一、熱管換熱器設計考慮

1.  熱管主要尺寸的確定

   熱管的外徑為25mm

   熱管的內徑為20mm

   翅片的外徑為50mm

   翅片的高度為12.5mm

   翅片的厚度為0.8~ 1.0mm

熱管的長度要根據經過熱管的排煙流量和被加熱流體流量的大小，以及流經熱管時流速的大小來確定。

2. 翅片間隙的確定

 對空氣側，取2~3mm，對煙氣側，有的隧道密燒天然氣，取4~5mm，有的燃煤鍋爐排煙不容易積灰，取5~6mm。有的鍋爐燃煤排煙容易積灰，取6~ 7mm。

 翅片間隙取得小，對翅片卷邊有利，否則卷邊容易出現裂紋，另外對增加傳熱面，改善控制熱阻有利，翅片太密容易積灰。

3. 吹灰器的考慮

 對有翅片煙氣側管束中一般都要設置吹灰器，安裝兩支就可以了，必須是能轉動的，前后左右都能吹，用蒸汽或壓力空氣吹都可以。有的排煙不積灰可以不放。在燒重油燃料的窯爐或鍋爐排煙道中應用，一定要放吹灰器。也可以把沿煙氣流向的管間距加大，加大到能放上吹灰器，要清灰時把殼體側面門打開，然后把吹灰器伸入各排管束中間，前后上下地吹。這種方法清灰，效果更佳。

4. 熱管的確定

 采用水鋼銅復合熱管還是水鋼熱管，這就要根據它們的特點和具體應用情況來確定。

 水鋼銅復合熱管，它的管殼一般是由1.5mm的銅管與1.0mm的鋼管復合在一起組成的，它的主要特點是：

  ①. 工作性能穩定，由于銅管把水與鋼隔開，銅水長期接觸，化學性能穩定，管內不會產生不凝氣體，因此工作性能穩定；

  ②. 這種熱管一般端帽是銅與銅焊，因此強度不高，不能耐高的溫度；

  ③. 成本高，每支管中加一支銅管，又加上銅鋼管的復合工序，所以成本高。

 水鋼熱管，它的管殼是無縫碳鋼管，壁厚一般為2.5mm，有翅片時，1.5mm也可以。它的特點是：

  ①. 成本低，比水鋼銅復合熱管低40%；

  ②. 強度高，高達50%；

  ③. 重量輕，如選1.5mm壁厚時，要輕40%；

  ④.傳熱熱阻小，無復合層，所以熱阻小；

  ⑤. 藝性能好；

  ⑥. 便于推廣應用。

 在有的場合下，應用水鋼銅復合熱管是合適的。但它的成本太高，在小型鍋爐上應用，從經濟效益上看是不合算的。

5. 水鋼熱管的改進

 ①. 鋼管內表面的處理，如采用鈍化或鍍層等，把水與鋼隔開。

 ②. 水中加緩蝕劑，使水與鋼之間的化學反應減緩，少產生一些不疑氣體。

 ③. 可在設計時，有意加長一段，作為不凝氣體的儲存室，如加上放氣閥就更好了。

二、關鍵技術問題

1. 積灰問題

 燃燒天然氣的隧道窯是沒有積灰的。燃燒重油的密爐是有積灰的。燃燒煤的窯爐和小型鍋爐中，尾部受熱面積灰是不可避免的。這是因為工業窯爐和小型鍋爐的負荷變動較大，或者啟停頻繁。在低負荷時，煙氣速度小，溫度也低，尾部受熱面上結露的可能性比較大，很容易發生積灰。加上密集的翅片之后，如不加吹灰器，是很難過積灰關的。

在這些煙道中我們都安裝過熱管換熱器，經過長期運行的考驗，發現在有的燃煤鍋爐排煙道中不積灰，有的積灰非常嚴重。熱管受熱面積灰的特點是：

 ①. 干灰、松軟、一碰就掉；

 ②. 容易清除，用蒸汽、壓縮空氣吹或水沖洗都很容易清除干凈；

 ③. 無腐蝕。

普通換熱器受熱面積灰的特點是：

 ①. 積灰較硬，不容易清除；

 ②. 要用金屬等工具，才能清除掉；

 ③. 積灰處的金屬表面有腐蝕。

 針對熱管受熱面積灰的特點，采取以下的設計措施：

 ①. 適當加大煙氣的流速，最大煙氣流速不要低于8m/s；

 ②. 適當加大翅片的間距和管束排列的熱管間距。

2. 磨損問題

 在含塵煙氣中工作的熱管其翅片要受到灰粒的磨損，這也是需要考慮的問題。

 為了減少磨損，采取如下措施：

 ①. 設計時，控制煙氣流速不能過高，最大煙氣流速，不要超過12m/s；

 ②. 適當加厚翅片和注意選擇翅片材質。

3· 腐蝕問題

 一般在窯爐和鍋爐尾部受熱面存在著煙氣側的低溫腐蝕問題，當燃料含硫多，煙氣溫度降得較低時，腐蝕現象比較嚴重。

 與間壁式換熱器的直接傳熱相比，熱管換熱器中多了一個中間載熱體（管內工質）的傳熱環節，與煙氣接觸的受熱面壁面溫度較高，而翅片的溫度又較管壁母體的溫度高。這是熱管防止腐蝕的有利條件所在。

 防止出現腐蝕問題，主要采取的措施：

①. 設計時，控制熱管換熱器煙氣側出口溫度不要太低；

②. 要控制第一排和最未排，尤其最末排熱管內工作介質的溫度不能太低。

4. 安全性問題

 水鋼銅復合熱管作為氣-氣熱管換熱器的基本傳熱元件，應用在2500以下的窯爐和鍋爐的排煙中進行工作，通過實際考驗證明，安全性是沒有問題的。對水鋼熱管，作為氣-氣熱管換熱器基本元件，應用在350℃C以下的熱流體中進行工作是安全的。水鋼熱管作為氣-液熱管換熱器的基本元件，在500℃以下的熱流體中進行工作，安全性是沒有問題的，設計得好，溫度還可以高些。上述的熱管除了在實際裝置中考驗外，還在實驗臺上經過運行考驗，均未發現有不安全的事故發生。

 在實際運行中，對上述關鍵性技術問題等，都一進行了實驗研究，結果都得到了較理想的結論。

5. 經濟效果問題

 效果：以4鍋爐排煙道中熱管換熱器為例，每年每臺節煤為100t，可提高鍋爐熱效率39~4%

 成本回收期：用水鋼銅復合熱管作為元件換熱器的回收期為二年；用水鋼熱管作為元件換熱器的回收期為一年左右。

 應用：全國化肥廠造氣爐、窯爐和小型鍋爐的數量是相當大的，據計算，如應用10%左右，每年就可節煤200萬噸左右。