摘 要：由于热管具有传导的特性，因此在实际的工业生产活动中，得到广泛的应用。热管换热器也是基于热管热传导性强的这一优点而设计成的。热管换热器所具有的优点有很多，并且将其应用在工业生产中能够有效地提高使用效率。例如在设计的过程中，采用较为简洁的方式，便于热管换热器的安装，不需要进行维修是其最大的优势所在。因此，热管换热器是当前生产活动中最主要的节能设备，我们应该加强对这一设备的应用，从而促进经济的发展，减少对大气的污染。

关键词：锅炉；热管；换热器；应用；改造

在传统的工业生产活动中，热管的使用并不十分显著，但是在长期的发展过程中，热管所具有的热传导性逐渐凸现出来，并且被人们广泛应用在生产活动中，随着时间的发展，由热管所组成的热管换热器更是成为一种显著的节能设备。热管的应用面十分广泛，例如在电力的发展中，锅炉的使用过程中以及在交通、纺织等各行各业中，我们都能够看到热管的身影。加强热管的应用，我们不仅能够获得较高的经济收益，同时也能为减少大气污染作出贡献，因此值得进一步的推广。

1 热管的原理以及特性

热管是由不同的零件组成的一个封闭系统。这些零件包括管壳、吸液芯等。管壳在一般情况下都是由金属构成的，并且在管壳的两端会分别焊接端盖，在其内部也会装有由多孔性物质所组成的管芯，但是应该注意的是，如果热管属于重力式的，那么在其内部就不会存在管芯的设计。将工质注入进管内后，将其进行密封的处理。随着物理变化的发生，会发生热传递的现象，管内的工质会转化为蒸气的形式而被挥发掉，从而将管中的压力移向另一边，增加了另一边的压力，当蒸气与吸热芯表面相接触时，会产生放热的现象，由此循环往复的进行着，工质就是在这一过程中将产生的热量逐渐传导给冷的一段，这就是热管的工作原理。

了解了热管的工作原理后，我们可以总结出热管所具有的特性，也就是具有较高的热传导效率，这也是热管最大的优势所在。因为热管内具有较小的电阻，我们又称热管为超导体。同时，因为热管是封闭的构造，因此在实际的工作中，我们不需要向管中加入工作液，在长时间的使用过程中也不必担心会出现损坏，因为热管具有持久耐用的特点。随着时代的发展，热管不仅仅应用在工业的生产活动中，同时也广泛应用在其他的生产活动中，这是热管的重要发展成果之一。下面，我们以工业生产中的应用为例，进行具体的阐述，使人们更加了解热管的应用，最终为促进社会的发展做出贡献。

2 热管换热器的工业应用实例

2.1 锅炉改造的基本情况

在实际的工作中，热管的应用较为广泛，其中主要还是应用在工业的生产活动中。在这一过程中，我们以某化工公司的粉煤蒸汽锅炉为例，进行具体的分析。该化工公司在进行生产的活动中，长期使用粉煤蒸汽锅炉，已经运行了8年之久。在这一装置中，我们主要采用了列管式换热器对烟道的尾气进行吸热处理，这样有助于空气的进入，起到助燃的效果，使锅炉内的煤炭得到充分的燃烧，从而起到提升锅炉燃烧效率的作用，同时也能有效的降低煤炭的使用量，因此具有一定的推广意义。但是在锅炉运行地过程中，并没有达到完美无缺的地步，其中依然是存在一定的缺陷是需要我们处理的。

首先，通常情况下，锅炉内的温度不能得到有效的提升是造成锅炉燃烧效率不高的主要原因，在达到320℃后，温度就很难得到进一步的提高，所以需要消耗大量的煤炭资源，造成一定的浪费。与此同时，热风的温度也是需要进行严格的控制的，如果热风的温度过低，不仅会造成煤粉在后期无法得到充分的燃烧，同时还会导致达不到指定的着火温度，进而影响到锅炉的运行。

