热管式余热锅炉
热管是一个内部抽成真空并充以一定量高纯度工质的密封管 , 形状无特殊限制 . 全管分为加热段、放热段、绝热段。 在工作时，工质在加热段吸热汽化 , 到放热段凝结放出热量 , 并回流到加热段重新吸热 , 从而将热量从一端传递到另一端 , 以达到热交换之目的
1.壳体 2.工质 3.吸液芯 4.充液封口管
图1 热管的结构原理
加热炉、锻造炉、退火炉、热处理炉等是钢铁、有色金属加工、机械制造等企业中常用的生产设备 . 分布面广而数量多 , 每年耗能量在企业总能耗中占有相当的比例 . 据统计 , 这种炉窑的热利用率一般只有 20%--30%, 烟气带走的热量为 35%--75%, 这些热量应尽可能回收利用 . 玻璃行业的窑炉是耗能较多的设备 , 热效率只有 20% 左右 , 其热损失主要是炉体散热与排烟损失 , 因而应用热管式余热锅炉生产蒸汽供重油系统燃料预热具有明显的实用价值。
热管式余热锅炉与常规余热锅炉相比，具有下列特点 :
（1）结构紧凑 ;(2) 热应力小 ;(3) 水蒸汽与热源之间有双重隔离 ;(4) 烟气侧采用扩展换热面 , 改善了传热过程；(5) 水循环及沸腾工况的稳定性得到改善 ;(6) 容易清灰；(7) 单根热管可以拆换；(8) 烟气侧阻力小。
图 2 (a) 为汽包式 , 热管直接插入汽包 , 其特点是体积小、重量轻、结构紧凑 ; 图 2 (b) 为联箱式 , 热管先插入垂直布置的套管 ( 联箱 ), 水在联箱中形成汽水混合物后再进入汽包 . 其特点是布置比较灵活、汽包开孔数量少、制造较方便 , 这两种型式各具特色 , 要根据具体情况选用 . 我们开发了用于玻璃行业窑炉的联箱式热管式余热锅炉 , 其蒸发量为 5—10 t/h.
热管式余热锅炉的参数包括 : 蒸发量、蒸汽压力与温度 . 对于生产饱和蒸汽的锅炉 , 只需给出蒸汽压力。
我们设计的热管式余热锅炉的蒸发量为 200kg/h-10t/h, 蒸汽压力的常用范围为 0.3—1.0MPa.
为了进一步提高余热锅炉的蒸汽压力及适用于更高烟气温度 , 我们已开发应用了萘热管。硫热管正在研制中 ( 常用的工质是水 ).
另一种方法是采用常规式过热器方案，如图3所示。
四、热管式余热锅炉的布置
我们大量采用的热管式余热锅炉有两种布置形式 : 一种是汽包上有干汽包形式 , 如图 4 (a) 所示 ; 另一种是汽包上无干汽包形式 , 此时另有外置式分离汽包 , 如图 4 (b) 所示。
五、热管式余热锅炉中传热的强化
热管式余热锅炉的特点之一是传递过程得到强化 , 从而结构紧凑 ; 强化传热的途径为 :(1) 增加换热面积 ;(2) 增加传热系数 ;(3) 提高传热温差 .. 图 5 (a) 表示热管式余热锅炉的传热温差 ; 图 5 (b) 表示具有单独预热段 ( 即省煤器 ) 时的传热温差 .
第一个实例是太原玻璃厂热管式余热锅炉 , 参数如下：
锅炉蒸发量 3000kg/h 蒸汽温度 164 ℃
锅炉设计压力 0.7MPa 给水温度 90 ℃
入口烟气温度 450 ℃ 入口烟气量 23300NM3/h
热管根数 873 根 热管长度 2870mm
烟气侧阻力 785Pa
第二个实例是广东江门玻璃厂热管式余热锅炉 , 参数如下：
锅炉蒸发量 700kg/h 蒸汽温度 169.6 ℃
锅炉设计压力 0.686MPa 给水温度 20 ℃
入口烟气温度 350 ℃ 入口烟气量 12500NM3/h
热管根数 574 根 热管长度 2780mm
烟气侧阻力 392Pa ( 具有旁通烟道 , 以便清灰 )
第三个实例是上钢二厂热管式余热锅炉 , 参数如下：
锅炉蒸发量 2000kg/h 蒸汽温度 164.2 ℃
锅炉设计压力 0.59MPa 给水温度 20 ℃
入口烟气温度 350 ℃ 入口烟气量 30000NM3/h
热管根数 367 根 热管长度 3836mm
烟气侧阻力 83.8Pa
第四个实例是广东肇庆玻璃厂热管式余热锅炉 , 参数如下：
锅炉蒸发量 700kg/h 蒸汽温度 138 ℃
锅炉设计压力 0.55MPa 给水温度 20 ℃
入口烟气温度 350 ℃ 入口烟气量 10066NM3/h
热管根数 290 根 热管长度 2570mm
烟气侧阻力 < 491Pa
第五个实例是天津日板浮法玻璃有限公司热管式余热锅炉 , 参数如下：
锅炉蒸发量 3000kg/h 蒸汽温度 183.2 ℃
锅炉设计压力 1.0MPa 给水温度 60 ℃
入口烟气温度 450 ℃ 入口烟气量 24527NM3/h
热管根数 714 根 热管长度 2870mm
烟气侧阻力 895.5Pa
