热管废热锅炉在硫酸工业中的应用
硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于各个工业部门。硫酸的产量常被用作衡量一个国家工业发展水平的标志。它的生产过程是一个强烈的放热过程，因此在硫酸的生产过程中有很多的余热需要回收，以产生蒸汽用于发电、生产、生活。其中比较重要的就是高温的余热回收，由于高温原料气中含有大量的灰尘和腐蚀性成分，一般列管废热锅炉很容易堵塞或因腐蚀而发生泄露，他的寿命一般只有几个月甚至一、二个月。本篇主要阐述一下热管废热锅炉在高温余热回收中的应用。
一、热管
1.热管的概念：
热管是将普通的无缝钢管抽成真空，注入工质后封口，在工作时通过管内工质的相变将热能从其一端输送到另一端。热管这个概念的提出始于1964年洛斯阿拉莫斯实验室的格罗费等人。这之后它被广泛应用于宇航、工业和人们的日常生活之中。
2.热管的结构：如图一
它主要分为三部分：加热段、绝热段、冷凝段。受热使工质蒸发的部分被称为加热段，放热使工质冷凝的部分被称为冷凝段，把冷凝段与吸热段分开的部分为绝热段。
3.热管的分类：
a、 按传输方式的不同： 分为带吸液芯热管和重力热管（热虹吸热管）。
b、 按工作温度的不同： 分为深冷热管、低温热管、中温热管和高温热
管。现在的工业和民用上应用最多的是重力中温热管，它相对于其他类型的热管价格便宜，传热能力上相差无几。
4、热管的特性：
⑴ 传递热量大
热管的传热主要靠管内工质的汽化吸热和冷凝放热进行工作的。一般热管工质都选择热焓比较大的物质。所以热管的这种相变传热的过程，传热量很大。经实验测得：同为φ12.7mm，长为300mm的热管和铜棒，在100℃温度下热管的传热量为铜棒的1000倍以上。
⑵ 等温性
热管的传热靠工质的相变传热。相变的速度等于它工作温度下的声速，所以热管在工作时它的内部充满了工质蒸汽，此时的热管接近于一个等温体。行业内部对热管的质量规定：长2m的热管正常工作时，两端温差不得超过2℃。
⑶ 独立性
热管换热器由上千根热管组成，每根热管都是独立的传热元件。在工作时，热管之间互不干扰，部分热管损坏，不会影响整个设备的正常运行。
二、应用比较
1、 列管式废热锅炉
硫酸企业的高温余热回收，以前采用的是列管式火管或者水管废热锅炉，如图二：
⑴ 从焙烧炉来的850℃—950℃的高温烟气进管内或管间与水进行交换，这时的烟气含尘量较大，烟尘含量可达200—400g/m3（标），往往因列管废热锅炉的流通面积过小，而发生设备阻塞的问题，使厂家被迫停产检修。
⑵ 列管废热锅炉属于间壁式换热，冷热两介质只相邻一层管壁，当一处因冲刷或因酸腐蚀而发生泄露时，整台设备也因此而发生泄露。
⑶ 进列管废热锅炉的烟气温度高达900℃，设备处在这个环境中而发生较大的热膨胀，列管余热锅炉的管子和管板之间没有设置膨胀结构，他们之间会因热膨胀而产生裂缝或设备变形从而使设备发生泄露。
2.热管式废热锅炉 如图三
⑴ 它的结构主要由外筒体、内筒体和周向焊接在内筒体上的热管组成，因热烟气走内外筒体夹套，为了降低造价和保温，所以外筒体使用普通的碳钢材料，并在内壁多加一层耐火保温水泥，以防高温氧化。废锅的工作原理：热烟气上进下出，走内外筒体之间的夹套，水是从内筒体的下进上出，与热烟气逆流换热，每根夹套里的热管吸收热量后，把它传给内筒体里的水，以产生蒸气。
⑵ 因为热管式废热锅炉由几千根热管组成，并且每根热管都是独立的传热元件，且他们之间互不影响，互不干扰，若部分热管因冲刷或其他原因损坏，整台设备也不会漏水。因只有少部分热管损坏，所以对换热效果只是十几分之一的的影响，这也是热管式废热锅炉长寿命的原因之一。
⑶ 换热的两种介质都走管外，所以热管换热设备的流通面积都比较大，阻力低。经实际测量，同等条件下的热管废热锅炉的阻力是列管废热锅炉的三分之一。
⑷ 热管的相变传热也使热管废热锅炉比列管式废热锅炉多回收大量的热量，达到了废热充分回收的目的。
⑸ 热管废热锅炉的内筒体与外筒体之间的连接，内筒体只固定下端而上端为自由端，当高温烟气进入夹套时，内筒体受热可自由膨胀，防止设备因膨胀变形而发生泄露。
我厂热管废热锅炉已在某硫酸厂连续运行十一个月，至今状况良好。在此期间没有发生设备泄露事故，估计他的正常使用寿命可达到3—4年。