一、小化肥廠的余熱回收

  小化肥廠能耗高的主要原因是造氣爐燃燒時要消耗一部分煤，制氣時需要由鍋爐供給蒸汽，鍋爐還要消耗一部分煤。造氣爐消耗的這部分煤是省不掉的。但是，造氣爐吹風排煙時溫度很高，在900℃以上，既浪費能源，又污染環境。如將這部分排煙中的余熱進行回收，可以獲得大量有用的能量。將這部分熱量中的一部分通過熱管余熱鍋爐加熱水產生溫度為120℃C的飽和蒸汽，然后去蒸汽過熱器，過熱到300℃C以上，就可以供制氣用。這樣就可以省掉一臺蒸汽鍋爐和鍋爐的用煤，從而實現兩煤變一煤。解決了小化肥廠造氣過程蒸汽自給的問題。

  熱管余熱鍋爐具有體積小、重量輕的特點，使用時占地面積小，不需要建造鍋爐房，不用進行土建工程，可節省大量的建筑材料和工時費。

  熱管余熱鍋爐在小化肥廠燃燒爐排煙中進行余熱回收，最擔心的問題是積灰、結垢和腐蝕。實驗和工業應用實踐證明，由于熱管余熱鍋爐中熱管的壁溫高，與常規余熱回收裝置相比，不易積灰，不易結垢和不易腐蝕。另外，熱管表面的積灰和結垢比較松軟，非常容易清理，用風吹或水沖，都可以清除干凈。

  熱管余熱鍋爐的具體應用實例簡介如下。在沒有余熱回收以前，燃燒爐平均每小時排放掉17x10kg.930℃左右的煙氣，具有可回收的熱量為16x10kJ左右。為了保證熱管余熱鍋爐安全運行，整個工藝流程是這樣安排的：燃燒爐后面依次放置、蒸汽過熱器、低溫水預熱器和熱管余熱回收裝置和熱管空氣預熱器。熱管空氣預熱器后面有煙氣引風機將排煙引入煙囪?？諝忸A熱器從燃燒爐排煙中回收熱量加熱空氣，可使空氣溫度升高送到造氣爐中，造氣爐的排煙溫度則由930℃下降。蒸汽過熱器從930℃C的排煙余熱中回收熱量，將從熱管余熱鍋爐送來的0.2MPa，120℃的飽和蒸汽過熱成300℃的過熱蒸汽，排煙溫度下降到750℃，接下去是低溫水預熱器從750C的排煙余熱中回收熱量來加熱水，并送往熱管余熱鍋爐，使排煙溫度繼續下降到630℃C，最后由熱管余熱鍋爐回收余熱，產生4th飽和蒸汽，送往蒸汽過熱器，最終使排煙溫度下降到160℃。按此方案實施的余熱回收裝置，經過一年多的實際運行考驗，完全達到了設計要求，并已通過省級技術鑒定。

  熱管余熱鍋爐的有關幾何參數如下。

  熱管余熱鍋爐汽包的直徑為1.5m，長為4.5m；熱管外徑為25mm；熱管內徑為20mm；翅片外徑為50mm；翅片節距為7mm；翅片厚度為1mm；熱管長度為3.5m；熱管加熱段長度為2.5m.

  熱管余熱鍋爐部分回收熱量為8.8x10kJh，24h連續運行，與專門用鍋爐生產蒸汽相比，每天可節約標準煤10t。每年可節省人民幣33萬元，每臺熱管余熱鍋爐出廠價為20萬元，不到一年便可回收設備的投資。

二、熱管換熱器是余熱回收的理想裝置

我國十三億人口吃糧任何一個國家也供不起，必須自己生產，我國長糧食的土地由于各種原因逐漸在減少，必須靠化肥增產，化肥也必須自己生產，同時必須降低化肥的價格，降低化肥價格，必須進行余熱回收和節能減排。余熱回收節能減排的換熱器很多，熱管換熱器是最理想的裝置。

小氮肥的生產與發展是關系到我國農業發展的關鍵所在。我國小氮肥廠的特點是：①. 數量多，約有一千多家；②. 能耗高，尤其是造氣工段的能耗，占全廠能耗的70%；③. 余熱利用的潛力大，造氣爐的排煙溫度高達900℃以上，排煙帶走的熱量約有380多萬千卡/時。針對上述在能耗上存在的問題，應采取的措施是： ①. 依靠新技術進行改造；②. 依靠余熱回收，降低能耗，以實現合成氨生產蒸汽自給。多年來，一直沒找到降低能耗的好辦法。近些年來，由于高效熱管換熱器的研究與應用獲得成功，也給小氮肥廠的余熱回收，降低能耗找到了較理想的裝置，利用該裝置對排煙余熱進行部分回收，就可從中獲得4.5t h左右的新蒸汽。如再加上其他裝置對排煙余熱進行聯合回收，則回收的總熱量產生蒸汽約有7t/h左右，這樣就可以節省一臺蒸汽鍋爐，可實現兩煤變一煤（省去一臺鍋爐的用煤，只剩下造氣爐用煤），使小氮肥廠能耗高的問題得到解決。這一結論是通過在小氮肥廠實踐得出來的。

