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工业窑炉(冶炼炉)中热管换热器的应用
工业窑炉(冶炼炉)是耗能大户，且窑炉的种类十分繁多，炉子的热效率国内平均水平为国外先进水平的一半，总计年耗标准煤一亿多吨，有很大的节能潜力，其排烟温度较高，往往超过300℃，有的达到500~600℃甚至更高，作为余热回收方案而言，较多采用空气预热器(当然也可采用余热锅炉)，对于烟气温度在400℃以下的中低温余热，主要采用空气预热器，热管换热器在此能够大显身手。我国机械工业部标准“机械工业节能设计技术规定”中提到：工业炉窑排烟温度为400℃以下时，宜采用热管换热器。
工业炉窑中有相当大一部分没有装引风机，要求余热设备阻力小，同时因地位狭小，而要求设备紧凑，特别适合应用热管空气预热器。我们应用下列各种布置方式：
⑴窑炉＋热管空气预热器
⑵窑炉＋热管热水器＋热管空气预热器(适用于排烟温度很高时)
⑶窑炉＋喷流或渗铝管空气预热器＋热管空气预热器(适用于较高的预热空气温度时)
⑷窑炉＋各种型式空气预热器＋热管热水器或热管开水器与热水器复合装置
⑸窑炉＋热管余热锅炉
⑹窑炉＋其它换热器＋热管余热锅炉
⑺窑炉＋热管余热锅炉＋其它换热器
1、空气预热器或余热锅炉
热管换热器型式的确定，应当从以下几个方面考虑：
①根据企业的需要，如果工业窑炉需要助燃，应尽可能选用空气预热器。工艺需要蒸汽时，用余热锅炉。
②根据余热回收的可能性，余热锅炉只有在排烟温度大于300℃的工业炉中才有可能。
③可靠性，如果采用碳钢一水热管，其管内工质最高工作温度为300℃，以保证安全；热管外侧最低壁面大于酸露点，以避免腐蚀。/这些限制对换热器式的选择也会有直接的影响。
④经济性，型式的选择在有多种方案可能时，需进行经济性比较，(根据具体情况)选用上述形式⑴、⑵、⑶、⑷、⑸、⑹、⑺。
2、气—气及气—水组合型热管换热器
由于工业窑炉的排烟温度往往较高，有时超过400℃，可达到500~600℃，甚至更高。作为气—气型热管换热器，最高允许的烟气入口温度在一般情况下仅为350~400℃，此时采用气—水及气—气组合型热管换热器是一种很好的方案，即为烟气温度高于350~400℃的区域应用气—水式换热器，而在烟气温度较低的区域应用气—气型热管换热器。以上的划分温度是以应用碳钢一水热管为依据的，其工质的最高允许温度为300℃，具体属于上述形式⑵。
3、热管换热器的匹配
工业窑炉有时需要300~400℃或更高温度的热空气助燃。当热空气温度超过250℃时，只用热管空气预热器会使碳钢一水热管的最高工作温度超过300℃，因此空气从进口温度加热到250℃时采用热管空气预热器，而从250℃上升到更高值时采用常规空气热器，这是一种合理的布置方式，如上述形式⑶。常规空气预热器可以选用渗铝钢管式或喷流式，因为它们可以与热管空气预热器很好地匹配在一起。
4、热管余热锅炉的不同类型
热管余热锅炉可以分为二大类型：单管型及联箱型，前者适用于小容量的余热锅炉，热管放段直接插入汽包内，我们研制的最大容量为2t／h(蒸发量)；后者适用于大容量的余热锅炉，热管放热段插入垂直的大直径管中，这些大直径管由联箱再引出管子通至汽包，我们研制的容量为1—10t／h(蒸发量)。这二种形式蒸汽侧的结构是不同的。
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图 1
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