谈锅炉热管技术的应用

于海龙

【摘 要】热管科技在多种热能源领域都有运用，热管一般作用是节约热能主要针对于热损失，热管作用于热能设备时回收废热减少热损耗，降低热能原材料使用数量，节约了供热原材料的使用，实现在社会上比较主流的节能科技产品，本文主要针对锅炉内热管技术应用进行浅析。

【关键词】锅炉；热管；技术；应用

热管的工作原理是利用密封罐装工业装填吸收热量液体，在装置中保持密封的工业液体吸收热量产生蒸汽，由于管内密封因此工业蒸汽不泄露，从而保证此类热量在短时间内不向外流失，从而达到热保持效用，热管的工作原理其实就是利用工业液体蒸发产生热转移，在热量过多时转移部分能量，在热量不足时释放热量，起到盐城温度保持的作用，从能量散发处着手保护能量不大量外流失。

1.热管的热量保持特点

热管是专门将电能转化为热能的电器元件，由于其价格便宜，使用方便，无污染，被广泛使用在各种加热场合。那么电能加热设备与其他能源加热相比，其具有的独特特点是什么？接下来分析电热管电能加热设备独特的特点。热管加热设备与其他形式能源的加热比较中，具有如下优点。

（1）加热清洁卫生，无烟灰、油污和环境污染。

（2）热效率高。与其他能源相比，煤的热效率约为12%～20%，液体燃料的热效率约 为20%～40%，气体燃料的热效率约为50%～60“，蒸汽热效率约为45%～60%，而电能热效率约为50%～95%。

（3）电热方法有可能在极小的范围内集中产生大量热能，因而可以高速加热并达到预定的温度。

（4）电热功率可以方便地调节，因而易于调节温度，容易实现自动化控制。

（5）热惯性小，温度控制精度高，加热效果好。

（6）不需要环境气氛条件，不像燃料燃烧时需要借助于氧气，因此被加热物不易氧化。

（7）电热产品、电热设备容易做得结构紧凑，便于维修，可大大改善操作者的劳动条件。

（8）一次性投资较大，维修费用少。

（9）被加热物品在加热区可方便地实现移动机械化和自动化，为电热用于流水线、自动线中创造了极为有利的条件。

构成热管的管壳、管芯的材质的选择，与热管的工作温度范围、管内工质的工作压力以及管壳与工作液体的相容性有关。热管的工作压力为工质温度对应的饱和压力，因此管壳要承受一定的压力。此外， 还要求管壳的热阻小，价格便宜。

管芯材料的选择要求与工质相容，热阻小，液体渗透性好，一般与管壳采用相同材质。

热管工质是输送热量的媒介，因此对热管工作液体的要求是：热输送能力要大（汽化热大、热导率高、粘性小、表面张力大等），热稳定性要好，与吸液芯和管壳的相容性要好，工作温度下的蒸汽压力不宜过高。此外，对有机工质还应考虑是否有毒，是否易爆等。通过合理选择热管的管材、工作液体、吸液芯结构等可使热管长期有效地服役于其工作温度范围。

2.热管技术的特点

与常规换热技术相比，热管技术之所以能不断受到工程界欢迎，是因其具有如下特点：

（1）热管换热设备较常规设备更安全、可靠，可长期连续运行这一特点对连续性生产的工程，如化工、冶金、动力等部门只有特别重要的意义。常规换热设备一般都是间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流过，如管壁或器壁有泄漏，则将造成停产损失。由热管组成的换热设备，则是二次间壁换热，即热流要通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁才能传到冷流体，而热管一般不可能在蒸发段和冷凝段同时破坏，所以大大增强了设备运行的可靠性。

（2）热管本身体积非常小且内部结构变化灵活方便适用于一些比较精密的热能装置内部，其结构比较稳定很少出现问题因此在维修方面也比较容易，更换成本也比较低。

（3）热管工作中热损耗低能节省热能提高效率。

3.热管换热器

热管是由管壳、外部扩展受热面、端盖组成，将管内抽成1.3×（10-1～10-4）Pa 的负压后充入适量的工作液体，然后加以密封， 利用真空条件下工质相变的原理进行传热。当热管的蒸发段受热时热管内的工质蒸发汽化。蒸气在微小压差下流向冷凝段放出热量凝结成液体，在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已，热量就由一端传到了另一端，达到换热的目的。

