熱管能量回收技術在20世紀60年代被市場廣泛接受。 性能和壽命在早期系統(tǒng)中不是問題，但用于工業(yè)應用的熱管比其他技術成本高得多。 然而，熱管制造工藝的后續(xù)進步使它們在工業(yè)應用中效率更高、成本更低。

錯流換熱器——每根管子都是一個獨立的換熱器

其中一項進步是熱虹吸管的引入。 此后，制造技術的發(fā)展一方面提高了熱管的性能，另一方面降低了熱管的制造成本。 這些技術進步使熱虹吸管成為傳統(tǒng)熱回收技術的經(jīng)濟可行替代方案。

那么為什么這項技術很少被討論呢？ 由于官方估計工業(yè)能源輸入的20-50%以余熱的形式散失，包括高溫廢氣的熱量、冷卻水的熱量，以及高溫設備和被加熱產(chǎn)品的熱量損失表面等，為什么各行各業(yè)不積極考慮這種新的熱回收方案？

簡短而直接的答案是，許多行業(yè)在熱回收技術方面都停留在過去。 傳統(tǒng)上，熱交換技術主要局限于板框式、管殼式、熱輪和輻射系統(tǒng)，它們各有千秋，但也存在不同的問題，在特定的情況下會降低熱回收技術的有效性應用程序。 性別。

這些問題通常包括因熱膨脹差異引起的熱應力開裂、冷區(qū)冷凝引起的腐蝕、用于改善傳熱的薄壁金屬表面上的點蝕等。 所有這些因素都使換熱器內(nèi)的金屬容易出現(xiàn)疲勞、侵蝕和腐蝕等問題。

此外，許多人將新的熱回收項目視為一種經(jīng)濟壓力。 如果在安裝生產(chǎn)設備時沒有指定能量回收系統(tǒng)，那么添加這樣的系統(tǒng)通常會被認為是一項高成本低回報的投資。 而且，一旦熱交換器出現(xiàn)故障，它造成的停機時間對企業(yè)來說可能代價高昂。

當您考慮我們在傳統(tǒng)熱回收系統(tǒng)中遇到的問題時，這些擔憂是可以理解的。 甚至美國能源部在2007年一篇關于鋁冶煉爐隔板換熱器的文章中指出湖北薄壁不銹鋼換熱管，“雖然隔板換熱器已經(jīng)成功地用于預熱空氣，但在很多情況下，金屬換熱管的使用壽命相對有限, 只有 6-9 個月?！?/p>

然而，由于能量損耗依然存在，市場仍需要一種切實可行的方法來有效回收這部分能量。 高性能熱交換器是能源密集型工業(yè)過程的重要組成部分。

如果這些系統(tǒng)運行良好，幾乎沒有問題，它們可以幫助用戶顯著降低能源成本。 作為一種簡單、有效、安全的能量回收技術，新型熱虹吸技術可以為行業(yè)帶來這些優(yōu)勢。

對于氣-空型熱管換熱器，熱虹吸管在使用過程中不熱脹冷縮，因此不會對外殼產(chǎn)生任何應力。 這大大降低了因換熱器表面與機組外殼之間的膨脹差異而引起熱應力開裂的可能性。

在熱管換熱系統(tǒng)中，每根管道都作為一個獨立的換熱器，從而提供了足夠的冗余度，顯著降低了系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重單點故障的可能性。 如果熱管發(fā)生故障，系統(tǒng)將繼續(xù)運行，性能只會略微下降 1/n（n 是系統(tǒng)中熱管的總數(shù)）。

熱虹吸管在運行期間保持恒定的溫度。 例如，當熱管的一端置于高溫廢氣流中，另一端與其他傳熱介質(zhì)（空氣、水或油）接觸時，沿熱管全長的工作溫度管子將保持恒定，整個熱管的溫度將保持均勻分布。 . 因此換熱器內(nèi)部沒有冷區(qū)，沒有凝結(jié)點和可能的腐蝕點。

熱虹吸管的傳熱能力不受壁厚的影響，因此可以增加壁厚（通常為 2.5 或 3.5 毫米）以提高在多塵環(huán)境中的耐磨性。 由 E Steel Co., Ltd. 制造并由 M 在北美銷售的熱虹吸管可有效用于 100°C – 1,000°C 的廢氣流。

安裝熱管橫流換熱器

隨著制造工藝的改進和熱管性能的提高，可以使用相同數(shù)量的熱虹吸管從排氣流中回收更多的能量。 這意味著對于相同的操作參數(shù)（廢氣溫度和質(zhì)量流量），熱虹吸管比以前的熱管技術更有效。

熱管錯流換熱器安裝前

系統(tǒng)設計

熱虹吸換熱器的設計靈活性使換熱器外殼的占地面積可以根據(jù)生產(chǎn)設備周圍的可用空間來確定，這是許多其他能量回收技術所不具備的優(yōu)勢。

系統(tǒng)的規(guī)格和能力通常取決于生產(chǎn)設備的運行參數(shù)和能量回收效率的要求。 在此基礎上，通過計算確定滿足能量回收要求的熱管外露表面積。

例如，對于一定的暴露表面積計算值，換熱器幾乎可以采用“熱管長度×熱管數(shù)”的任意組合，只要結(jié)果等于滿足能量應達到的值即可。恢復要求。 隨著能源價格持續(xù)上漲，這種獨特的設計能力對于為現(xiàn)有生產(chǎn)設施改造新能源回收系統(tǒng)的項目極為有用。

在最近完成的項目調(diào)查中，檢查了為鋁鑄造廠安裝的熱虹吸熱交換器。 結(jié)果表明，它的使用壽命很長，投資回報率也很高。

效率

熔鋁爐的運行溫度約為 1,093°C，空氣過量 5%。 在廢氣流中加入稀釋空氣后，廢氣進入熱管換熱器湖北薄壁不銹鋼換熱管，溫度為 480°C。 室溫燃燒空氣以 27°C 進入熱交換器，并以 371°C 離開熱交換器。 工藝溫度1093℃，過量空氣5%，助燃空氣預熱溫度371℃，熔煉爐能耗降低23.37%。

維持

安裝熱管能量回收系統(tǒng)并確定生產(chǎn)參數(shù)后，系統(tǒng)幾乎不需要操作員干預。 這就是這個項目。 高溫廢氣從加熱爐煙囪排出，送至熱管換熱器。 由于使用助焊劑，生產(chǎn)過程中排放的廢氣中含有腐蝕性成分。

該系統(tǒng)的熱管靠重力定位，廢氣流和進入的燃燒空氣之間的壓差確保兩種氣體不會相互混合。 這樣，在需要時可以輕松移除熱管（圖 5）。

表現(xiàn)

然后對從熱交換器上拆下的熱管進行性能測試。 與這些熱管剛制造完成時的指標相比，其性能水平達到了97%以上。

經(jīng)過 8 年的連續(xù)運行，換熱器中的每個熱虹吸管仍處于幾乎最佳狀態(tài)。

綜上所述

本次調(diào)查結(jié)果表明，鑄造行業(yè)使用的傳統(tǒng)能量回收方式存在的許多問題和顧慮，在新型熱虹吸技術中并不存在，尤其是使用壽命短的問題。 這些新型熱交換器為制造業(yè)提供了一種高效的方式來回收原本會被浪費的能源。

現(xiàn)在，無論廢氣是干凈的、多塵的、顆粒狀的、腐蝕性的、低溫的還是極熱的，都可以更高效地回收其中所含的能量，系統(tǒng)的運行效率肯定會更高。 性能穩(wěn)定，可長期運行。