熱管技術(shù)在工業(yè)余熱回收中的利用

熱管及熱管換熱器近年來(lái)在石油化工中的應(yīng)用已愈來(lái)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(huì)引起兩種換熱流體互混等優(yōu)點(diǎn)。不僅提高了設(shè)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(diǎn)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(diǎn)如均溫性、熱流密度可變性、可變導(dǎo)性、可異性化等特點(diǎn)更加引人注意。早在70年代，國(guó)外一些研究者就已經(jīng)開始注意到熱管的這些特點(diǎn)可以在化學(xué)反應(yīng)設(shè)備和原子反應(yīng)堆工程中發(fā)揮重要作用，并設(shè)計(jì)出一系列的熱管式反應(yīng)器，這些設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：利用熱管的等溫性均化床層溫度得到較高的轉(zhuǎn)化率和收率，利用熱管的可變熱導(dǎo)特性控制反應(yīng)床溫度不使超溫或過(guò)冷，利用熱管的源匯分隔特性提高設(shè)備使用的可靠性，利用熱管熱流體密度可調(diào)的特點(diǎn)改善和強(qiáng)化反應(yīng)設(shè)備的傳熱條件。應(yīng)當(dāng)指出的是，熱管化學(xué)反應(yīng)器的開發(fā)研究遠(yuǎn)比熱管換熱器的研究困難的多，因?yàn)樯婕霸系慕M成、催化劑活性、停留時(shí)間等一系列因素，這就使得開發(fā)速度進(jìn)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(jìn)展。

合成氨工業(yè)中上、下行煤氣的余熱回收

根據(jù)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的特殊情況，我國(guó)的合成氨工業(yè)從生產(chǎn)規(guī)模上可分為小合成氨、中合成氨和大合成氨生產(chǎn)。生產(chǎn)的原料路線有煤、油及。由于原料路線不同因而生產(chǎn)工藝路線及采用的設(shè)備也不盡相同。針對(duì)不同工藝路線設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，熱管技術(shù)在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中有以下幾種應(yīng)用類型。

①回收低溫余熱預(yù)熱助燃空氣，或生產(chǎn)低壓蒸汽作為生產(chǎn)原料；②回收高溫余熱生產(chǎn)中壓蒸汽作為原料蒸汽的補(bǔ)充，或生產(chǎn)高壓蒸汽作為生產(chǎn)的動(dòng)力源；③控制固定床催化反應(yīng)器的化學(xué)反應(yīng)溫度，使其向反應(yīng)溫度曲線無(wú)限逼近，從而提高CO變換反應(yīng)器的CO變換率及合成氨塔內(nèi)氨的合成率。

以上三種類型在不同的生產(chǎn)規(guī)模及不同的原料工藝路線中應(yīng)用的方式及設(shè)計(jì)思路均不同，必須針對(duì)不同的實(shí)際條件采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能收到良好的效果。

在上述生產(chǎn)流程中存在著以下幾方面的問(wèn)題。

1.換熱面積設(shè)計(jì)嚴(yán)重不合理一般造氣工段的廢熱鍋爐均是按瞬間吹風(fēng)氣流量設(shè)計(jì)的，而上行煤氣只相當(dāng)于吹風(fēng)氣量的30%～50%左右，這樣小的通氣量通過(guò)上述按照吹風(fēng)氣瞬時(shí)量設(shè)計(jì)的廢熱鍋爐，由于傳熱面積過(guò)大，必然形成上行煤氣出口溫度過(guò)低，不僅會(huì)產(chǎn)生腐蝕，而且易形成灰堵。

2.低溫余熱沒(méi)有充分回收目前中型合成氨廠都將廢熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽壓力提高。其優(yōu)點(diǎn)是得到高品位的蒸汽，另一方面也提高了傳熱管壁溫度，對(duì)防止腐蝕有利。但由于飽和蒸汽壓力提高，飽和蒸汽溫度也相應(yīng)提高，為維持一定溫差，排出廢熱鍋爐氣體的出口溫度也相應(yīng)提高。一般將出口溫度設(shè)計(jì)在270℃左右。由于中型合成氨生產(chǎn)的氣體流量較大，如果將270℃氣體的溫度降到140℃左右，則吹風(fēng)氣、上、下的總回收熱量相當(dāng)于1t蒸汽的熱量，顯然這種低溫小溫差有腐蝕性氣體的余熱回收采用熱管是的。