熱管式空氣換熱器在鍋爐煙氣余熱回收上的運用
甘鼎峰
（南京紅太陽股份有限公司能源計量科，江蘇 南京 211303）
摘要:利用熱管式空氣換熱器可回收鍋爐因排煙所損失的大部分余熱,從而節約燃料費用,減少廢氣排放,節能環保一舉兩得,每臺蒸發量為20噸/小時的燃煤鍋爐年可節約標煤664噸,節能率達10%以上。
關鍵字：節能、鍋爐煙氣余熱、熱管式空氣換熱器
一 概述
南京紅太陽股份有限公司是以農藥為主導產品的高科技上市公司，公司生產所需的蒸汽由2臺蒸發量為20噸/小時的燃煤鍋爐提供，年耗標煤量達一萬余噸，經測試鍋爐熱效率為75%左右，有25%的熱能通過排煙損失、化學不完全燃燒損失、機械不完全燃燒損失、爐體散熱損失、灰渣物理顯熱損失等散失。其中排煙損失占到總熱損失的90%以上，因此大幅度降低排煙損失，并將該部份熱能回收利用是鍋爐節能的關鍵之處。
鍋爐煙氣余熱在我公司主要是將其用來干燥農藥生產中產生的含水廢渣，使其含水率由35%下降為5%，以便外運而不灑滴造成環境污染，然后由特定廠家回收利用（如含磷廢渣由當地一肥料廠回收制作磷肥）。以前我們使用鍋爐煙氣干燥廢渣先后試用過了下列兩種方式：一種是在鍋爐排煙管道的鐵板上平鋪一層含水廢渣，利用鐵板上的溫度傳熱使其烘干，但這種方式存在著處理含水廢渣能力低和余熱利用率不高的缺陷。另一種方式是將鍋爐煙氣直接通入裝有含水廢渣的烘箱，利用其熱能去除廢渣中的水份，這利方式干燥能力雖能提高，但烘干的廢渣中因含有大量煤灰等雜質造成廢渣不能再有效利用。
針對上述存在的問題,我們積極與節能器材生產廠家聯系,選用了一種節能設備—熱管式空氣換熱器安裝在燃煤鍋爐省煤器后,使鍋爐煙氣通過該換熱設備將熱量傳遞給清潔的空氣,再利用該熱空氣直接加熱含水廢渣,從而達到節能環保的目的,經運行一段時間以來,不僅較好地解決了上述存在的問題,而且節能效果顯著。
二 熱管式空氣換熱器的原理
熱管式空氣換熱器的核心技術是熱管,它是一種具有高傳熱性能的傳熱元件,它通過密閉真空管殼內工作介質的相變潛熱來傳遞熱量,傳熱性能類似于超導體性能,因此具有傳熱性能大,傳熱效率高的特點,與普通的熱交換器相比其換熱效率可達98%。
典型熱管是密閉的管內先抽成一定真空后，充入導熱介質密封而成（導熱介質由多種無機活性金屬及其化合物混合而成，無毒、無味、無腐蝕，其導熱性能是鋁、銅的幾百倍，具有“超導熱體”之稱），熱管換熱器中間有隔板分開，上下互不干擾，其下端從煙氣側吸熱，導熱介質吸收熱量后汽化由液態轉變為氣態，上升到熱管上端向管外工質放熱后凝結為液體，液體在重力作用下，沿管壁返回到受熱段并再次受熱汽化，如此循環反復連續不斷地將熱量從一端傳向另一端，其結構圖如圖1所示。
圖1 熱管式空氣換熱器結構示意圖
三 熱管式空氣換熱器的特性
（1） 超強的導熱性：可在溫度30℃—1000℃范圍內傳導熱量，單根導熱效率98%。
（2） 優良的等溫性：熱管一端輸入100℃，另一端可導出95℃，良好的等溫性使熱管在很小的溫差下，傳遞很大的熱通量，傳熱阻力小。
（3） 安全可靠性：超導熱管等溫性能好，導熱時自振不產生堵灰和通風阻力小，始終保持良好的傳熱效率，熱管傳熱工作安全系數高，單根熱管的損壞不影響整個設備的安全使用。
（4） 使用壽命長：熱管材料采用20/GB3087鍋爐鋼管，實行450℃中溫電爐加熱再抽取真空封口工藝，450℃內不會出現爆管，使用壽命可達10年以上，維護成本低。
四 使用熱管式空氣換熱器后的節能效益
我公司一臺蒸發量為20噸/小時的鍋爐煙氣余熱利用設備安裝示意圖如圖2所示
圖2 蒸發量20噸/小時的鍋爐煙氣余熱利用設備安裝示意圖
經現場測試，各工藝參數如下表
鍋爐煙氣通過熱管空氣換熱器后,溫度從170℃降至140℃,因此
Q=(C1t1-C2t2)Vy=60000×（1.44185×170-1.4378×140）=2621790KJ/h
式中：Q—熱管空氣預熱器回收熱量，單位：KJ/h
Vy—煙氣流量，單位：m3/h
t1—進口煙氣溫度，單位：℃
t2—出口煙氣溫度，單位：℃
C1—進口煙氣比熱容，單位：KJ/ m3. ℃
C2—出口煙氣比熱容，單位：KJ/ m3. ℃
以年生產300天,每千克標煤發熱量700千卡計量,年可節約標煤
五 小結
工業鍋爐運行時排煙溫度一般不低于160℃,最高可達400℃,高溫煙氣排放不僅污染環境,而且浪費大量熱能,我公司通過采用熱管空氣換熱器對鍋爐煙氣余熱利用,降低了排煙溫度,減少了排煙熱損失,大幅度地提高了鍋爐的熱效率,節省了燃料費用,同時利用該余熱將農藥生產中產生的廢渣中的水份去除,避免了運輸途中滴漏造成環境的污染,顯著地提高了企業的經濟效益和社會效益。
京公網安備11011102000836號
