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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在石油化工中的應(yīng)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(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(dǎo)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(jīng)開始注意到熱管的這些特點可以在化學(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)計出一系列的熱管式反應(yīng)器,這些設(shè)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(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)的特點改善和強化反應(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(chǎn)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。回收加熱爐排煙余熱,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(jì)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)。
合成氨工業(yè)中上、下行煤氣的余熱回收
合成氨是一項基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè),在化學(xué)工業(yè)中占有很重要的地位。合成氨生產(chǎn)從造氣開始直到氨的合成都伴隨著熱的過程。合理的利用和控制合成氨生產(chǎn)過程中放出的熱量,不僅可以節(jié)約生產(chǎn)中的能源消耗,降低生產(chǎn)成本,而且可以提高CO變換率及氨的合成率,前者屬于余熱利用,而后者屬于化學(xué)反應(yīng)的熱控制,熱管技術(shù)在這兩方面都存在很大的開發(fā)潛力。
合成氨工業(yè)中上、下行煤氣的余熱回收
上、下行煤氣是指以煤或煤球為原料的生產(chǎn)路線中煤造氣爐所產(chǎn)生的上吹半水煤氣及下吹半水煤氣。由于生產(chǎn)原料不同,上、下行煤氣氣體中所含塵粒及溫度也不相同。
①氣體流動方向為從上到下,減少灰塵附著于管壁的可能性;
②熱管的蒸發(fā)段全部采用軸向直翅片。一方面可以擴展傳熱表面,另一方面可消除熱管背部的渦流區(qū),從而不使灰塵在此停聚。同時也減少了流動阻力損耗。
③從煤氣爐出來的上行煤氣先經(jīng)過旋風(fēng)除塵器,然后從蒸汽發(fā)生器的上部向下流過熱管管束,溫度從進口的360℃左右降到出口的140℃左右進入下一工段的洗氣塔,然后去煤氣柜。下行煤氣從煤氣爐的底部出來經(jīng)過旋風(fēng)除塵器仍然從蒸汽發(fā)生器的頂部進入,溫度從300℃以上降至140℃進入洗氣塔,然后去煤氣柜。