烟气余热利用的热管式换热器设计

热管换热器节能减排技术

热管换热器节能减排技术
热管换热器节能减排技术主要利用热管的高效传热特性来实现能源的节约和减少排放。

热管是一种利用工质相变来强化换热的装置，其传热效率远高于一般换热器。

热管换热器由箱体、热管束、中间隔板组成，箱体分为两侧，一侧流体为烟气，一侧流体为空气，通过热管将热量从烟气侧传递到空气侧，从而提高空气温度，达到预热空气的目的。

在工业应用中，热管换热器可用于锅炉的烟气余热回收，将排出的烟气中的热量回收并用于预热空气或水，从而提高锅炉效率，节约能源。

此外，热管换热器还可用于集中供暖系统中，保证布袋除尘器的运行安全，提高供暖效率。

热管换热器节能减排技术的优点包括传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、利于控制露点腐蚀等。

这些优点使得热管换热器在节能减排领域具有广泛的应用前景。

总之，热管换热器节能减排技术是一种高效、环保的能源利用技术，可广泛应用于工业、建筑等领域，为实现节能减排和可持续发展做出贡献。

用于热定型机余热回收的热管换热器设计

净化，另一方面，新鲜空气温度从室温提高到１２０ ℃左右。提高了定型机的热能利用率，起到节
能的作用。
用于回收热定型机余热的换热器可以采用板
式、管式、再生式换热器，但热管换热器由于以下优
【作者简介】王海萍，女，籍贯：山东潍坊，出生年月：１９８８．１０．４，学历：硕士在读，学校：东华大学
ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙｏｆＳｅｔｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ
ＷａｎｇＨａｉｐｉｎｇ，ＺｈｏｕＹａｓｕ，ＺｈｅｎｇＪｉａｎｆａｎ，ＸｉｎｇＪｉｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇａｓ－ｇａｓｈｅａｔｐｉｐｅｅｘｃｈａｎｇｅｒｕｓｅｄｆｏｒｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｈｅａｔｓｅｔｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｃｈｏｏｓｉｎｇ．Ｂｅｓｉｄｅｓｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅａｌｓｏｂｏｔｈｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｔｈａｔｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｗｏｕｌｄｂｒｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｃｏｓｔｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｅａｔｓｅｔｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｈｅａｔｒｅｃｏｖｅｒｙ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｅａｔｐｉｐｅｅｘｃｈａｎｇｅｒ

烟气换热器结构及工作原理

PH值通过加NaOH来控制。加药罐液位低时，系统将给出报警，运行人员应到现场手动加药。
电导率超过5000µS/cm时需要排“污”换水来处理。手动开启泵房内循环水管道上的放水阀，并开启充水泵。在此过程中通过调整补水管路上的阀门HND60AA866 的开度来使流出系统的水和补进系统的水相平衡，同时应注意，如果补水压力过高可能对管束造成损坏，这时可以关小补水管路上的阀门。
A
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烟气换热器的结构
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MGGH原烟气冷却器内部一整组管束图
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MGGH内部管束冲洗水管布置图
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MGGH原烟气冷却器
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MGGH净烟气再热器整组管束
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MGGH净烟道顶部管路布置
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循环水系统
该系统的功能是保证循环水在水侧管道系统内不断循环以实现“热量的转移”。循环水水质为除盐水或凝结水，系统主要由循环水泵，充水泵，稳压系统，以及相关管道，阀门组成。
1）主循环系统设2台100%循环泵，一运一备，连续运行使闭式循环水在管道中流动。循环泵设有旁路，旁路上设有小孔径过滤器，旁路流量约在10-15m3/h 左右，这样可以长期过滤系统中的微细杂质。过滤器设有压差变送器，当滤网阻塞严重时会给出报警提醒运行人员清洗滤网。
2）稳压系统由稳压罐，混水罐，膨胀水箱，以及相关的泵，阀门，管道，仪表组成，稳压系统的作用是保证闭式系统的压力，防止循环泵汽蚀，防止烟气换热器中的水汽化。其工作原理是：当系统中水因受热膨胀导致压力过高时，通过电磁阀将水排入膨胀水箱以降低系统压力，当系统由于泄露或者温度降低而压力降低时，通过水泵将膨胀水箱中的水送回系统以保证系统压力。稳压罐内有个充气皮囊，能够允许系统压力在一定范围内波动，由于皮囊不能承受高温，所以设有混水罐以确保皮囊中的水不超 70℃。

