文献调研综述2010年热管技术展望

化工机 2010年热管技术展庄 张(化工大学摘要阐述了2010年我国热管技术发展的两大推广应用和开发研究,介绍了目前国内外热管技术的研究动态和热管技术在工业中具有广阔应用前景的几个重要特点,概述了2010年完成并重点推广的几项新型热管设备。热管技术热管蒸汽发生器热管高温热风发生器热管化学反应器热热管作为一种高效传热元件,正逐渐被人们所认识,并在各种节能换热设备中发挥越来越重要的作用。经过20多年的努力,我汽发生器(余热锅炉)、高温热管(液态碱金属热管蒸汽发生器、高温热管热风炉并在冶已日趋成熟,应用面逐步扩大。战略目标,结合设备技术管理的发展趋势安全、可靠、长周期运行和用新技术挖掘现有设备潜力,2010年我国热管技术发有两大:一是推广应用,将现有较为成热管产品标准化、系列化、规范其设常规设备从而深入推广热管技术的应用二是开发研究充分发挥热管技术的特点综合其他学科,进一步开发研究新型高效传热传质设备,使一些传统设备发生,提高系

的安全可靠性和效率2010年可能完成并重点热管自1964年正式在发明问世,至今已有30年的历史,作为一种新的传热元件,已不年轻,但作为一项传热技术,则仍处于幼儿时期。目前大规模理论研究的已趋于下坡,而应用技术的研究正不断上升,近两年热管及热管市场呈现出兴旺形势。交流活动频繁,全球性的热管大会已从每4年一次增加到每

年一次,而在这两年期间差不多每年又有国际性的区域研讨会,新的应用专利也不断出现。热管应用的重点由航天转移到地面,目前国际发展最快的热管技术为微型热管技术~2m,且具有各种形状和尺寸用于冷却电子装置的记本计算机的CPU大功率晶控制板和印刷电路板(PCB)。这些热管的市场目前被及3家大公司所。美国的热管换热器应用近两年呈上升趋势,主男934年生,教授,博士生导师。江苏 市,2第25卷第1 化工机 热管设备则不然,它是二次间壁换热,及热管换热器产品的标准系列正在不断完善这将给大规模推广应用带来极大方

种换热流体也不可能互混,因而并不影响整体换热的效果,亦无需停车检修,这就使高明确的目标,即为工业化服务,因此重点在于开发碳钢水热管换热器。经过20年的努力,我国的热管技术工业化应用已处于国际先进水平。目前,热管技术更好的发挥作用,化工大学正低合金钢碱金属的相容性研究及高温热管发一系列新型热管设备。目前,一个国家级立,这对于未来我国热管技术的研究开发将2热管技术在工业中具有广阔应用前景的迄今为止人们对热管技术本身的重要特点还缺乏深入的理解,在研究开发及推广运用中往往抓不住要点,得不到应有的效果,重大应用前景是基于以下热管的本质特征,热管的二次间壁换热特性是实现安生产追求效率,由于设备事故导致生产停车将会造成很大的损失传统的间壁换热设备只要有一处换热元件损坏,必须停车检修。效率的现代化连续大生产获得了可靠的保证。这些热管特性应用于高炉设备的风口、等重要生产过程中,必将代替传统换热设止工业上换热设备腐蚀及灰尘堵塞的各种工业锅炉,含尘量大的工业余热锅炉以及其他含尘换热设备的堵塞及腐蚀在改用热管换热器后可以防止和避免。在热管技术开发中曾经产生过的一种错误概念,即利用翅片管作为二次换热面,虽然提高了换热效率,但不适应含尘气体的换热,否则将会引起灰尘堵塞致使设备报废,然而在不断的工业实践应用中人们发现翅片管换热并不与积灰堵塞成等号。相反只要求得一个最佳风速不仅不会积灰反而可不断磨刷垢层更新换热表面保持高效换热。在含有的气体换热过程中,可以巧妙地利用调整热管两侧的翅片间距使管壁温度保持在气体结露温度以上,避免因露点腐蚀引起的管壁穿孔和积灰堵塞。这种电站锅炉的空气预热器及高温燃煤热风发热管的均温热及分离式热管技术的完善,将可能解决化学反应器中温度分布不均匀、反应过程偏离最佳反应温度的缺陷、石油裂解中由于管壁温度不均匀而出现的过热分解以及核反应堆安全壳体

