[发明专利]节能热管加热炉烟火管

说明书

1.热管的工作原理

热管是《中国节能政策大纲》推荐的节能元件，尤其廉价高效的碳钢-水热管在节能领域的哥哥 方面发挥越来越重要的作用。热管技术是二十世纪60年代发展起来的，是一种巧妙地组织了热阻极 小的沸腾和凝结两种相变换热的高效传热元件，具有许多优良的传热性能，被誉为热的“超导体”。 在航天领域、地热能利用、机电领域以及农业等许多方面得到应用，尤其在余热回收方面应周广泛。

热管的工作过程为：当蒸发段从热源吸热时，工作液体吸热汽化，蒸汽在压差的作用下高速流向 凝结段，在凝结段向冷源放热而凝结为液体，凝结液体在吸液芯的毛细力作用下，从冷源返回热源处， 完成一个工作循环。这样，热源的热量Q就不断的从热管的一端传到另一端。热管正常工作时，内部 进行着工质的蒸发、蒸汽流动、蒸汽的凝结、液体的回流这四个工作过程。

由于热管组织了热阻极小的沸腾和凝结两种相变的传热过程，而且热管冷却段和加热段都能够用 增加肋片的方法增大传热面积，因此其当量导热系数很高，为一般金属的几倍甚至几千倍，可达10⁵～ 10⁸W/(m.K)；传热效率高达10⁸W/m²。此外，热管还具有等温性好、温度适应范围广等优点。

2.热管安装方案

根据热管安全性能要求，按照烟气温度分布梯度，在烟管上布置三种不同型号的热管，形成先进 的双极传热方式。热管在烟管上的安装采用30°、60°两种安装倾斜角度，使得热管传热能力得以 充分发挥。

热管在加强了烟管传热量的同时，还改变了烟气在管内的流动状态，加强了烟气的扰动，从而提 高了烟管的传热系数，因此，热管兼起到了绕流片的作用。热管在加热炉上的安装位置和安装方式见 附图1和附图2。

3.使用此热管后加热炉主要改进点

(1)普通加热炉的烟管尾部烟气温度低，换热条件差，以增大传热面积来加强换热效果不明显。 应用了传热能力较强的热管元件后，可以有效地加强低温区的换热，进一步降低排烟热损失，提高了 加热炉的热效率，节约了燃料。

(2)相同的换热条件下，热管表面壁温高于烟管表面壁温。这样热管在烟气低温区换热时，其 抗低温腐蚀能力比烟管好得多。

(3)由于热管内部为真空，独特得传热机理使其启停非常迅速。这样加热炉得操作更加灵活， 加热炉得升降温度都较快。

主要参数如下所示。

    热负荷     (MW)     处理量     (t/h)     入口温度     (℃)     出口温度     (℃)   天然气耗量   (m³/h)   热效率   (％)     1.745     37.5     50     90   161.8   86.2

4.热管元件的优化设计