排气余热回收。国外还将热管应用于工艺热能利用。利用热管换热器可以提高效率，节省原料， 降低生产成本， 减少资金投入。使企业的生产走上一条资源节约型和环境友好型的道路，确保企业的长远和可持续发展。当前，随着技术的发展，热管换热器也应该不断进行创新，不断优化设计，提高各项功能，使热管换热器在化工业的生产中发挥更大的作用。

参考文献：

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