文件综述

我国的常规能源资源人均可采储量低于世界平均水平，虽然能源资源不丰富，但是在能源效率、能源强度、单位产品能耗等方面却大大落后于发达国家。目前我国的能源利用效率为33%，比发达国家低10 个百分点，产值能耗是世界平均水平的2倍多，主要产品单位能耗比国外先进水平高40%。为促进我国经济的可持续发展，近年来，国家十分重视节能工作，并颁布了一系列相关法规，节能已成为全社会共同关注的大事。提高热能设备的热效率和热力系统的能源利用率，是目前节能工作的重点之一。在我国，数以万计的锅炉、窑炉、高炉、热风炉、干燥器、反应器、内燃机等热能设备每天将大量高、中温烟（废）气排到大气中，这些平均温度高达200～500℃的烟（废）气，排放时带走了大量热能，既浪费能源又加剧了温室效应和环境污染。因此采用先进的热回收技术热回收设备，降低各种热力设备的排烟（气）温度，有效地回收余热、废热，是提高热效率的关键。先进的热管技术和热管换热设备应用于热能回收领域具有其他传统换热技术和设备无法比拟的独特优点，热管技术推动了热回收行业的技术进步，与此同时，热回收领域的许多难题及需要又反过来促进了热管技术、热管产业的发展，热管技术在热回收领域有着十分广阔的发展前景。

1 余热回收的现状

目前，工业锅炉是我国主要的热能动力设备, 随着我国经济快速发展, 能源消耗日益增加, 城市大气质量日益恶化的问题越发突出。在热能动力方面能耗高、污染高的主要原因之一就是锅炉的烟气排放,锅炉排烟问题一方面在于烟气污染物的直接污染,另一方面就是过高的排烟温度。现今国内一般的锅炉排烟温度在200℃左右，有的甚至高达250℃。如此高的排烟温度既浪费了大量能源, 又造成严重的环境热污染。而若直接降低排烟温度则会使锅炉尾部受热面中烟气与工质的传热温差减小, 传热面积增大, 金属消耗和设备初投资增多。且排烟温度过低还会引起烟气中硫酸蒸汽的凝结, 使低温受热面腐蚀堵灰。然而, 如采取措施在省煤器后进行烟气余热的回收、降低排烟温度, 则既可避免上述问题, 又可提高热能利用效率、减轻高温烟气造成的热污染。

在如今全国重视节能减排能源利用政策的大环境下, 进行锅炉排烟的余热回收具有非常重要的现实意义。

1) 降低了排烟温度, 降低了烟气对大气环境的直接热污染, 大大降低排烟能量损失, 提高了锅炉运行效率。若烟气降温至50℃, 锅炉效率甚至可提高到100低位发热值计算) 。

2) 冷凝式换热器在燃油燃气锅炉上的应用, 可以使烟气中可凝性污染气体如SOx和NOx 等凝结，减少了烟气中污染性气体的排放。

3) 经济效益比较可观, 回收周期短。实际运行效益显示, 该项目投入使用一年左右即可回收设备投资。从目前工业锅炉的使用技术状况来看, 因为考虑到冷凝腐蚀和受热面集灰等原因, 大多数锅炉排烟温度都比较高, 如果换用锅炉或改变锅炉构造, 初投资又太大回收周期过长。在这种情况下, 于锅炉排烟风道上采取换热措施降低排烟温度、进行烟气余热回收, 可以避免上述问题且切实可行。随着国家/ 节能减排0政策的进一步实施, 该项目技术必然会越来越成熟, 应用也会越来越广泛。

2 热管省煤器概况

热管是一种新型传热元件, 自20世纪60年代末以来, 它在热能利用、废热回收等方面得以广泛使用。在热管内部, 热量的传递是通过沸腾、冷凝过程来完成的。由于沸腾和冷凝过程的给热系数都很大, 蒸汽流动的阻力很小, 因此管壁温度相当均匀。由热管的传热量和相应的管壁温差折算而得的表观导热系数, 是导热性能优良的金属热体的100~1000倍。在硫酸装置中使用的省煤器, 目前大多选用热管换热器, 它具有能提高壁温, 防止露点腐蚀,管内、外流动阻力小、重量轻, 而得到了广泛应用。目前应用的热管省煤器, 其结构大致可分为整体箱体式和分离套管式两种(见图1) , e, 可认为存在下列不足之处：