热管及热管换热器

这样即可以改变热流密度，
解决一些其他方法难以解决的传热难题。
*热流方向可逆性——一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动
力是毛细力，因此任意一端受热就可做为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先放热后吸热的化学反应器及其他装置。
*热二极管与热开关性能——热管可做成热二极管或热开关，所谓热
热管内质量流、压力和温度分布
热管液汽分界面的形状
（a）管起动前的液—汽交界面（b）热管工作时的液—汽交界面（c）吸液芯内液—汽界面参数
热管工作过程动画
注意：热管中的水会
因为内部低压而在100℃ 以下就沸腾蒸发。
热量散失
水蒸汽流水蒸汽冷凝
热量输入液态水蒸发液体由于重力或吸附力回流
4 两相闭式热虹吸管——重力热管、热虹吸管
热管的工作液要有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的粘度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构。
2.2 热管的三个区段的划分 * 根据热管外部热交换情况分：加热段、绝热段、冷却段 * 根据热管内部工质传热传质情况分：蒸发段、绝热段、冷凝段
7 总结热管的重要特点
*高导热性——热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，
因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，不可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限。

余热回收技术

一、锅炉烟气余热回收简介：工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。

热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。

节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。

改造投资3-10个回收，经济效益显著。

（一）气—气式热管换热器（1）热管空气预热器系列应用场合：从烟气中吸收余热，加热助燃空气，以降低燃料消耗，改善燃烧工况，从而达到节能的目的；也可从烟气中吸收余热，用于加热其他气体介质如煤气等。

设备优点：*因为属气/气换热，两侧皆用翅片管，传热效率高，为普通空预器的5-8倍；*因为烟气在管外换热，有利于除灰；*因每支热管都是独立的传热元件，拆卸方便，且允许自由膨胀；*通过设计，可调节壁温，有利于避开露点腐蚀结构型式：有两种常用的结构型式，即：热管垂直放置型，烟气和空气反向水平流动，见图1；热管倾斜放置型，烟气和空气反向垂直上下流动，见图2。

（二）气—液式热管换热器应用场合：从烟气中吸收热量，用来加热给水，被加热后的水可以返回锅炉（作为省煤器），也可单独使用（作为热水器），从而提高能源利用率，达到节能的目的。

设备优点：*烟气侧为翅片管，水侧为光管，传热效率高；*通过合理设计，可提高壁温，避开露点腐蚀；*可有效防止因管壁损坏而造成冷热流体的掺混；结构型式：根据水侧加热方式的不同，有两种常用的结构型式：水箱整体加热式（多采用热管立式放置）和水套对流加热式（多采用热管倾斜放置），如图3所示（三）气—汽式热管换热器应用场合：应用热管作为传热元件，吸收较高温度的烟气余热用来产生蒸汽，所产生的蒸汽可以并倂入蒸汽管网（需达到管网压力），也可用于发电（汽量较大且热源稳定）或其他目的。

对钢厂，石化厂及工业窑炉而言，这是一种最受欢迎的余热利用形式。

焦化热管余热回收系统的结构设计

焦化热管余热回收系统的结构设计
焦化热管余热回收系统是一种利用焦化炉废热进行能源回收的热能利用设备。

其结构设计主要包括余热烟气管道、余热烟气换热器、余热循环泵、余热蒸汽发生器、余热蒸汽管道、余热蒸汽负荷设备等组成部分。

1. 余热烟气管道
余热烟气管道是将焦化炉产生的热烟气引入到余热回收系统的管道，其设计要考虑到烟气的温度、流量和化学成分等因素。

管道应该具有耐高温、耐腐蚀的特性，同时要考虑到管道布置的合理性和安全性。

2. 余热烟气换热器
余热烟气换热器是将余热烟气中的热能传递给工作介质的设备，其设计应该考虑到换热器的材质、换热面积、换热效率以及清洗和维护的方便性等因素。

3. 余热循环泵
余热循环泵是用来将余热烟气换热器中的工作介质循环输送的泵，其设计应考虑到泵的扬程、流量、耐高温和耐腐蚀的特性，以及泵的运行稳定性和维护方便性等因素。

