热管式空气换热器在锅炉烟气余热回收上的运用
甘鼎峰
（南京红太阳股份有限公司能源计量科，江苏 南京 211303）
摘要:利用热管式空气换热器可回收锅炉因排烟所损失的大部分余热,从而节约燃料费用,减少废气排放,节能环保一举两得,每台蒸发量为20吨/小时的燃煤锅炉年可节约标煤664吨,节能率达10%以上。
关键字：节能、锅炉烟气余热、热管式空气换热器
一 概述
南京红太阳股份有限公司是以农药为主导产品的高科技上市公司，公司生产所需的蒸汽由2台蒸发量为20吨/小时的燃煤锅炉提供，年耗标煤量达一万余吨，经测试锅炉热效率为75%左右，有25%的热能通过排烟损失、化学不完全燃烧损失、机械不完全燃烧损失、炉体散热损失、灰渣物理显热损失等散失。其中排烟损失占到总热损失的90%以上，因此大幅度降低排烟损失，并将该部份热能回收利用是锅炉节能的关键之处。
锅炉烟气余热在我公司主要是将其用来干燥农药生产中产生的含水废渣，使其含水率由35%下降为5%，以便外运而不洒滴造成环境污染，然后由特定厂家回收利用（如含磷废渣由当地一肥料厂回收制作磷肥）。以前我们使用锅炉烟气干燥废渣先后试用过了下列两种方式：一种是在锅炉排烟管道的铁板上平铺一层含水废渣，利用铁板上的温度传热使其烘干，但这种方式存在着处理含水废渣能力低和余热利用率不高的缺陷。另一种方式是将锅炉烟气直接通入装有含水废渣的烘箱，利用其热能去除废渣中的水份，这利方式干燥能力虽能提高，但烘干的废渣中因含有大量煤灰等杂质造成废渣不能再有效利用。
针对上述存在的问题,我们积极与节能器材生产厂家联系,选用了一种节能设备—热管式空气换热器安装在燃煤锅炉省煤器后,使锅炉烟气通过该换热设备将热量传递给清洁的空气,再利用该热空气直接加热含水废渣,从而达到节能环保的目的,经运行一段时间以来,不仅较好地解决了上述存在的问题,而且节能效果显著。
二 热管式空气换热器的原理
热管式空气换热器的核心技术是热管,它是一种具有高传热性能的传热元件,它通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量,传热性能类似于超导体性能,因此具有传热性能大,传热效率高的特点,与普通的热交换器相比其换热效率可达98%。
典型热管是密闭的管内先抽成一定真空后，充入导热介质密封而成（导热介质由多种无机活性金属及其化合物混合而成，无毒、无味、无腐蚀，其导热性能是铝、铜的几百倍，具有“超导热体”之称），热管换热器中间有隔板分开，上下互不干扰，其下端从烟气侧吸热，导热介质吸收热量后汽化由液态转变为气态，上升到热管上端向管外工质放热后凝结为液体，液体在重力作用下，沿管壁返回到受热段并再次受热汽化，如此循环反复连续不断地将热量从一端传向另一端，其结构图如图1所示。
图1 热管式空气换热器结构示意图
三 热管式空气换热器的特性
（1） 超强的导热性：可在温度30℃—1000℃范围内传导热量，单根导热效率98%。
（2） 优良的等温性：热管一端输入100℃，另一端可导出95℃，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。
（3） 安全可靠性：超导热管等温性能好，导热时自振不产生堵灰和通风阻力小，始终保持良好的传热效率，热管传热工作安全系数高，单根热管的损坏不影响整个设备的安全使用。
（4） 使用寿命长：热管材料采用20/GB3087锅炉钢管，实行450℃中温电炉加热再抽取真空封口工艺，450℃内不会出现爆管，使用寿命可达10年以上，维护成本低。
四 使用热管式空气换热器后的节能效益
我公司一台蒸发量为20吨/小时的锅炉烟气余热利用设备安装示意图如图2所示
图2 蒸发量20吨/小时的锅炉烟气余热利用设备安装示意图
经现场测试，各工艺参数如下表
锅炉烟气通过热管空气换热器后,温度从170℃降至140℃,因此
Q=(C1t1-C2t2)Vy=60000×（1.44185×170-1.4378×140）=2621790KJ/h
式中：Q—热管空气预热器回收热量，单位：KJ/h
Vy—烟气流量，单位：m3/h
t1—进口烟气温度，单位：℃
t2—出口烟气温度，单位：℃
C1—进口烟气比热容，单位：KJ/ m3. ℃
C2—出口烟气比热容，单位：KJ/ m3. ℃
以年生产300天,每千克标煤发热量700千卡计量,年可节约标煤
五 小结
工业锅炉运行时排烟温度一般不低于160℃,最高可达400℃,高温烟气排放不仅污染环境,而且浪费大量热能,我公司通过采用热管空气换热器对锅炉烟气余热利用,降低了排烟温度,减少了排烟热损失,大幅度地提高了锅炉的热效率,节省了燃料费用,同时利用该余热将农药生产中产生的废渣中的水份去除,避免了运输途中滴漏造成环境的污染,显著地提高了企业的经济效益和社会效益。
京公网安备11011102000836号