下降,有可能实现在温反应设备中实现 化工机

图 硫铁矿制酸所用的热管蒸汽发生工业中可能发挥的作用,可以认为热管技术的研究开发充满了广阔前景,从现在到2010年还有12年的时间,根据目前的开发基础及31适应于高温尘气体的大型热管蒸汽发生器(余热锅炉)[1]高温尘气体蒸汽发生器(余热锅炉)视的问题,典型的这类设备莫过于硫酸工业SO2气体的余热锅炉一125taSO2热管蒸汽发生器已于199611月在我国某厂运转成功1所示其参数特性见1。表 热管蒸汽发生器操作参冷 热SO2进口温度950出口温度压力/M 2 微负 95h 277744N3h1/3以上。32随着精细化学工业的发展,对粉料喷雾干燥技术也提出了更高的要求,在许多450~600甚至更高温度的热风气源,常规的换热设备很难将空气加热到这一温度范围,如采用烟气往往会带入污染物产品质量达不到要求,2为新的热管高温热风发生器(19972月投入运行)的结构示意图,1163kW,操作参数见表2。图 燃煤热风发生器示意25卷1化工机合之一是化学催化反应器最佳温度的无限烟气空CO进口温度SO2转化器及氨合成塔等。在出口温度470现有的这些反应器中,有的已与最佳反应温风量/N3h 43004 60006换热量/ 染的热空气,干燥后的产品含水量可达2%以下产品质量全部达到或超过国际标准。使用少量的NiCr抗高温合金钢作为热管材料可以获得800以上温度的高温热风。如果在2010年有更好的抗高温材料(1300以上)出现,这种换热装置将可代替许33无限近最佳反应温度的热管2010年热管基本特性的最重要应用场

度近得相当好,如SO2转化器,工业上一98%以上;有的则偏离得相当远如氨合成塔13%~17%。尽管温度不是唯一影响因素,但在其他指标得到控制的条件下,温度则将是提高反应转化率的绝对因素,即使对于转化率已很高的化学反应器如SO2转化器3a),使用热管后的前景仍然具有非常大的。众所周知,目前SO2转化大多是采用二次吸收四段转化的方式,由于段间换热器位置在转化器外部,所以管线众多,热损大,占地多,泄多。展望未来,如抗磨损的催化SO2转化反应器(3b)将代替现图 沸腾床SO2热管转化A 在第层中的氧化过程 C 在第2层中的氧化过石油化工生产中往往需要从高温设

生取热器,700左右的催化剂床层中取出热量,0.8MPa蒸汽取热器存在着设备复杂、催化剂输送易磨损 化工机 和循环设备要求高等缺点;内取热器虽然其结构简单和传热效率高但取热难以调节一旦取热管破裂只能停车检修并同时造成大量催化剂泡损既影响系统生产又造成严重的经济损失。如采用热管技术,选择分离式热管既可避免外取热新增设备的麻烦又安如图4所示,分离式热管的加热段置于再生器内需取热的部位,冷却段置于再生器外。此冷却段为一蒸汽发生器,用加热段从床层中取出热量,加热蒸发从汽包来的给水,网。此结构不仅操作简单,无需循环泵,而且即使一组热管失效,极易与系统切断,不会造本设备已在某炼油厂进行了工业化试验研670~710,加热段内表面积热量密度为330kW/m2。其结果表明,热图 再生器内热管式取热

热管等温加热炉管[传统的工业加热炉都是热源(燃烧油或气)加热外管壁,管内走工艺气体或液体,这种间是不可避免的。利用热管的热特性可如图5a所示,热管等温加热炉管由两根同心的内外管组成一个复合管在内、外管壁辐射加热时,同心热管内部的工作介质(液态金属)将由于内外壁温差而形成汽液两相流循环。内管壁将形成等温管壁,其温度将取决于循环的热管介质温度,图5b为沿管长的温度示意,t1为外管壁温度,t2为热管内循环工作介质温度,t3为内管壁温度,t4为管内工艺流体温度。这种热管目前还处于研究阶段,距实用还有一段距离,但从可视化试验看出内部汽液两相流工作得相当好,它的传热功率也比普通热虹吸管高前景是十分乐观的。第25卷第1 化工机 图 热管等温加热炉结束