5. 余热蒸汽管道
余热蒸汽管道是将余热蒸汽输送到热负荷设备的管道，其设计要考虑到蒸汽的温度、压力和流量等参数，同时要考虑到管道的材质、布置和绝热措施等设计要求。

6. 余热蒸汽负荷设备
余热蒸汽负荷设备是利用余热蒸汽进行能源利用的设备，如锅炉、蒸汽发动机、热水供应系统等，其设计要考虑到设备的热效率、传热面积、蒸汽负荷和控制系统等设计要求。

基于热管换热器技术的炭素行业烟气余热回收利用的应用研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｂａｌａｎｃｅｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｉｒａｎｄｆｌｕｅｇａｓｖｏｌｕｍｅｗｅｒｅｄｅ — ｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅｆｌｕｅｇａｓｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｃａｒｂｏｎｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄｔｈｅｆｌｕｅｇａｓｖｏｌｕｍｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓｗａｓ
ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｌｕｅｇａｓｅｎｔｈａｌｐｙｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌａｎｄｍｅｔｈｏｄ．
第８卷第Βιβλιοθήκη ８期中国科技论文
ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲ
２０１３年８月
Ｖｏ１．８Ｎｏ．８Ａｕｇ．２０１３
基于热管换热器技术的炭素行业烟气余热回收利用的应用研究

火力发电厂烟气余热利用系统的研究设计

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相关研究
国内外学者针对火力发电厂烟气余热利用系统开展了大量研究。例如，某些研究采用了热力学第一定律和热力学第二定律分析烟气余热利用系统的性能，并对其进行了优化设计。此外，还有一些研究了烟气余热利用系统中的传热过程和流体力学特性，提出了多种新型的传热元件和流动结构，以增强烟气余热利用系统的换热效果和流体流动性。
结论本次演示通过对火力发电厂烟气余热利用系统的研究设计，提出了一种新型的、具有高能源利用率和低环境污染的系统方案。通过对系统模型的仿真和各个部件的单独测试，验证了该方案的有效性和可行性。然而，仍有一些问题需要进一步研究和探讨，例如如何进一步提高系统的稳定性和可靠性，以及如何将其应用于不同类型的火力发电厂等。
系统设计
1、设计原则和目标
本次演示所设计的火力发电厂烟气余热利用系统主要遵循以下原则和目标：
（1）提高能源利用率：将烟气余热进行有效回收，使其转化为有用的能源，降低火力发电厂的能源消耗。
（2）降低环境污染：减少烟气排放，减轻对环境的污染。
（3）提高系统稳定性：优化系统结构，提高系统的稳定性和可靠性。
火力发电厂烟气余热利用系统的研究设计
01 引言
03 系统设计
目录
02 相关研究 04 系统验证
引言
随着能源需求的不断增长，火力发电厂在全球能源结构中仍占据重要地位。然而，传统的火力发电厂存在能源利用率低、环境污染严重等问题。其中，烟气余热是火力发电厂中未被充分利用的能源之一。因此，研究火力发电厂烟气余热利用系统对于提高能源利用率、降低环境污染具有重要意义。
系统验证
1、系统模型仿真
利用仿真软件对所设计的火力发电厂烟气余热利用系统模型进行模拟实验。通过调节不同的操作参数（如空气或水流量、流速等），分析系统模型的性能表现。结果表明，优化后的系统在提高能源利用率和降低环境污染方面均表现出良好的性能。