碳钢-水热管在加热炉应用中常见的问题及对策

碳钢-水热管在加热炉应用中常见的问题及对策

石化加热炉余热回收技术及应用中常见的问题及对策

周丽纯

碳钢-水热管在加热炉应用中常见的问题及对策

一、常用余热回收的种类回转式空气预热器列管式空气预热器热载体式空气预热器板翅式空气预热器热管式空气预热器余热锅炉

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回转式空气预热器

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列管式空气预热器

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热载体式空气预热器

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热管式空气预热器

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热管换热器与其他热交换器的比较热管换热器与其他热交换器比较，有如下几方面的优点： ( 1)传热系数高由于是相变传热以及热管外部可以很方便地采用扩展表面，使得传热显著增强，例如，气 -气型热管换热器的系数比列管式高出数倍。 ( 2)传热温差大热管换热器可实现纯逆流换热，因而具有较大的传热温差。 ( 3)结构紧凑在传递相同热量的情况下，热管换热器需要较少的传热面积，因而具有良好的紧凑性，占地面积和金属消耗量大为减少。

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(4)检、维修方便热管元件具有很好的可拆换性，便于维护和维修。因为热管元件彼此是独立的，只是按一定的排列架在一起的，而不象列管式那样，管子与管箱是互相联在一起的，是一个整体，因而不便于拆卸。有些热管空气预热器甚至在工作状态下，不用停机就能进行热管元件的更换和检修。 (5)抗露点腐蚀热管换热器加热端和冷却端的面积可以人为地调节，管壁温度也就可以相应得到调节，因而具有较强的抗露点腐蚀的能力。此外，即使有热管腐蚀泄漏了，也不会造成冷热流体的掺混。

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表1种类项目回转式

几种热交换器的比较

管壳式

水热媒

板翅式

热管式

压力损失放热系数价格辅助动力流体相互污染单位容积传热面积维修费

中高高有有高高

高高中无无低中

低低很高有(增加运行成本)无中高

低中高无无很高中

低高中无无很高很低

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二、碳钢-水热管应用中常见的问题及对策

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1热管的发展进程热管是一种新型相变高效传热元件，从它一问世，就以它独特的传热特性引起了人们的极大兴趣。不论从理论上，还是从应用上，这一新的学科分支，以它独有的生命力，在极短的时间内，已根深叶茂，硕果累累。热管，按其工作的原理，应称之谓“密闭两相传热系统”,即在一个密闭的体系内，依靠流体的相变来传递热量的装置。这种传热原理最初是美国通用发动机有限公司的高格勒 ( Gaugler)于 1944年提出的，并以“热传递装置”为名取得专利，当时因未显示出实际意义而未受到应有的重视。其后，美国通用电气公司的 Trefethen又提出报告，建议在宇宙飞船中采用由毛细力驱动的无动力传热装置，但 Gaugler的专利和 Trefethen的建议都没有被

付诸实施。

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60年代初期，由于宇航事业的发展，要求为宇航飞行器提供高效传热元件，促使美国洛斯 -阿拉莫斯科学实验室的格罗弗(Grover)及其合作者于 1964年在独立研究的基础上，再次发现这种传热装置的原理，并在《 Journal of Applied physics》上发表一篇题为“Structures of Very High thermal Conductance”的研究简讯，首次公开了他们的实验结果，并给这种结构命名为热管“Heat Pipe”,紧随之后， Cotter于1965年首次较完整地阐述了热管理论，使得热管技术被人们所接受并首次成功地应用于宇航事业。从此之后，热管技术研究和应用在美、英、德、苏、意、日等国学者中引起连锁反应，研究成果和专利层出不穷，应用领域也从空间扩大到地面。

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工业热管与其他应用场合使用的热管最大的区别就是要求其结构简单、成本低廉，这样，靠重力使冷凝液回流的无吸液芯热管—重力热管成为首选方案；而为了降低成本，碳钢 -水组合热管逐步替代了铜-水组合热管及钢铜 -水组合复合热管，并多年来一直致力于管壳 -工质组合的研究。热管技术在我国的应用始于 70年代初，回顾其发展历程，大体可分为三个阶段，第一阶段从 70年代初到 1980年为热管的研制阶段，主要开始了热管的研制和实验研究工作，取得可喜的成绩。第一支钠热管就诞生于 1972年，随后又研制成功铜 -水热管，氨热管等等，在这期间，应用成果较少。第二阶段从 1980年至 1983年，为开始实用化应用阶段，这一阶段特征为以节能为目的热管换热器在某些企业和地区得到成功应用，并带来较显著的经济效益，受到社会的关注。尤其是碳钢 -水热管的研制成功，为节能推广应用奠定了基础。

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从1983年到现在，是第三个阶段，进入了较系统地理论和应用技术的研究以及热管产品的推广应用阶段。在这阶段热管技术不断被人们所认识，并在各种节能换热设备中发挥越来越重要的作用。经过20多年的努力，我国的热管技术工业化应用已处于国际先进水平。目前，气-气热管换热器、热管蒸汽发生器(余热锅炉)、高温热管(液态碱金属热管)蒸汽发生器、高温热管热风炉等节能产品已广泛用于冶金、石油、化工、动力、电子电器及陶瓷等工业领域，发展势头方兴未艾。

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2热管的基本原理和结构

1图1热管结构示意图

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3

热管的分类

由于热管的用途、种类和型式较多，再加上热管在结构、材质和工作液体等方面各有不同之处，故而对热管的分类也很多，常用的分类方法有一下几种。 (1)按照热管内工作温度区分低温热管(-273~0℃)、常温热管(0~250℃)、中

温热管(250~450℃)和高温热管(450~1000℃)。 (2)按照工作液体回流动力区分有芯热管、重力式热管、重力辅助热管、旋转热管、电流体动力热管、磁流体动力热管、渗透热管等等。 (3)按管壳与工作液体的组合方式划分铜-水热管、钢-水热管、钢铜复合-水热管、铝-丙酮热管、碳钢-萘热管、不锈钢 -钠热管等等。 (4)按结构形式区分普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、微型热管、平板热管、径向热管等等。 (5)按热管的功用划分传输热量的热管、热二极管、热开关、热控制用热管、仿真热管、制冷热管等等。

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4热管应用过程中存在的几个关键问题

在热管技术蓬勃发展的今天，在工业应用中仍然存在一些问题，这些问题得不到很好的解决，将极大的限制热管技术的使用和深入发展。因此，有必要对这些问题去研究、去探索，以求找到合理的解决办法。 4.1热管的积灰问题及对策在热管余热回收设备中，热管积灰是普遍存在的问题，积灰增加了受热面热阻，降低设备的传热能力。积灰还可以减少流体的通道面积，增加流动阻力，降低换热表面温度，造成低温露点腐蚀。不少的余热回收设备由于积灰严重不能正常运行， …… 此处隐藏：2508字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……