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摘 要 热管技术被公认是一种很有价值的传热新技术，在空间技术、电器工业、核电工业、化学工业、食品工业、动力机械、工业余热回收等很多方面都得到了广泛应用。在本篇论文中主要探究说明热管及其换热器在回转窑系统中余热的回收应用。
关键词 热管；换热器；余热回收
前言
从热管中回收余热是一种被公认的节约能源和防止全球变暖的手段。并且利用热管回收废热是节约能源和防止全球变暖的好方法。热管换热器作为一种高效的燃气热回收装置，在商业和工业生产中得到了广泛的应用。热管换热器是最好的选择，因为没有废气和空气之间的交叉泄漏。
1 热管及其换热器
热管换热器广泛应用于各个行业（能源工程、化工、冶金工程）的余热回收系统。在工程中，将流体热传递到某种形式的流体中的装置称为换热器。换热器就是用在这种设备中，至少有两种不同的流体参与传热。一种具有较高温度的流体，放出热量；另一种液体具有较低的温度和吸收热量。热管换热器最重要的功能是从锅炉余热中回收热量。热管换热器的使用不仅降低了能耗，而且保护了环境。在任何情况下，使用热管进行热回收，特别是在节约能源和环境效益方面都是必要的。热管换热器也可作为一种传热装置，利用汽化潜热在温差小的情况下进行远距离传热。它由一个装有适当工作流体的封闭管组成。有三种类型的，传统的热管热管（CHP）、两相闭式热虹吸管（CCT）和振荡热管（OHP）。在实践中，当热量进入蒸发器时，平衡被打破，蒸汽和温度在稍高的压力下产生。增加的压力使蒸汽流向管道的冷凝段，冷凝段的较低温度冷凝蒸汽，释放汽化潜热。冷凝液返回蒸发段通过传统热管或重力作用的两相闭式热虹吸管吸液芯毛细作用。两相闭式热虹吸管没有吸液芯结构。振荡热管是一种热管技术的最新发展。工作流体在传统的热管中不断地通过细管循环，以逆流的形式在热源和冷源之间连续循环。脉动热管的基本传热机理是与相变（蒸发和冷凝）相关联的振荡运动。细管的直径足够小，可以让液体和蒸汽共存。振荡热管的基本原理是：当弯曲的部分细管受到高温影响时，内部工作流体蒸发并增加蒸汽压力，导致蒸发区产生气泡。这将把液柱推向低温末端（冷凝器）。低温端的冷凝将进一步增加两级的差压。由于连接管，液滴和气泡在管内向冷凝器移动，使它们向高温（蒸发器）移动。振荡热管的优点是它不需要吸液芯来传递液体。振荡式热管具有成本低、传热性能好、热响应快、可操作性强、操作灵活等优点[1]。
2 回转窑
回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑），属于建材设备。根据不同的加工材料，回转窑可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，它分为两类：干法窑、湿法窑。冶金化工窑主要用于冶金工业、钢铁厂铁矿石焙烧、铬镍矿焙烧、耐火工厂焙烧高铝矾土和铝焙烧熟料、氢氧化铝、化工厂焙烧铬矿。其中石灰窑（活性石灰窑），用于焙烧钢铁，以及铁合金厂的活性石灰和轻烧白云石。回转窑在建材、冶金、化工、环保等诸多生产工业中，广泛应用旋转圆筒設备进行固体物料的机械、物理或化学处理，此种设备称为回转窑。
回转窑的分类分为：按形状和尺寸可调的回转窑；按用途可分为水泥回转窑、陶瓷高岭土回转窑、石灰窑；按照能源供应的影响分为不同的燃气回转窑。而新型回转窑使用双向密封装置，回转窑窑体和盖体之间的衔接，与产量、关闭热系统和稳定质量有关系，合理的空气流量、燃料量和物料流使得采用双向密封装置回转窑模型。解决了回转窑密封问题，就能保证产品的生产和质量。而一种新的回转窑，回转窑轴线垂直布置的传动系统，以支持在悬挂齿轮箱的底层机制，解决旧窑体转动的传动系统，柔性传动装置具有结构简单、运行可靠等优点，便于维修。新型回转窑余热回收系统包括窑头、尾和布置的两窑之间，窑内设有吸热罩，新型回转窑余热回收系统节省电力，蒸汽和水来解决严重的环境污染问题[2]。
3 热管及其换热器在回转窑系统中的余热回收
在工业炉窑中，如石灰、水泥、陶瓷等行业都要消耗大量的能源。据统计，能源成本占生产总成本的40%以上。开发新型高效节能设备将大大促进该行业的发展。热管换热器在80年代国内排放的陶瓷热回收技术中应用占多数、使得生产取得了良好的节能效果，高温热管技术在20世纪90年代的工业发展和成功应用热管技术行业推广打下了良好的基础。
石灰回转窑使用引风机强制排风，高温烟气经预热器后，废气温度为200℃～260℃，这部分低品位余热，最好使用它作为生活用水、冬季取暖和洗澡用水或其他加热的热源。许多燃煤活性石灰回转窑是日产600吨的，其废气排放约180℃-240℃，通过掺入冷空气降低温度后进入布袋除尘系统，因掺入冷风的大小较难把握，容易引起系统通风不通畅，影响生产工艺，甚至出现高温烟气烧损除尘布袋现象。如果在进入除尘器前，能把废气温度控制到合理范围内，可以延长除尘布袋的使用寿命，极大的降低环保投入成本。回收热能加热水或空气，热水可用于生活，热风可用于烘干物料、提高一次风温等。另外可以节省水或空气加热所需的燃料费用，减少风机电费所产生的粉尘和二氧化碳排放。节能、环保、一举两得，一年内的投资改革可以完全恢复，经济效益十分显著。
包钢（集团）乌海矿业公司建设两条日产量600t/d燃煤活性石灰回转窑生产线，2016年，对生产线余热回收，通过增加热管换热装置，利用单条生产线的热量满足了单位16000平的生产、生活供暖需求，按每年采暖6个月计算，预计每年回收热量174.7×104 GJ，节省标煤为581t/年，减少CO2排放量1574 t/年，减少SO2排放量4.97 t/年，减少NOX排放量4.33 t/年，全年节省供暖费用130余万元。
4 结束语
热回收热管包括一个有效的燃气热回收装置，减少商业和工业过程中的热量损失，确保能源节约和保护环境。它既不需要外部能量，也不需要冷却水和润滑系统。这将是最好的选择，因为几乎没有交叉泄漏之间的废气。热管换热器具有热效率高、结构紧凑、无运动部件、重量轻、相对经济、空气侧压降小、热流体分离、冷流体安全可靠等优点的余热回收的工具。
参考文献
[1] 邢振祥，郭会敏，方彬.余热回收的高效节能热管换热器[J].山西能源与节能，2009，（01）：75-76.
[2] 董其伍，王丹，刘敏珊.余热回收用热管及热管式换热器的研究[J].工业加热，2007，36（04）：37-40. |
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发表于 2022-2-27 19:59:05