三、化肥生產工藝的一些特點

（1）排煙溫度高，吹風氣與合成馳放氣在高溫空氣的助燃下燃燒時的溫度很高，其排煙的溫度達900C以上。溫度越高能量的品位越高，越有用處，余熱回收的潛力就越大。

（2）排煙粉塵量大，每天一臺p2.26m造氣爐吹風帶走的粉塵量為50kg，三臺造氣爐吹風一天帶走粉塵為150kg，一個月為4500kg.一年為50t。

（3）脈沖式排煙，造氣爐一個循環周期為150s，吹風時間為30s，無吹風時間為120s，如以三臺造氣爐依次吹風，三次吹風總時間為90s，無吹風時間為60s，兩臺爐相隔無吹風時間應為20s。吹風時排煙速度約為15m/s左右，無吹風時的速度約為7m/s左右。（4）連續供汽，每臺造氣爐吹風所占整個循環周期的20%，那么制氣的時間就占整個循環的80%，如三臺造氣爐依次連續制氣，那么制氣的時間就既連續又重疊，因此要求連續供汽。

四、排煙余熱回收的系統及其熱量分配

 化肥生產工藝的特點，決定了排煙余熱回收的系統。由于排煙溫度高，就要分級進行余熱回收，將耐高溫的余熱回收裝置放在高溫區，其他裝置放在低溫區。排煙中粉塵量大，需要設除塵器，尤其是靠前面的裝置，否則積塵要影響傳熱。脈沖式排煙對換熱器的工作來說是不利的，但對清灰來說是有利的。造氣爐吹風氣排煙余熱回收系統的示意圖，如圖7-5所示。

 圖7-5中所示，靠近造氣爐的是蒸氣過熱器，隨后是熱水器，接著是熱管余熱回收裝置，最后是熱管空氣預熱器（高效傳熱，體積小，重量輕，技術成熟的換熱器）。造氣爐吹風氣帶走的總熱量，如取排煙的平均質量流量為16700kgh，排煙溫度由930c降到165℃C，計算結果為380萬千卡時，如全部用于產生蒸汽，可以獲得壓力為2kgf/m2，溫度為120℃的新蒸汽7th，（1）如分配給蒸汽過熱器40萬千卡/時，可使4.5th，壓力為2kgf/cm2的蒸汽由120℃過熱到300C，送儲氣缸；（2）給熱水器35萬千卡時，可使4.5th的水由5℃上升到90℃送到熱管余熱回收裝置；（3）給熱管余熱回收裝置250萬千卡時的熱量，可產壓力為2kgf/cm2，溫度為120℃C的新蒸汽4.5th，送入過熱器去過熱，產生300℃的過熱蒸汽供制氣用；（4）給熱管空氣預熱器55萬千卡時，可使8000kg/h的空氣由10℃升高到280，去造氣爐內助燃。

五、熱管余熱回收裝置

在整個造氣爐吹風氣排煙余熱回收系統中，熱管余熱回收裝置是個最重要的裝置，它是由高效傳熱元件（熱管）組成的高效換熱器，是化肥廠中排煙余熱回收，降低能耗的新技術，是一關鍵設備，在整個排煙余熱回收利用系統中，這一項就產4.5th蒸汽，占64%。因此對它的設計、加工制造和運行都很重要。熱管余熱回收裝置的設計，要考慮到承受溫度（600~ 700℃C），積灰與磨損，脈沖式煙氣流的熱沖擊。在設計時還要考慮到煙氣進氣面溫度場的均勻性。在運行時要控制熱管余熱回收裝置中的水位，不要有大的變化等。

六、經濟分析

 整個排煙余熱回收系統，回收熱量380萬千卡時，若按標準煤發熱值7000kcalhit算，則回收熱量折合成標煤為550kgh，考慮燃燒鍋爐的熱效率取70%，每天耗標準煤為19t，每年按330天計算為6270t/a，每噸標準煤按100元/噸計算，每年可節約人民幣62.7萬元，其中熱管余熱回收裝置，單項節約標準煤4040t/a，每年可節約人民幣40.40萬元，不到一年便可回收設備的投資。