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热管的特点及原理

工业设备 2019-04-19 10:50 未知晓娜
玻璃企业能耗费用占产品成本的80%以上,其中有三分之一随烟气排空浪费掉了。随着企业竞争日趋激烈,为降低成本充分利用这排掉的烟气中的热量是每一个玻璃企业研究的课题之一。虽然大多数玻璃熔炉都设有预热空气的蓄热室或截面面积,但它们后面的烟气温度相当高(350℃左右),热损失达18%—25%,进一步利用这部分底温烟气的余热,是重要的余热锅炉手段。目前结构设计常用的为列管式换热器,该设备易结灰、堵塞、换热效率低,且不能定期检修,无法满足玻璃企业长期、稳定、连续生产的需要。 针对玻璃企业现状,结合我厂特长,依靠热管技术成功地开发出了RBL型热管式余热锅炉—热管热回收,经玻璃企业实际运行,有效的解决了250℃~300℃的低温引风机的余锅炉房的技术难题。充分回收利用了随烟气排空浪费掉的热量,成为企业节能降耗的有效途径。 一、热管的原理和特点 1、热管是一种新型高效的传热元件,即在一个抽成真空的封闭的体系内,依赖装入内部的流体的相态变化(液态变为汽态和汽态变为液态)来传递热量的装置, 2、传热原理 热管放在热源部分的称之为蒸发段,放在冷却部分的称之为冷凝段。当蒸发段吸热把热量传递给工质后,工质吸热由液态变成汽态,发生相变,吸收汽化潜热。在管内压差作用下,汽体携带潜热由蒸发段流到冷凝段,把热量传递给管外的冷流体,放出凝结潜热,管内工质又由汽态凝为液态,在重力作用下,又回到蒸发段,继续吸热汽化。如此周而复始,将热量不断地由热流体传给冷流体。 3、热管的特点 金属、非金属材料本身的导热速率取决于材料的导热系数、温度梯度,正交于温度梯度的蒸发器。以金属银为例,其值为415W/m.K左右,经测定,热管的导热系数是银的几百倍到上千倍,故热管有超导体之称。 由于热管内的传热过程是相变过程,而且工质的纯度很高,因此热管内蒸汽温度基本上保持恒温,经测定:热管两端的温差不超过5℃,与其它传热元件相比,热管具有良好的等温性能。 热管能适应的温度范围与热管的具体市场、采用的工作流体及热管的环境工作温度有关。目前,热管能适应的温度范围一般为-200℃~2000℃,这也是其它传热元件所难以达到的。 经过热管换热器进行交换的两种换热介质,中间由一块管板 隔开,换热介质各走各的通道。运行中即使有个别热管损坏,也不会造成两种换热介质相混,不必停车堵漏。因此,热管换热设备具有使用周期长、安全可靠的优点。 由于每一支热管都是一个独立的换热元件,因此不论其多大、多长,每一支热管均可任意拆换、更换性能强。 二、烟气余热回收途径 1.在玻璃窑炉蓄热室底部500℃以下部位安装余热回收装置,利用辐射换热的原理,根据斯蒂芬——玻尔兹曼定律充分回收烟气的热量,这样可以产出0.6Mpa的饱和蒸汽。 2.在玻璃窑炉的烟道旁边设置旁路,安装热管式余热回收装置,利用“热管”技术的汽化潜热传热的原理,有效的解决了烟道中250~300℃低温废气的余热回收的技术难题。可以生产出0.3~0.4Mpa的饱和蒸汽。 三、余热回收装置生产出的蒸汽如何使用 1.将两处产的饱和蒸汽经过蓄热室顶部夹墙里的蒸汽过热器进行过热,可以达到400℃以上,用以雾化重油,去掉压缩空气,达到节电的目的。 2.用作加热重油或天然气汽化剂,去掉外供蒸汽(节能的来汽),达到节能的效果。 3.将余热锅炉产出的饱和蒸汽,可以用以吹扫烟道,封阻煤气铅封,去掉外供蒸汽。 4.除了完全满足生产用汽外,还有部分余汽可以用于生活使用(取暖、洗浴等)。 以上余热锅炉生产的蒸汽如何使用,各厂家可以根据不同的情况,因地制宜来采用。 四、热管蒸发器的特点: 1、对于高效节能型玻璃窑炉低温烟气的余热利用, 热管蒸发器较之其它型式的余热锅炉能够取得高的余热利用率。 2、热管蒸发器具有造价低、安装使用方便、安全性高、可靠性强、运行和维护费用低等优点,结构新颖合理,即使个别热管损坏也不会影响整座余热锅炉的运行。 3、不易结尘,除尘方便,节省劳动力,减少劳动强度。热管式余热锅炉的换热管材,都采用厚壁管,并且是整根管,没有结构,因此具有安全可靠,使用寿命长的特点。 4、废气合理,易操作和管理。 5、烟道处的废气余热锅炉,采用了热管技术,具有操作简便、劳动强度低、清灰便利等优点,设备结构设计合理,因此具有安全可靠,连续稳定的长期运行,使用长等优点。 6、价格低投资小、回收快(壹年左右时间),效益可观。 7、一座应用于32m2玻璃窑炉上的热管蒸发器可以产生424Kg/h的蒸气量,利用余热10.2×105KJ/h,相当于每年回收356吨煤的热量。扣除运行费用1.5万元,年可节支10万元。 8、热管蒸发器应用于大型的熔化面积的玻璃窑炉烟道气的余热回收,效果将更加显著,如日消耗70吨重油的玻璃窑炉,回收热量5000Kw,可产压力为0.6Mpa的饱和蒸汽6~7吨左右。 五、热管蒸发器的结构: 此热管蒸发器,主要由:⑴ 压力容器(汽包),在其中产生蒸汽;⑵ 热管,作为传热元件,将热量传给汽包中的软水,使其蒸发;⑶ 烟箱,它包围着热管管束,和热源与焊缝相连接。 热管的冷端在汽包内并和汽包密封牢固连接,热管的热端在烟箱里。烟箱和窑炉尾气烟道的旁路相联,运行时,将窑炉的主烟道用闸板闸死,尾气从烟箱通过,使热管受热,靠热管相变传热的原理,将压力容器内的软水加热并产生蒸汽,供生产与生活使用。
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