硫酸工业余热回收

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常用余热锅炉采用烟管换热，其金属受热面最低壁面温度与热流体排放温度之间大致处于一种倍数关系，即排烟温度为140℃时相应的最低壁温仅为70℃左右。对于烟管换热器，“如果金属受热面壁面温度要求不低于150℃时，其排烟温度通常不得低于300℃，否则必然引起低温结露腐蚀”。

考虑到设备运行极低温度工况，以安全系数1.5倍计，余热锅炉排烟温度不低于450℃，此时余热锅炉可回收热量32万大卡，约0.5吨，回收效率仍然很低。并且，此时温度只是校核温度，当运行工况因运行需要必须进行调整时，

即便知道必然会发生低温腐蚀也无法避免，没有任何办法直接对壁温进行调整控制。

这是由于烟气中含有大量硫氧化物，硫氧化物与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽。

当余热锅炉尾部受热面的金属壁面温度低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（称为结露）。长期以来，各换热设备的尾部受热面由于结露而引起的腐蚀时常发生，难以避免。以至于目前在余热锅炉设计时不得不通过提高排烟温度或使用传热极差的非金属材料（如搪瓷管）来缓解结露和腐蚀现象的产生，并没有从根本上解决问题。而单纯提高排烟温度又势必造成大量低温能源的浪费，无法进一步回收。尽管如此，余热回收设备往往在运行一到两年后依旧会出现腐蚀，直至穿孔。这是一个世界性难题。

随后，重力热管余热锅炉一度被推广，虽然可以利用其等温传热的特点一定程度上将排烟温度降低，但其尾部受热面的最低壁面温度仍会低于酸露点温度，不能避免结露导致的腐蚀，且热管普遍存在产生和积累不凝气体而逐渐老化、重力作用导致传热液膜厚度不均造成传热不稳定，从而传热效率急剧下降。随着它的这些缺点不断被暴露，人们对应用热管换热器也采取了谨慎的态度。

直至复合相变环形热管换热技术的出现，它是一个全新的换热技术，它采用了热管的原理，提出了“相变段”这一概念，开创了以“壁面温度”作为换热器最基本的设计参数这一新理念。从根本上解决了低温腐蚀难题。

“相变段”的概念是将原来热管换热器中一根根相对独立的热管，构造成整体热管。保证“相变段”受热面最低壁面温度只有微小的梯度温降。同时，利用“相变段”将被加热介质（如空气、水）的温度适当地提高。在下一段被预热了的水可以保证上段热管的安全，解决了低温腐蚀问题，从而使最后的排烟温度无限接近露点而不腐蚀，实现了节能的目的。通过对“相变段”工质沸点温度调节，可以对受热面最低壁温面度实现闭环控制，轻松实现了壁面温度的恒定和调高调低的效果。

环形热管是把两根直径不同的管子以同一中心轴组合起来，两端用端盖封起，内外管壁之间抽成1.3×（10-1～10-4）Pa的负压后灌注一定量的相变工质，工作介质在常温下呈液态，热管外管受热后，导热介质被激活并极速汽化，由液态变为汽态，并以分子震荡相变形式、亚音速传递热量，到热管内层遇冷放热，“导热介质”放热后冷凝，由汽态变为液态，回到起始位置端继续吸热、蒸发；传递、放热；冷凝、回流，如此往复、高速循环，由于热管内为真空，流体阻力极小，而环形热管内外层间距只有10毫米，所以传热速度极快，大量热能通过其很小的横截面积远距离地传输而不需要外加任何动力。由于环形热管的独特结构，使其在热电工业、冶金工业、化工及石油化工、动力工程、纺织工业、玻璃工业、电子电器工程等领域内得到广泛的应用。

环形热管为双壁结构，分内管和外管,环形热管有以下几个优点： 1.吸热段在放热段内部，结构紧凑，可以承受较高压力。 2.吸放热段中间距离最短，使介质蒸汽温度降到最低，相同工况下，使用寿命是普通重力热管的几十倍。 3.可平立斜等任意角度摆放，给产品设计带来了最大方便。 4.吸、放热段平行，启动即可传热，其传热速度比传统式重力热管提高数倍。 5.启动温度可任意设定，当排烟温度低于露点温度时，系统不吸热，避免烟温降到露点以下，引起腐蚀。因此可使最后排烟温度无限接近露点，余热回收效率大幅提高。