熱管式換熱器在黃磷尾氣余熱回收過程中的廣泛應(yīng)用

1 目前國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)黃磷尾氣利用的現(xiàn)狀

黃磷尾氣的利用目前有三條途徑：一是，采用催化氧化法消除尾氣中的有害成分排空，如云南威麟化工總廠；二是，將尾氣除塵凈化后做為優(yōu)質(zhì)燃料使用，如貴州開陽公司；三是，將凈化提純后的尾氣做為合成甲醇，甲醇甲酯等產(chǎn)品的原料，如摩洛哥的SHAK ITOV公司。

黃磷尾氣中，一氧化碳的濃度在85%以上，完全可以做為優(yōu)質(zhì)燃料來使用。目前，國(guó)內(nèi)黃磷尾氣余熱回收裝置主要以列管換熱器為主，但因其存在熱效率低、壽命短、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因而存在被熱管換熱器逐漸取代的趨勢(shì)。

2 熱管余熱回收系統(tǒng)的工藝流程

從電爐中排出的黃磷尾氣經(jīng)冷凝塔，水洗塔處理后送至 氣柜，再由 氣柜輸送給余熱回收系統(tǒng)。

余熱回收系統(tǒng)是由燃燒爐、熱管蒸發(fā)器、熱管省煤器、汽包、軟水泵、引風(fēng)機(jī)等部件組成。

軟化水經(jīng)熱力除氧后由水泵注入熱管省煤器加熱，然后熱水進(jìn)入汽包。熱管蒸發(fā)器通過上升管和下降管與汽包相連并進(jìn)行自然循環(huán)。熱水在熱管蒸發(fā)器中吸收熱量后變成蒸汽，蒸汽上升至汽包中進(jìn)行汽水分離后送至蒸汽管網(wǎng)。冷卻凈化的黃磷尾氣經(jīng)燃?xì)鈾C(jī)噴入燃燒爐燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過熱管蒸發(fā)器和熱管省煤器與軟水換熱，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

3 系統(tǒng)工作原理

熱管蒸發(fā)器和熱管省煤器是由若干根導(dǎo)熱元件——熱管組合而成?！盁峁苁且粋€(gè)兩端封閉的導(dǎo)熱系統(tǒng)”，根據(jù)換熱過程可將單根熱管分為吸熱段和放熱段兩部分。在本裝置中，熱管垂直布置，吸熱短在下部，放熱段在上部。吸熱段至于高溫?zé)煔馔ǖ纼?nèi)，放熱段插入軟水套管中。當(dāng)高溫?zé)煔獯怪甭舆^熱管的吸熱段時(shí)，管內(nèi)工質(zhì)吸熱汽化并上升至熱管的放熱段；在放熱段汽化的工質(zhì)將熱量傳遞給套管中的軟水并使之汽化，本身則冷凝為液體。水蒸氣沿上升管到達(dá)汽包進(jìn)行汽水分離后送往用戶。

冷凝為液體的工質(zhì)依靠重力回流到熱管下部——吸熱段，重復(fù)上述吸熱汽化和放熱冷凝的過程從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)回收煙氣余熱的目的。

4 裝置的主要特點(diǎn)

本裝置首次用熱管傳熱技術(shù)取代傳統(tǒng)的列管換熱工藝，消除了原裝置的熱應(yīng)力損傷，使設(shè)備壽命延長(zhǎng)至少五年以上。

熱管兩端封閉且內(nèi)部有較高的真空段，又是相變傳熱，所以傳遞的熱量大，速度快，整個(gè)裝置的熱效率可達(dá)到67%。

熱管蒸發(fā)器和熱管省煤器中所有熱管都是單管作業(yè)，相互獨(dú)立，即使單根熱管損壞也不會(huì)造成煙氣和軟水互相混合，整套設(shè)備無需停車處理，減少了維修工作量，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

熱管的吸熱段由于采用了鎳基釬焊技術(shù)，使表面覆蓋了一次致密堅(jiān)固的鎳洛合金膜，提高了熱管抗腐蝕和抗沖刷能力。

調(diào)整熱管上下兩段的換熱面積，就可以調(diào)整熱管的表面溫度，依次可以防止熱管表面結(jié)露粘灰，增加熱阻。

5 設(shè)備的運(yùn)行分析

該裝置在湖北襄樊地區(qū)堯治河化工集團(tuán)公司安裝使用，其實(shí)際運(yùn)行參數(shù)如下：

與設(shè)備參數(shù)比較，該設(shè)備完全符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)，得到了用戶的肯定。

6 結(jié)論

以熱管換熱器取代列管換熱器回收黃磷尾氣余熱的首創(chuàng)實(shí)驗(yàn)是成功的，技術(shù)是成熟的。但如能在黃磷尾氣的凈化階段進(jìn)一步降低氟化氫（HF）的濃度，則煙氣排出溫度還能在降低，整體熱效率還能再提高。