热管技术在荒煤气余热回收上的应用
热管技术在荒煤气余热回收上的应用
热管技术在荒煤气余热回收上的应用一、炼焦荒煤气余热利用技术背景。
1、炼焦荒煤气余热利用技术的必要性。
炼焦化学工业是影响国民经济基础的清洁能源转化的流程工业，是炼焦煤通过干馏、实现焦炭和其关联产品的生产工艺模式，属于典型的能源流程产业。
焦炭生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。
从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950℃〜1050℃红焦带出的显热余热占焦炉支出热的37%，650℃〜750℃焦炉荒煤气带出热（中温佘热）占焦炉支出热的36%，180℃〜230℃焦炉烟道废气带出热(低温余热)占焦炉支出热的16%，炉体表面热损失(低温余热)占焦炉支出热的11%。
炼焦荒煤气余热回收利用的经济效益显著。
理论及实验数据表明，每生产1 吨红焦的高温荒煤气余热回收后至少能产生0. 1吨0. 6兆帕蒸汽，当前，我国年产焦炭约35300万吨，如其荒煤气余热全部得到回收利用，则半至少可回收3530万吨0.6兆帕蒸汽,折合标煤约380万吨，年可减排二氧化碳量993万吨，节能潜力巨大。
为实施清洁生产，持续减少资源及能源消耗、减少污染物的产生与排放，焦化行业已成为国家节能降耗方面重点关注行业，面临着巨大的节能减排压力。
2、我国炼焦荒煤气余热利用技术的进程。
目前，焦化行业传统做法是喷洒大量氨水，使荒煤气温度降低，进入后续煤化工产品回收加工工段。
这样的结果是，荒煤气带出的热量被白白浪费掉，既流失了荒煤气热能，还增加了水资源的消耗。
炼焦荒煤气余热冋收利用技术在我国经历了近30年的研究历程。
上世纪70年代，采用夹套上升管，夹套内冷却水吸收荒煤气所携带的热量而汽化，产生蒸汽，实现热能的回收利用，简称为“焦炉上升管汽化冷却装置”，这一技术曾一度被多家焦化企业釆用，后因上升管的筒体焊缝拉裂、漏水、漏汽等问题，运行几年后基本停用。
后来经过改进，有的企业把冷却水换成了导热油，导热油与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油用于煤焦油蒸馏、干燥入炉煤、蒸氨等。
热管在工业废热和余热回收中的应用
能源是人类社会存在与发展的物质基础,过去200多年建立在煤炭、石油和天燃气等化石燃料基础上的能源体系，极大地推动了人类社会的发展。
然而随着化石燃料的大量消耗，能源危机逐渐显现出来，同时也带来了严重的环境问题，如酸雨、温室效应等。
解决能源危机的方式有两个：第一是开发新能源，如太阳能、风能、潮汐能、核能等等；第二是研发和实施节能减排技术。
但是由于新能源的大规模使用往往收到种种客观因素的限制，导致经济效益很难得到大幅度提高，与此同时节能减排就显得尤为重要。
有效地利用工业生产过程中的废热和余热不失为合理利用能源、达到节能减排的好途径，大量专家和学者对此进行了深入的探讨和研究，这对于环境保护也有相当重要的积极意义。
据相关部门统计，我国的能源利用率很低，仅能达到30%左右。
各主要工业部门如钢铁、化工、纺织、造纸等行业的余热资源占其消耗的总能源的平均比例达到了7.3%，而余热资源回收率仅为34.9%[1]。
就钢铁行业而言，我国钢铁行业的余热资源利用率为25.8%，其中高温余热回收较多，为44.4%，低温余热回收率还不如1%[2]。
综上所述，余热利用方面具有极大的潜力。
传统换热器在余热废热回收中有很多应用，比如电厂锅炉烟道里的空气预热器和省煤器，但其效率低下，设备庞大，并且因为严重的腐蚀及堵灰等问题常常造成维修或更换费用很高。
余热回收设备工作性能的优劣直接影响着整个装置的综合性能。
