技術介紹

       目前，工業企業各類生產裝置中高溫尾氣、高溫反應氣、高溫廢液、高溫廢渣等工藝流體中含有的大量的熱量可以回收利用。合理、有效的利用這部分熱量（俗稱“余熱”），不僅會降低相關裝置的生產成本、給企業帶來可觀的經濟效益，同時還能達到減少污染、凈化環境的目的，符合國家節能減排的大政策。采用合適的高效、防腐的傳熱元件是工業企業廢氣余熱利用的關鍵。

目前以重力熱管技術為核心的節能裝備已在眾多的高耗能企業大量應用，取得了極為顯著的社會效益和經濟效益。較為典型的有：

冶金行業（鋼鐵企業）及各類窯爐：在焦爐煙道、干熄焦、燒結大煙道、燒結冷卻機、高爐熱風爐、高爐煤氣鍋爐、電爐煉鋼、轉底爐煉鐵、軋鋼加熱爐、各類窯爐煙氣（廢氣）等余熱回收等系統中有大量應用。

石化、化工行業（石化、化工企業）：加熱爐煙氣、煉油催化裂化工藝再生煙氣、一段爐煙氣等化工裝置煙氣的余熱回收及制硫酸過程工藝氣等余熱回收系統中有大量應用。

電力行業（電力企業）：電力行業鍋爐煙氣利用，如：空預器、低低溫省煤器、GGH、MGGH等設備。

交通行業：在道路交通的凍土災害治理工程中熱管被譽為“青霉素”式的治理技術。

典型用戶及投資效益

案例一：蘇州某鋼鐵100噸電爐余熱回收改造項目

（1）     對典型用戶單位的基本情況

蘇鋼某鋼鐵100噸電爐配套建設了一套熱管式煙氣余熱回收裝置，用于產生0.9~1.2MPa的飽和蒸汽，供VD爐用。

（2）     節能改造前情況

（3）     采用的節能技術路線

本項目電爐冶煉過程中產生的是溫度約150-700℃左右高溫交變廢氣，目前常用的做法是采用水冷煙道及風冷器進行降溫，余熱不僅沒有能夠得到回收，而且還需要為廢氣降溫支付循環水及電費等成本。根據電爐四孔排出廢氣溫度交變、含塵量大等特點，項目設計采用重力熱管技術對廢氣余熱進行回收產生飽和蒸汽，并通過蒸汽蓄熱裝置向外界輸出穩定的飽和蒸汽送至VD爐抽真空。

根據電爐煙氣余熱回收高含塵、高溫、高溫差急變、余熱鍋爐產汽負荷波動大的特點，且要滿足電爐檢修時VD爐抽真空處理的需要，此次工程采用熱管式雙壓鍋爐形式，由12臺中壓熱管蒸汽發生器、2臺低壓熱管蒸汽發生器組成，兩跨四列倒U型式布置，設低壓鍋筒1臺、中壓鍋筒1臺，通過蒸汽蓄熱裝置保證提供連續穩定的蒸汽至VD爐抽真空。

工藝流程—1廢氣系統：

余熱回收設備為兩跨兩列倒U型式布置，煙氣從第一跨底部分兩路分別進設備，由下而上依次經過4級中壓蒸發器后分別進入第二跨設備，由上而下經過2級中壓蒸發器1級低壓蒸發器。降溫后的低溫煙道沿水平方向出來后匯總經除塵排空。

工藝流程—2汽水系統：

自界區外來的軟化水進入軟水箱，經軟水泵進熱力除氧器除氧。經除氧后，中壓給水泵將部分除氧水一路送入中壓鍋筒；另一路接至蓄熱裝置，低壓給水泵將部分除氧水直接送至低壓鍋筒。蒸發器與鍋筒分別通過上升、下降管實現汽水循環，中壓鍋筒產生的2.0MPa飽和蒸汽，送入蓄熱裝置。蓄熱裝置出口管設調節閥，保證蓄熱裝置出口產生連續穩定的1.2MPa飽和蒸汽。低壓鍋筒產生的低壓蒸汽全部送至熱力除氧器除氧，在低壓蒸汽不足的情況下，自蓄熱裝置后分氣缸引出一路蒸汽，經減壓后送入除氧器除氧。