我国的碳钢水热管及液态金属热管技术在工业应用开发方面,目前处于世界领先2010年热管技术的开发应用,前景充满了希望。但是,工业开发应用毕竟要承担相当的风险,过去的成就首先归功于那些敢于第一个吃螃蟹的企业,今后也还是如此。热管技术的开发和推广,10年内主术人员和决策人,而不只取决于热管技术的广泛,为争取我国2010年热管技术的更参考文,,和热管技术在硫酸工业中应用硫酸工业,996(4)3202并流型热管的研究[]化工大学,996收稿日期99707会议第六届干燥会议结由工学会化学工程干燥专业组主办,锡山市干燥机厂和林产化工研究所()承办的第六届干燥会议于1997年10月14~17日举行。的有国家科委和机械工业部的有关,工学会化学工程施力田和基副及包括专业组成员在内的国内外干燥专家135人。国际干燥学会MvjvmdarAS教授专门发来了贺电。波兰及有6人参加了会议并宣读了。普遍认为本届会议的质量较高,及时反映了国际干燥界的前沿性课题,如过热蒸汽干燥撞击流干燥及脉冲燃烧干燥等十分热门的报告,中还有多篇介绍微波红外声助及能等新技术干燥方法。会议是在热烈而紧张的气氛中进行的,会议决定1999年第七届干燥会议在济南市山东干燥中心举行。第25卷第1 化工机 Srengh,DesEnergyconservatonofaccumuatorsandtherappcatonnghtandchemcandustres.HuZhaoj,GuoHu,YanJunhua(EasChnaUnversyoScenceandTechnology,Shangha,Chna)SunJanhua(NanjChecalIndusryCoLd,Nanchang,Jangx,Chna) Theworkngprncplesoseaaccuulaorswerepresened,andhereconocalecencywasysedwhexaplesIwasconcludedhaheseaaccuulaorswereecenenergyconservaondevcesuableorlghandche

:C50Copressor,FaulDagnosCorrosonresstanceofcooersandppenesofturbnecompressors.SuGang,ZhaoQn(Oxgenn,PanzhhuaIronandSeelGroupCorporaon,Panzhhua,Schuan,Chna)(:CenrugalCopressor,Cooler,Ppelne,Vbraon,CorrosonDouberasnggdeofcontourandsymmetrymasts.FuGusheng(JangxNo2ChecalFerlzern,Xnyu,calndusr Jangx,Ch (4:SeaAccuulaor,Boler,EnergyConsevaon,Applcaon

ng

:ConourandSyeryMass,Hos,Structuremprovementsofqudsodfudzedheatex

Prospectofheatppetechnoogyforyear2010.ZhuangJun,ZhangHong(NanjngUnversyoChecalTechnoloun(XanganUnversy,Xangan,Hunan,Ch (3 gy,Nanjng,Jangsu,Ch (posedbasedonhesrucureolqudsoldludzedheaexchangers,andwosuccessulapplcaonexaplesweregven:FludzedHeaExchanger,Srucureproveen,ApplcaTestdevceforcorrosonandwearofmpeers.WangShuangqun,ZhongZhaopng(SouheasUnversy,Nanjng,Jangsu,Ch (Thesyse,ajorcoponens,allowableesparaeers,andajorcharacerscsoheesdevceorcorrosonandwearohepellersoPFBCCCgasurbneswerepresened:GasTurbne,Ipeller,Corroson,CoaRetroftofaxaseaofyerecycepumps.GuoQ,ChenQng,YouLchen(JlnInsueoChecalTechnology,

TheapplcaonanddevelopenoheappesnChnanyear200weredescrbed,hedevelopenoheappeechnologyaChnaandabroad,andsoeajorapplcaoncharacerscsnndusrywerepresened,soenewheappeequpenhawouldhavebeenaccoplshedandnroducedbyyear200wasoulned:HeaPpeTechnology,HeaPpeSGeneraor,HeaPpeWhHghTeperaureandHeaArGeneraor,HeaPpeChesryReacor,HeaPpeConsanTeperaureHeangFurnacePpeResearchstatusanddeveopmenttrendsofhghsconstanesssteeandhghnckea