熱管技術在工業(yè)余熱回收中的利用

熱管及熱管換熱器近年來在石油化工中的應用已愈來愈受到人們的重視。它具有體積緊湊、壓力降小、可以控制腐蝕、一端破壞不會引起兩種換熱流體互混等優(yōu)點。不僅提高了設備的熱效率而其可靠性也大為增加，減少了停車次數(shù)。這些特點使得熱管換熱器在余熱回收利用方面具有廣闊的前景，然而作為熱管本身的其他方面的特點如均溫性、熱流密度可變性、可變導性、可異性化等特點更加引人注意。早在70年代，國外一些研究者就已經開始注意到熱管的這些特點可以在化學反應設備和原子反應堆工程中發(fā)揮重要作用，并設計出一系列的熱管式反應器，這些設計的特點是：利用熱管的等溫性均化床層溫度得到較高的轉化率和收率，利用熱管的可變熱導特性控制反應床溫度不使超溫或過冷，利用熱管的源匯分隔特性提高設備使用的可靠性，利用熱管熱流體密度可調的特點改善和強化反應設備的傳熱條件。應當指出的是，熱管化學反應器的開發(fā)研究遠比熱管換熱器的研究困難的多，因為涉及原料的組成、催化劑活性、停留時間等一系列因素，這就使得開發(fā)速度進展緩慢。但由于這種開發(fā)前景誘人，廣大研究者始終埋頭于這方面的研究并取得了良好的進展。

石油化工中加熱爐余熱回收

石油化工生產中的各種類型加熱爐面廣量大，提高這些加熱爐的熱效率意義重大?；厥占訜釥t排煙余熱，用以加熱加熱爐的助燃空氣，是提高加熱爐加熱效率的重要手段。加熱爐的排煙溫度一般在260℃～350℃左右。如將煙氣溫度降低到160℃，則可將助燃空氣從常溫提高到120℃以上，加熱爐的效率可以提高6%～10%。熱管換熱器體積緊湊、壓力降小、布置靈活、可控制腐蝕，因此特別適合于加熱爐的余熱回收。早在二十世紀七十年代我國就有研究人員開始進行了用熱管回收煉油廠加熱爐余熱工作的研究開發(fā)。

下面舉出一個在石油化工生產中使用熱管技術節(jié)能的典型實例如下。

某廠針對某石化企業(yè)的原蒸餾常減壓爐空氣預熱器系統(tǒng)存在設備老化、泄多、檢修困難、熱效率低等問題，特別是目前加工進口高含硫需要進行配套改造，采用了分離式熱管油-氣換熱器。

不同管線、不同溫度和壓力的常二線、常三線油分別流經分離式熱管換熱器的加熱段，其加熱段結構形式類似于固定管板式換熱器熱流體油走殼程，管程為熱管工質，分離式熱管換熱器的冷凝段為翅片管束換熱器，需要加熱的空氣流經管外，管內通過上升管與下降管與下部換熱器的管程相連，形成工質循環(huán)回路。當管內具有一定真空度后，在位差的作用下，熱管內部的工質不斷吸收熱流體油所放出的熱量，通過蒸發(fā)至冷凝段冷凝，源源不斷的把熱量傳至冷凝段加熱翅片管外的空氣。其特點是加熱段與冷凝段可以相互獨立。這樣在運行過程中，即使某一單元發(fā)生意外泄漏，也只是這一小單元作為熱管傳熱失效，不影響其他單元的換熱，一般情況下也無需停車檢修。以往大部分的分離式熱管換熱器都是采用一種熱流體同時加熱兩種或兩種以上的冷流體，冷、熱流體間多為氣-氣換熱形式，然而，將兩種或兩種以上的不同熱流體（液體）來加熱冷流體（氣體），目前尚不多見。迄今為止該裝置已連續(xù)運轉十余年，目前仍在運行中。

回轉式空預器進行技術改造的市場前景

相對來說，改造鍋爐和汽輪機的主要部件費用比較高，而鍋爐輔機，如空氣預熱器的改造卻比較經濟?？諝忸A熱器的嚴重漏風和低可靠性是中國電站的普遍問題。很多電站的漏風率達15％以上甚至更高。另外，很多電站空預器還有堵灰，維護費用高等問題。根據(jù)數(shù)據(jù)對比，進行空預器改造后，通?？墒瑰仩t效率提高1％左右，30萬千瓦以上機組，節(jié)煤和電的費用為200萬以上，如果再加上出力增加而提高的發(fā)電收益，改造一臺機組的空預器，每年可增加500萬以上的收益。截至2009年，我國火電總裝機容量達到6億千瓦，相當于1000臺60萬千瓦機組，每臺機組配有2臺回轉式空預器，相當于全國有2000臺以上的空預器（60萬千瓦機組）在運行。這其中只有三分之一左右的進行了技術改造。平均每臺機組的改造價格為400－1000萬左右（含換熱元件費用）?；久扛?－10年空預器就需要進行一次大修或更換元件。這是一個巨大的市場。