核心設備——重力熱管式余熱鍋爐

考慮到余熱回收系統的操作穩定、控制方便、長周期使用以及降低系統運行能源消耗和維護費用等多種因數，本余熱鍋爐系統采用重力熱管式中蒸汽發生器及自然循環水循環模式，適應煙氣波動特性。

熱管蒸汽發生器是由若干根特殊的熱管元件組合而成，其基本結構如右圖所示。它的工作原理是：廢氣的熱量由重力熱管①傳給水套②內的飽和水（飽和水由下降管③輸入），并使其汽化，所產蒸汽（汽、水混合物）經蒸汽上升管⑤達到鍋筒④，經集中分離以后再經蒸汽主控閥輸出，鍋筒內的水則由水預熱器直接供給。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套，通過外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環，達到將廢氣余熱及料礦輻射熱降溫，并轉化為蒸汽的目的。

由于采用重力熱管作為傳熱元件，鍋筒和熱管產汽套管余熱熱源分離，整個汽水系統的受熱及循環完全和熱流體隔離而獨立存在于熱流體煙道以外，這就使本系統有別于一般余熱鍋爐，布置更靈活，運行更安全、同時在設計時調節熱管兩端的傳熱面積可有效地調節和控制熱管壁溫，在一定的范圍內防止換熱管管壁溫度過高或提高管壁溫度，采用一般材料即可防止換熱管超溫或防止低溫酸露點腐蝕的發生。因此熱管式蒸汽發生器具有對溫度變化大的適應性和在換熱過程中對熱流密度的可調性，大幅度提高了工程的可靠性。

（4）節能改造后的效果

案例二：華潤某電廠330MW機組余熱回收低低溫省煤器改造項目

（1）用戶單位基本情況：

華潤某電廠二期工程330MW機組鍋爐為為上海鍋爐股份有限公司生產的SG－1025／17.4－M852型亞臨界、自然循環、中間一次再熱汽包爐。平衡通風，全鋼構架露天布置，鍋爐實際排煙溫度為150℃。

（2）節能改造前能耗情況

改造前，330MW機組的鍋爐實際排煙溫度為150℃。眾所周知，鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，而影響排煙熱損失的主要因素就是排煙溫度。一般情況下，排煙溫度每增加10℃，排煙熱損失至少增加約0.5%，相應多耗煤0.55%。

高排煙溫度不僅造成排煙熱損失大，鍋爐熱效率低，而且會不利于除塵效率的提高，并造成脫硫前煙氣降溫用冷卻水量的增加，造成環保壓力。

（3）采用的節能技術路線

工藝流程：在原有的鍋爐系統的空預器和除塵器之間的豎直煙道上安裝低低溫省煤器，通過低低溫省煤器將煙氣溫度降低并加入系統凝結水，降溫后的煙氣送入除塵器除塵。

低低溫省煤器的給水為從8#低加入口和7#低加出口取的凝結水，通過配置的變頻升壓節能型離心泵（一用一備）提供動力，凝結水回水至6 號低加入口。系統可以調節凝結水入水溫度為65℃-70℃，出水溫度不低于100℃。低低溫省煤器在冬季還可以切換至旁路系統加熱生活水和采暖水，可以一舉多得。典型的流程示意見下圖：

核心設備——熱管式熱管/翅片式低低溫省煤器

改造方案采用熱管/翅片管式組合式技術進行余熱回收，沿煙氣流向前排采用碳鋼材質的徑向偏心熱管（如圖），用來抵抗煙氣中含塵顆粒對設備的磨損；后排采用ND 鋼材質翅片管式結構，防止煙氣溫度在酸露點溫度以下對設備造成的腐蝕。通過熱管+ND 鋼翅片管組合的設備結構可以提高設備安全性，延長設備的檢修周期。

