热管式换热器在锅炉烟气余热回收中的应用

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工作原理
热管利用工质相变，以潜热传递热量。如图1，蒸发段被加热时，真空管内工质吸热，变成蒸汽，产生压差，流向另端，蒸汽在冷凝段接触到冷的吸热芯表面，冷凝成液体并放出潜热。冷凝后的工质在管芯毛吸力或重力作用下返回蒸发段继续吸热蒸发。如此循环往复，热量不断地从热端传递到冷端。另外，热管还具有较高的等温性和热流密度可以变换等优点，因此在许多领域应用广泛。
2.2 热管换热器
热管换热器由热管管束组成，中间有隔板，保证隔板兩侧流过热管参与换热的流体互不串通（如下图2），热量通过热管内部工质传递。在换热器当中，每根热管是一个独立的传热单元。
热管换热器的特点：
（1）热管换热器是典型近于等温工作的逆流换热，因此具有较高的换热效率。比常规换热器的传热系数大10～20倍。
（2）热管完全独立，某根被腐蚀穿透，不影响其它热管工作。
（3）冷热流体的换热均是在管表面进行。可加装翅片以强化传 热，增大换热系数，提高传热效率。
（4）对于热管换热器，在设计中可根据锅炉工况调整热管加热段和冷凝段长度，及调整低温处热管冷、热两段翅片的间距、数量来调整烟气侧与空气侧的热阻比，可达到控制热管壁温的目的。使烟气侧壁温高于工况结露点温度，避开硫酸蒸气结露，有效防止烟气低温腐蚀。
（5）由于烟气的扰动性强和流体通道简单、阻力小，热管壁温高且管外始终呈干燥状态。因此，热管不会结膜不易黏附烟灰，因而能有效地防止堵塞。
（6）热管换热器无任何运转部件，因而无动力消耗，运行维护费用低，工作安全可靠。
2.3 热管式换热器在电厂锅炉回收余热的可行性
上述讨论了热管式换热器的技术特点，考虑到锅炉烟气低温腐蚀，下面讨论利用热管式换热器回收烟气余热的可行性。
对于循环流化床锅炉，设计排烟温度都在135～150之间，但是由于空气预热器入口风温的问题，实际上运行绝大部分都在150～180之间，个别锅炉达到了200左右。又因为循环流化床锅炉的脱硫率达达90%—97%，所以烟气的含硫率很低，尾部烟气的酸露点就会下降很多，这样就不容易造成低温腐蚀，可以考虑利用热管式换热器回收尾部烟气的余热。
对于大中型机组的煤粉炉，脱硫方式一般为干法或湿法脱硫，两种方式均为燃烧后烟气脱硫，如果在锅炉尾部加装换热器回收余热会造成较严重的低温腐蚀，所以不能利用换热器回收尾部烟气的余热。
3 热管式换热器在循环流化床锅炉余热回收中的设计
以上海能源股份有限公司发电厂#6炉（440循环流化床锅炉）为例，锅炉主要参数：
3.1 尾部烟气酸露点的确定
机组额定负荷运行时，尾部烟气水蒸气和硫酸蒸汽含量分别为10%、 0.001%，由下图3可确定尾部烟气的酸露点为70—75之间。
3.2 热管换热器设计
拟利用热管换热器回收烟气余热来提高新空气温度，从而提高空气预热器前风流温度，提高锅炉效率。考虑到烟气在除尘设备的温降及防止烟气对烟囱造成低温腐蚀（烟囱入口烟温应75），换热器设计烟气出口温度控制在110。
3.3 锅炉排烟余热回收利用流程图
4 小结
根据上述计算采用3.6 、25热管，共2603根，如图所示，制成烟侧与气侧完全隔离的卧式气一气换热器，用来加热锅炉用新空气。输入、25 空气，输出温度64 的空气进入空气预热器。
参考文献：
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