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。

合成氨工業(yè)中上、下行煤氣的余熱回收

根據(jù)我國工業(yè)發(fā)展的特殊情況，我國的合成氨工業(yè)從生產規(guī)模上可分為小合成氨、中合成氨和大合成氨生產。生產的原料路線有煤、油及。由于原料路線不同因而生產工藝路線及采用的設備也不盡相同。針對不同工藝路線設計的特點，熱管技術在合成氨工業(yè)生產中有以下幾種應用類型。

①回收低溫余熱預熱助燃空氣，或生產低壓蒸汽作為生產原料；②回收高溫余熱生產中壓蒸汽作為原料蒸汽的補充，或生產高壓蒸汽作為生產的動力源；③控制固定床催化反應器的化學反應溫度，使其向反應溫度曲線無限逼近，從而提高CO變換反應器的CO變換率及合成氨塔內氨的合成率。

以上三種類型在不同的生產規(guī)模及不同的原料工藝路線中應用的方式及設計思路均不同，必須針對不同的實際條件采用不同的結構設計才能收到良好的效果。

在上述生產流程中存在著以下幾方面的問題。

1.換熱面積設計嚴重不合理一般造氣工段的廢熱鍋爐均是按瞬間吹風氣流量設計的，而上行煤氣只相當于吹風氣量的30%～50%左右，這樣小的通氣量通過上述按照吹風氣瞬時量設計的廢熱鍋爐，由于傳熱面積過大，必然形成上行煤氣出口溫度過低，不僅會產生腐蝕，而且易形成灰堵。

2.低溫余熱沒有充分回收目前中型合成氨廠都將廢熱鍋爐產生的飽和蒸汽壓力提高。其優(yōu)點是得到高品位的蒸汽，另一方面也提高了傳熱管壁溫度，對防止腐蝕有利。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提高。一般將出口溫度設計在270℃左右。由于中型合成氨生產的氣體流量較大，如果將270℃氣體的溫度降到140℃左右，則吹風氣、上、下的總回收熱量相當于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。