技術(shù)介紹
目前，工業(yè)企業(yè)各類(lèi)生產(chǎn)裝置中高溫尾氣、高溫反應(yīng)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(chēng)“余熱”），不僅會(huì)降低相關(guān)裝置的生產(chǎn)成本、給企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能達(dá)到減少污染、凈化環(huán)境的目的，符合國(guó)家節(jié)能減排的大政策。采用合適的高效、防腐的傳熱元件是工業(yè)企業(yè)廢氣余熱利用的關(guān)鍵。
目前以重力熱管技術(shù)為核心的節(jié)能裝備已在眾多的高耗能企業(yè)大量應(yīng)用，取得了極為顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。較為典型的有：
冶金行業(yè)（鋼鐵企業(yè)）及各類(lèi)窯爐：在焦?fàn)t煙道、干熄焦、燒結(jié)大煙道、燒結(jié)冷卻機(jī)、高爐熱風(fēng)爐、高爐煤氣鍋爐、電爐煉鋼、轉(zhuǎn)底爐煉鐵、軋鋼加熱爐、各類(lèi)窯爐煙氣（廢氣）等余熱回收等系統(tǒng)中有大量應(yīng)用。
石化、化工行業(yè)（石化、化工企業(yè)）：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(guò)程工藝氣等余熱回收系統(tǒng)中有大量應(yīng)用。
電力行業(yè)（電力企業(yè)）：電力行業(yè)鍋爐煙氣利用，如：空預(yù)器、低低溫省煤器、GGH、MGGH等設(shè)備。
交通行業(yè)：在道路交通的凍土災(zāi)害治理工程中熱管被譽(yù)為“青霉素”式的治理技術(shù)。
典型用戶(hù)及投資效益
案例一：蘇州某鋼鐵100噸電爐余熱回收改造項(xiàng)目
（1） 對(duì)典型用戶(hù)單位的基本情況
蘇鋼某鋼鐵100噸電爐配套建設(shè)了一套熱管式煙氣余熱回收裝置，用于產(chǎn)生0.9~1.2MPa的飽和蒸汽，供VD爐用。
（2） 節(jié)能改造前情況
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電爐主要工藝技術(shù)參數(shù)：
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公稱(chēng)容量
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100t
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冶煉周期
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55min（平均）、38min（最短）
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廢氣量
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200000 Nm3/h
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廢氣進(jìn)口溫度
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150-700℃（設(shè)計(jì)工況），最高900℃
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廢氣出口溫度
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≤200℃
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廢氣粉塵含量
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8～30g/Nm3
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VD爐用汽壓力（表壓）
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0.9MPa
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余熱裝置用水
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軟化水
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用水壓力
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0.3MPa（軟水箱入口處）
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電源
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380V
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（3） 采用的節(jié)能技術(shù)路線(xiàn)
本項(xiàng)目電爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)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(fēng)冷器進(jìn)行降溫，余熱不僅沒(méi)有能夠得到回收，而且還需要為廢氣降溫支付循環(huán)水及電費(fèi)等成本。根據(jù)電爐四孔排出廢氣溫度交變、含塵量大等特點(diǎn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用重力熱管技術(shù)對(duì)廢氣余熱進(jìn)行回收產(chǎn)生飽和蒸汽，并通過(guò)蒸汽蓄熱裝置向外界輸出穩(wěn)定的飽和蒸汽送至VD爐抽真空。
根據(jù)電爐煙氣余熱回收高含塵、高溫、高溫差急變、余熱鍋爐產(chǎn)汽負(fù)荷波動(dòng)大的特點(diǎn)，且要滿(mǎn)足電爐檢修時(shí)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(tái)中壓熱管蒸汽發(fā)生器、2臺(tái)低壓熱管蒸汽發(fā)生器組成，兩跨四列倒U型式布置，設(shè)低壓鍋筒1臺(tái)、中壓鍋筒1臺(tái)，通過(guò)蒸汽蓄熱裝置保證提供連續(xù)穩(wěn)定的蒸汽至VD爐抽真空。
工藝流程—1廢氣系統(tǒng)：
余熱回收設(shè)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(jìn)設(shè)備，由下而上依次經(jīng)過(guò)4級(jí)中壓蒸發(fā)器后分別進(jìn)入第二跨設(shè)備，由上而下經(jīng)過(guò)2級(jí)中壓蒸發(fā)器1級(jí)低壓蒸發(fā)器。降溫后的低溫?zé)煹姥厮椒较虺鰜?lái)后匯總經(jīng)除塵排空。