余熱回收裝置的設備由許多雙管偏心熱虹吸管元件（即徑向偏心熱管）組合而成，熱管的受熱段置于煙氣通道內，煙氣橫向掠過翅片式熱管并放熱給外套管，加熱外套管內的工質，使得工質吸熱汽化，由于套管內高度真空，熱量十分迅速地通過偏心內管傳遞予給水；熱管余熱回收裝置外部給水的整個加熱流程不受煙氣的直接沖刷影響，獨自
走管程，每支熱管元件在換熱器箱體內無焊縫，避免了熱管內的水泄漏，確保生產連續。 

熱管受熱段采用高頻焊翅片管強化傳熱，使整套設備傳熱效率高，設備結構緊湊和煙氣流動阻力小。熱管余熱回收裝置在煙氣進口小于250℃的環境中，可以連續“干燒”。

（4）節能改造后的效果

機組在平均負荷100%工況下運行，省煤器將進口煙氣溫度從150℃降至110℃；降溫幅度達到了40℃.理論上，本套鍋爐煙氣溫度降低20℃，鍋爐熱效率可提高1.35%。安裝本套省煤器后，煙氣溫度降低40℃，鍋爐熱效率提高遠大于2.5%。預計的降低煤耗為2.0g/kWh，實際標定的煤耗降低達到了2.31g/kWh，節約煤量超過設計值。

按機組年運行小時7000小時，平均負荷330MW計，年節約標煤量為2.31×330×10³×7000/10⁶=5336噸，年回收直接經濟效益440萬元，并能有效改善后續除塵效果及脫硫水耗量。

（5）第三方的檢測結果

項目投運后經過第三方檢測評估，出具的鑒定結論：

①在330MW負荷工況下，投運低溫省煤器較停運低溫省煤器可降低機組熱耗率61.8kJ/kWh，煤耗降低2.31g/kWh，達到了設計要求（2.0g/kWh）；

②在330MW、255MW、200MW負荷工況下低溫省煤器出口煙氣溫度、煙氣側整體壓降、水側整體壓降均達到了設計要求。

技術提供單位介紹

南京圣諾熱管有限公司是隸屬于中圣集團的海外上市公司，是與南京工業大學產、學、研緊密合作的高新技術企業。公司以熱管及高效傳熱技術為核心、研發創新為動力、工程總承包為主體、節能裝備制造為基礎，是致力于工業領域能量回收與利用的國際化工程公司。公司先后成為國家熱管技術研究推廣中心依托單位和熱管國家標準的主要起草單位，擁有數十項國家專利等自主知識產權，并承擔系列國家科技支撐計劃項目及國際合作課題，多次榮獲國家、省部級獎勵；以熱管技術為核心的節能減排產品覆蓋冶金、石化、化工、電力、建材等高耗能企業，并遠銷美國、俄羅斯、巴西、韓國、印度及東南亞等國家和地區。

公司奉行“關注顧客、超越期望”的服務理念，將不斷以其卓越的節能減排技術竭誠服務全球客戶。

技術推廣前景

工業企業節能及余熱綜合利用是我國經濟轉型中一直處于政策重點扶持的新興行業，根據國家十二五戰略規劃和節能減排政策逐步完善和嚴格執行（尤其是新環境保護法的頒布），國內以鋼鐵、石化、電力、建材等行業為代表的余熱回收市場仍在不斷擴容；同時隨著世界經濟的進一步復蘇，以印度、巴西為代表的發展中國家提供了潛力巨大的海外市場。

南京圣諾熱管有限公司作為國內最早進行熱管技術余熱回收工業化應用的企業，作為國家唯一指定的熱管技術研究推廣中心，南京圣諾以其近40年不斷發展的先進技術在國內的冶金、石化、電力、建材等行業贏得了大量的客戶和極佳的口碑，公司將隨著國家的發展戰略根據不同行業客戶提出的節能減排需求不斷努力，在各種高耗能行業中推廣以重力熱管技術為核心的節能減排產品，成為中國節能減排產業典范。