（1）热管内部热阻很小，具有很高的导热能力。

（2）热管内腔的压力差很小，具有优良的等温性。

（3）热管换热器用于易然、易爆、腐蚀等流体的换热场合安全性能好。

（4）换热器结构紧凑，用于品位较低的热能回收经济实用。

（5）对于含尘量较高的流体，热管换热器抗磨损性能好。

（6）管热面管壁的最低温度比管式空气预热器高20℃～30℃，可大大减轻腐蚀，具有优异的防堵灰性能。

（7）可以彻底解决锅炉漏风问题，提高锅炉的热效率。

3.1整体式热管换热器

热管平行交错排列在换热器内，中间用隔板将每根热管分隔成两部分，一部分与热流体通、道相连，为热管的蒸发段；另一部分与冷流体通道相连，为冷凝段。冷、热流体均在热管外部横向流过，通过热管轴向传输热量，将热从热流体传给冷流体。根据热管换热器的传热特点，它最适宜于气-气之间的换热。因为它在冷、热段均可加翅片来扩展传热面积，大大提高以管基为基准的传热系数。它也可作为气-液换热器，此时只需在烟气侧加翅片，以增强传热。

冷侧一般均为汆压的锅筒。目前热管余热锅炉产生的蒸汽压力可达12mpa。进入余热锅炉的烟气温度最高可达11℃。热管余热锅炉的最大特点是结构紧凑，体积小，安全可靠。与一般的烟管式余热锅炉相比，其质量仅为烟管式余热锅炉的1/3-1/5，外形尺寸只为烟管式余热锅炉的1/2-1/3。烟气通过余热锅炉的压力损失一般为20～60Pa， 故引风机的电耗也很小。热管元件的破损，不影响蒸汽系统的循环，无需为此停机检修。

3.2分离式热管换热器

其蒸发段和冷凝段相互分开，两者之间通过蒸汽上升管和冷凝液下降管连接成一个循环回路。其循环动力为下降管系统（包括冷凝段）与上升管系统〈包括蒸发段）中工作介质的密度差，即不需要外加动力。分离式热管换热器拥有一些常规换热器不具备的特性：

①根据现场实际情况，可灵活地布置蒸发段和冷凝段。

②一种热流体可同时加热两种不同的冷流体安全而又可靠。

③管排内的蒸汽温度可以调整。在分离式热管换热器中，改变蒸汽上升管和冷凝液下降管的连接次序，可以调整管排内的蒸汽温度，这样可避免高温侧因管内温度高而造成的压力过高的安全性问题和因低温侧温度过低带来的露点腐蚀问题。

3.3回转式热管换热器

该类换热器有两个显著优点：一是借助转动的离心力来实现工作液体循环，同时转动促使气流的搅动，增强传热，这对含尘较多的气体更为有效。二是这类换热器兼有送风机的功能。但由于增添了转动机构使结构复杂化，另外还增加了动力消耗。回转热管换热器可分为离心式、轴流式和涡流式。

3.4组合式热管换热器

整体式热管换热器均由同一类型的热管所组成，而组合式热管换热器则是根据换热器中所处的温度段不同，而选择充有不同工作液体的热管。工作温度由高到低，可以选用最适宜在该温度区内工作的热管。

4.结语

热管在我国热能源生产和工作中的运用技术已经逐渐接近成熟了，但是在很多方面的应用还存在着指向不明确，热管型号乱用的现象，对于不同种类的热能源工作我们要选择不同型号的热管进行热能源损失降低的工作，根据能源种类和能源强度对于不同种类的热管进行合理的运用，才能使热管的工作效率达到最大，也延长了热管的使用寿命，节省了企业成本。