工藝流程—2汽水系統(tǒng)：
自界區(qū)外來(lái)的軟化水進(jìn)入軟水箱，經(jīng)軟水泵進(jìn)熱力除氧器除氧。經(jīng)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(fā)器與鍋筒分別通過(guò)上升、下降管實(shí)現(xiàn)汽水循環(huán)，中壓鍋筒產(chǎn)生的2.0MPa飽和蒸汽，送入蓄熱裝置。蓄熱裝置出口管設(shè)調(diào)節(jié)閥，保證蓄熱裝置出口產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的1.2MPa飽和蒸汽。低壓鍋筒產(chǎn)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(jīng)減壓后送入除氧器除氧。
核心設(shè)備——重力熱管式余熱鍋爐
 考慮到余熱回收系統(tǒng)的操作穩(wěn)定、控制方便、長(zhǎng)周期使用以及降低系統(tǒng)運(yùn)行能源消耗和維護(hù)費(fèi)用等多種因數(shù)，本余熱鍋爐系統(tǒng)采用重力熱管式中蒸汽發(fā)生器及自然循環(huán)水循環(huán)模式，適應(yīng)煙氣波動(dòng)特性。
熱管蒸汽發(fā)生器是由若干根特殊的熱管元件組合而成，其基本結(jié)構(gòu)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(nèi)的飽和水（飽和水由下降管③輸入），并使其汽化，所產(chǎn)蒸汽（汽、水混合物）經(jīng)蒸汽上升管⑤達(dá)到鍋筒④，經(jīng)集中分離以后再經(jīng)蒸汽主控閥輸出，鍋筒內(nèi)的水則由水預(yù)熱器直接供給。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套，通過(guò)外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循環(huán)，達(dá)到將廢氣余熱及料礦輻射熱降溫，并轉(zhuǎn)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(chǎn)汽套管余熱熱源分離，整個(gè)汽水系統(tǒng)的受熱及循環(huán)完全和熱流體隔離而獨(dú)立存在于熱流體煙道以外，這就使本系統(tǒng)有別于一般余熱鍋爐，布置更靈活，運(yùn)行更安全、同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)節(jié)熱管兩端的傳熱面積可有效地調(diào)節(jié)和控制熱管壁溫，在一定的范圍內(nèi)防止換熱管管壁溫度過(guò)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(diǎn)腐蝕的發(fā)生。因此熱管式蒸汽發(fā)生器具有對(duì)溫度變化大的適應(yīng)性和在換熱過(guò)程中對(duì)熱流密度的可調(diào)性，大幅度提高了工程的可靠性。
（4）節(jié)能改造后的效果
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設(shè)計(jì)使用壽命
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蒸發(fā)器8年，鍋筒20年。
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煙氣出口溫度
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≤200℃。
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產(chǎn)汽壓力
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1.2MPa(表)
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產(chǎn)汽量
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平均14-17t/h
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年回收效益
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1200萬(wàn)元
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案例二：華潤(rùn)某電廠(chǎng)330MW機(jī)組余熱回收低低溫省煤器改造項(xiàng)目
（1）用戶(hù)單位基本情況：
華潤(rùn)某電廠(chǎng)二期工程330MW機(jī)組鍋爐為為上海鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的SG－1025／17.4－M852型亞臨界、自然循環(huán)、中間一次再熱汽包爐。平衡通風(fēng)，全鋼構(gòu)架露天布置，鍋爐實(shí)際排煙溫度為150℃。
（2）節(jié)能改造前能耗情況
改造前，330MW機(jī)組的鍋爐實(shí)際排煙溫度為150℃。眾所周知，鍋爐排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，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(yīng)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(huì)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(huán)保壓力。
（3）采用的節(jié)能技術(shù)路線(xiàn)
工藝流程：在原有的鍋爐系統(tǒng)的空預(yù)器和除塵器之間的豎直煙道上安裝低低溫省煤器，通過(guò)低低溫省煤器將煙氣溫度降低并加入系統(tǒng)凝結(jié)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(jié)水，通過(guò)配置的變頻升壓節(jié)能型離心泵（一用一備）提供動(dòng)力，凝結(jié)水回水至6 號(hào)低加入口。系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)凝結(jié)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(tǒng)加熱生活水和采暖水，可以一舉多得。典型的流程示意見(jiàn)下圖：