其次，在烟道尾气进行排放的过程中，温度始终难以得到有效的提升也是我们经常遇到的问题，这就会导致热能无法达到正常的使用效率。锅炉在运行的过程中，首先要对成本进行应有的控制，因此提高燃烧效率是必要的举措，充分地使用管道的余热能够将锅炉的运行成本得到有效的降低。在这种情况下，我们就需要对锅炉所产生的余热进行有效的改造，具体的改造方案应该遵循提高热传导效率的原则进行，所以我们采用以下的方案进行改造。

首先将锅炉的尾部进行置换，提高可用的空间，安装热管空气预热器，这一装置的运行主要是为了对烟气的热量进行有效的吸收，以达到降低排放温度的效果。同时，利用热管的优势，将通过热管中的空气进行初级的预热，在将温度进行第一次的提升后，再进行第二次温度的提升，最终达到50℃的效果，这样一来，装置的使用效率就会得到有效的提升，同时也达到了降低成本的目的。

改造后，整体框架保持不变。为适应热管换热器的布置，将原烟道下灰管下移，烟道气排出道和空气风道适当改变并尽量维持原烟道、空气道的特性。热管换热器分4组，采用与水平倾斜13°后并排放置在近空气风道的一侧。在原锅炉基础钢柱上架设横梁以支承热管装置，并适当增加支梁和挡板以固定热管换热器，同时封闭烟气道和空气道。

2.2 改造特点

热管空气预热器中所用热管为普通型、碳钢+水、热虹吸管（重力热管）式。为使热管装置持续高效、经济运行，改造设计时综合考虑了装置的积灰、串风、阻力及使用寿命等问题，具备下列特点。

2.2.1 注意避免露点现象

因为烟道气温度在170℃左右，属于低温余热回收，热管换热器工作时，易出现凝露现象，使换热管腐蚀，导致换热管积灰。为此在改造设计中将每组换热器沿烟气流向分为2个区，通过调节热管表面翅片和翅片间距，使每一区内热管的加热段和冷却段换热面积达到合适比值，以控制热管壁温在工作状态下高于露点，防止产生凝露现象。这样既达到了低温余热回收目的，又避开灰堵现象，从而延长热管装置寿命。

2.2.2 着重解决积灰问题

热管换热器设计不合理容易造成灰堵，一方面影响换热效果，另一方面会增加烟气道阻力，从而相应增加风机功耗。为此，在设计中除采取上述措施避免换热器在露点温度下工作外，适当加大烟气流速，使流速达到8m/s，以便在合适的阻力范围内达到自清灰的目的。此外，采用表面光滑的镍基钎焊翅片热管，也为不积灰创造了有利条件。

2.2.3 保持系统阻力较小

采用全渗层镍基钎焊翅片管热管，管片焊接率100%，管排少，使系统阻力控制在合适范围内。

2.2.4 装置漏风基本为零

冷热介质互窜，不仅增加鼓、引风机功耗，严重时还会影响到锅炉正常运行。因此换热器设计时采用热管全焊接工艺，使之固定在中隔板上，有效地将烟气和空气隔开，彻底解决了换热器工作时两种介质互窜问题。

2.3 应用效果

利用热管进行余热回收改造后，烟气排放温度降至140℃左右，入炉一次热风温度从330℃提高至370℃左右，达到了锅炉燃烧时对风温的要求。与此同时，显著降低了锅炉的煤耗。经测试，针对锅炉燃用热值为20900kJ/kg的本地无烟煤，在额定负荷（75t/h）下运行，吨蒸汽煤耗从260kg下降至240kg，按年运行8000h、燃煤价格160元每吨计算，年经济效益为190万元，投资回收期为0.15年。

3 结束语

由热管元件组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、体积小、安装方便及对其它设备无影响、流体阻力小、不需维修和外加动力、有利于控制露点腐蚀等优点。用碳钢作管壳的热管换热器，一般在一年之内可收回全部投资，使用寿命七年以上。

参考文献

[1]邢振祥，郭会敏，方彬.余热回收的高效节能热管换热器[J].山西能源与节能，2009（1）.

[2]邢振祥，郭会敏，方彬，等.余热回收高效节能热管换热器应用与工作介质的研究[J].应用能源技术，2009（7）.

[3]徐伟，陈思嘉，何燕，等.热管技术在余热回收中的应用研究进展[J].广东化工，2007（2）.