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有机热载体燃煤炉(锅炉)烟气余热回收热管蒸汽发生系统

专利权人:常州大学

技术原理 :热管的工作原理如图 1 所示,热管一般由管壳、毛细多孔材料和工作介质组成,将经过提纯的工作介质充入装有毛细吸液芯材料,并抽成高真空的管壳内,然后加以密封。热管的一端为蒸发段而另一端为冷凝段,当蒸发段受热时,毛细吸液芯中的工作介质液体吸收热量而汽化成蒸汽,蒸汽流向另一端,在另一端由于受到冷却使蒸汽释放汽化潜热凝结成液体,液体再沿多孔材料在毛细力的作用下回流到蒸发端,并再次受热汽化,如此反复循环,连续不断地将热量由热管一端传至另一端。在工业余热回收利用中,热管一般没有吸液芯,工作介质依靠重力从冷凝

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技术原理 :热管的工作原理如图 1 所示,热管一般由管壳、毛细多孔材料和工作介质组成,将经过提纯的工作介质充入装有毛细吸液芯材料,并抽成高真空的管壳内,然后加以密封。热管的一端为蒸发段而另一端为冷凝段,当蒸发段受热时,毛细吸液芯中的工作介质液体吸收热量而汽化成蒸汽,蒸汽流向另一端,在另一端由于受到冷却使蒸汽释放汽化潜热凝结成液体,液体再沿多孔材料在毛细力的作用下回流到蒸发端,并再次受热汽化,如此反复循环,连续不断地将热量由热管一端传至另一端。在工业余热回收利用中,热管一般没有吸液芯,工作介质依靠重力从冷凝段回流到加热段,这种热管称为重力热管,其工作原理如图 2 所示。热管因为内部是抽高真空的,所以工作介质极易蒸发汽化;另外由于是相变传热,管内传热热阻很小,能以较小的温差获得较大的传热率,俗有“超导”之称,其导热性能是优质导热金属材料材料如铜、铝、银的数十倍,所以特别适合低品质烟气的余热回收。热管蒸汽发生装置由若干传热元件热管组成的,其结构根据烟气的流量和需要产生的蒸汽压力可以设计成以下两种结构型式:分离套管式结构和直插汽包式结构,分别如图3、图 4 所示。为了保证所研制的热管蒸汽发生系统一直处于高效运行状态,设备根据需要可设计成具有自清灰的结构。性能指标 :(1)有机热载体燃煤炉的排烟温度一般在 380-400℃,含有大量的热能,直接排放到空气中,是一种资源的极大浪费,采用热管节能技术,回收烟气的余热用来产生生产中需要的蒸汽,产生 5 吨蒸汽可以节约 1 吨左右的煤,经济效益非常显著;同时,少烧 1 吨标煤可以少排放 3.67 吨温室效应元凶气体 CO 2 ,其社会效益也非常显著。根据产生蒸汽压力的需要,烟气的温度可以降低到 120℃。(2)回收烟气余热也可以预热加热炉的空气,提高加热炉的燃烧效率,减少破坏臭氧层元凶气体 CO 的排放,对企业的节能减排也有着非常重要的经济效益和社会效益。工程应用实例: :江苏华伦化工有限公司的 500 万大卡和 800 万大卡有机热载体燃煤炉的烟气余热回收系统采用张琳博士提出的热管余热回收技术方案,回收烟气的余热产生生产中所需要的蒸汽,其中,500 万大卡有机热载体燃煤炉的热管余热蒸汽发生系统产生的蒸汽压力为 1.25MPa,流量为 0.6 吨/小时,并成功与企业的快装蒸汽锅炉(DZL4-1.25- AⅡ)的蒸汽管道网并网;800 万大卡有机热载体燃煤炉的热管余热蒸汽发生系统产生的蒸汽压力为1.6MPa,流量为 1.6 吨/小时,并成功与企业的组装水管蒸汽锅炉(SZL20-1.6- AⅡ)的蒸汽管道网并网,2 套热管烟气余热回收系统先后于 2009 年 3 月和 12 月投入运行,按 300 个工作日核算,能为企业带来 220 万的节能经济效益,2-3 个月就能回收投资成本,其节能效果非常显著。图 5 和图 6 分别是 500 万大卡和 800 万大卡生产应用现场和施工现场照片。推广应用 范围 :燃煤有机热载体加热炉是以烟煤、轻油、重油、可燃性气体、废木料、砂光粉为燃料,经燃烧室燃烧产生热能将导热油加热,再经过循环泵的强制循环将高温有机热载体送给用热设备并返回后对其重新加热。如此循环往复,即可达到有机热载体加热炉向外界供热的目的。燃煤热载体加热炉(锅炉)广泛使用在石油、化工、橡胶、塑料、建材、印染、医药等众多领域上百个行业。不管是烧的那种燃料,其烟气均可以通过热管技术进行回收利用。