核心設(shè)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(shù)進(jìn)行余熱回收，沿?zé)煔饬飨蚯芭挪捎锰间摬馁|(zhì)的徑向偏心熱管（如圖），用來(lái)抵抗煙氣中含塵顆粒對(duì)設(shè)備的磨損；后排采用ND 鋼材質(zhì)翅片管式結(jié)構(gòu)，防止煙氣溫度在酸露點(diǎn)溫度以下對(duì)設(shè)備造成的腐蝕。通過(guò)熱管+ND 鋼翅片管組合的設(shè)備結(jié)構(gòu)可以提高設(shè)備安全性，延長(zhǎng)設(shè)備的檢修周期。
余熱回收裝置的設(shè)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(nèi)，煙氣橫向掠過(guò)翅片式熱管并放熱給外套管，加熱外套管內(nèi)的工質(zhì)，使得工質(zhì)吸熱汽化，由于套管內(nèi)高度真空，熱量十分迅速地通過(guò)偏心內(nèi)管傳遞予給水；熱管余熱回收裝置外部給水的整個(gè)加熱流程不受煙氣的直接沖刷影響，獨(dú)自
走管程，每支熱管元件在換熱器箱體內(nèi)無(wú)焊縫，避免了熱管內(nèi)的水泄漏，確保生產(chǎn)連續(xù)。
熱管受熱段采用高頻焊翅片管強(qiáng)化傳熱，使整套設(shè)備傳熱效率高，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊和煙氣流動(dòng)阻力小。熱管余熱回收裝置在煙氣進(jìn)口小于250℃的環(huán)境中，可以連續(xù)“干燒”。
（4）節(jié)能改造后的效果
機(jī)組在平均負(fù)荷100%工況下運(yùn)行，省煤器將進(jìn)口煙氣溫度從150℃降至110℃；降溫幅度達(dá)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(yuǎn)大于2.5%。預(yù)計(jì)的降低煤耗為2.0g/kWh，實(shí)際標(biāo)定的煤耗降低達(dá)到了2.31g/kWh，節(jié)約煤量超過(guò)設(shè)計(jì)值。
按機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)7000小時(shí)，平均負(fù)荷330MW計(jì)，年節(jié)約標(biāo)煤量為2.31×330×103×7000/106=5336噸，年回收直接經(jīng)濟(jì)效益440萬(wàn)元，并能有效改善后續(xù)除塵效果及脫硫水耗量。
 （5）第三方的檢測(cè)結(jié)果
項(xiàng)目投運(yùn)后經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè)評(píng)估，出具的鑒定結(jié)論：
①在330MW負(fù)荷工況下，投運(yùn)低溫省煤器較停運(yùn)低溫省煤器可降低機(jī)組熱耗率61.8kJ/kWh，煤耗降低2.31g/kWh，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求（2.0g/kWh）；
②在330MW、255MW、200MW負(fù)荷工況下低溫省煤器出口煙氣溫度、煙氣側(cè)整體壓降、水側(cè)整體壓降均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
技術(shù)提供單位介紹
南京圣諾熱管有限公司是隸屬于中圣集團(tuán)的海外上市公司，是與南京工業(yè)大學(xué)產(chǎn)、學(xué)、研緊密合作的高新技術(shù)企業(yè)。公司以熱管及高效傳熱技術(shù)為核心、研發(fā)創(chuàng)新為動(dòng)力、工程總承包為主體、節(jié)能裝備制造為基礎(chǔ)，是致力于工業(yè)領(lǐng)域能量回收與利用的國(guó)際化工程公司。公司先后成為國(guó)家熱管技術(shù)研究推廣中心依托單位和熱管?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位，擁有數(shù)十項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利等自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并承擔(dān)系列國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目及國(guó)際合作課題，多次榮獲國(guó)家、省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)；以熱管技術(shù)為核心的節(jié)能減排產(chǎn)品覆蓋冶金、石化、化工、電力、建材等高耗能企業(yè)，并遠(yuǎn)銷(xiāo)美國(guó)、俄羅斯、巴西、韓國(guó)、印度及東南亞等國(guó)家和地區(qū)。
公司奉行“關(guān)注顧客、超越期望”的服務(wù)理念，將不斷以其卓越的節(jié)能減排技術(shù)竭誠(chéng)服務(wù)全球客戶(hù)。
技術(shù)推廣前景
工業(yè)企業(yè)節(jié)能及余熱綜合利用是我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型中一直處于政策重點(diǎn)扶持的新興行業(yè)，根據(jù)國(guó)家十二五戰(zhàn)略規(guī)劃和節(jié)能減排政策逐步完善和嚴(yán)格執(zhí)行（尤其是新環(huán)境保護(hù)法的頒布），國(guó)內(nèi)以鋼鐵、石化、電力、建材等行業(yè)為代表的余熱回收市場(chǎng)仍在不斷擴(kuò)容；同時(shí)隨著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步復(fù)蘇，以印度、巴西為代表的發(fā)展中國(guó)家提供了潛力巨大的海外市場(chǎng)。
南京圣諾熱管有限公司作為國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行熱管技術(shù)余熱回收工業(yè)化應(yīng)用的企業(yè)，作為國(guó)家唯一指定的熱管技術(shù)研究推廣中心，南京圣諾以其近40年不斷發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的冶金、石化、電力、建材等行業(yè)贏(yíng)得了大量的客戶(hù)和極佳的口碑，公司將隨著國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略根據(jù)不同行業(yè)客戶(hù)提出的節(jié)能減排需求不斷努力，在各種高耗能行業(yè)中推廣以重力熱管技術(shù)為核心的節(jié)能減排產(chǎn)品，成為中國(guó)節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)典范。
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