苏州某钢铁厂小型轧钢加热炉利用热值为3780KJ/m3的高炉煤气作燃料时，普通换热器只能将空气预热到160℃，其理论燃烧温度仅能达到1430℃，采用低压涡流式直焰烧嘴生产时，炉温仅有1100℃，钢温为1050℃.但若利用性能较好的换热器，将空气预热至650℃，煤气预热到350℃，则其理论燃烧温度可有1430℃提高到1789℃，炉温可提高到1341℃，钢坯热耗由3266降到1424KJ/Kg，炉子的热效率可由25%提高到56%[3]。
热管是人们所熟知的最有效的传热元件之一，它可以将大量热量通过其很小的截面积进行传递。
热管换热器在烟道气余热回收中的应用_刘纪福
热水器遇到的主要危险是露点腐蚀,因其壁温
太低;而热管余热锅炉遇到的主要问题是传热
温差过低,管子根数过多,使其经济性和投资回
收年限加长;而热管空气预热器基本上能满足
各项要求。所以,对于低温烟气的余热回收,采
范围内工作,这就要求相应改变热管的工质,遗
憾的是,在200一500℃的温度范围内,除了水
之外,目前尚没有非常理想的工质可供大规模
地选用。这还是一个正在研究的课题。
3.露点腐蚀在烟道气中总会含有一定量
的硫酸蒸气,当热管的表面温度低于硫酸蒸气
的露点时,硫酸蒸气将在壁面上凝结成液体(硫
酸)而形成对壁面的腐蚀。称为露点腐蚀。露
现冷热流体的纯逆向流动,而一般的预热器则
不能。
(3)结构紧凑。金属消耗量少,占地面积
小o
(钓热管换热器的传热元件具有单根可拆
换性。
(5)热管换热器具有较高的抗露点腐蚀能
力。
(6)热管换热器中的冷热流体都是管外换
热,便于清理和维护。
热管换热器在烟道气余热回收中的应用主
要有三种:
最最高管内温度度3邪℃℃190℃℃210℃℃
月月曰启口合目J民J‘‘140℃℃110℃℃190七七,,曰.一、】旧月又,卒卒卒卒卒
管管壁沮度度度度度
换换热器型式式气一气气气一液液气~汽汽
(((((空气预热器)))(热水器)))(余热锅护)))
冷冷流体进出口口空气气水水蒸气气
温温度度0℃一250℃℃0℃一100℃℃250℃(40巴)))
传传热温差差420℃℃500℃℃29000
热热管根数数12000800012000
热管在锅炉烟气余热回收中的节能应用
热管在锅炉烟气余热回收中的节能应用
余热回收再利用，是将生产过程中排出的具有高于环境温度的物质所带有的热能，通过热管热回收装置进行回收并加以利用。
当高温烟气经过排烟入口进入换热设备中，热管中的工质受热发生相变变为气态，将烟气中的热量带走，同时烟气温度降低，工质在压力差作用下从蒸发端到冷凝端；当气态工质到达冷凝端后，释放热量再变成液态，在重力作用下回流到蒸发端，如此往复，就完成了热量的传递。
热管因为具有热流密度可变性，从而能够以较大的传热面积输入流量、以较小的冷却面输出热量，在热传递的过程中比较高效灵活。
热管在锅炉烟气余热回收中的节能应用主要体现在以下几个方面：
1. 高效吸收烟气余热：热管是一种高效传热元件，能够快速吸收烟气的余热，使烟气的温度降低，从而减少燃料的消耗。
2. 烟气处理：热管可以有效地处理烟气，降低烟气的排放温度和烟气中的有害物质，符合环保要求。
3. 节能改造：热管技术可以用于锅炉的节能改造，提高锅炉的热效率，减少能源的浪费。
4. 自动控制：热管回收系统可以与锅炉控制系统相结合，实现自动控制，保证锅炉的正常运行和能源的有效利用。
5. 减少环境污染：热管技术可以有效地气中的余热，减少能源的浪费和废气的排放，降低环境污染。
总的来说，热管在锅炉烟气余热回收中的应用，能够提高锅炉的热效率，减少能源的浪费和废气的排放，实现节能减排的目标，符合环保要求和社会经济发展的需要。
热管及其换热器在烟气余热回收中的应用_王斌斌
利用热管能够方便地在热源与冷源间实现热传递， 把 若干支路热管组装成一体，中间用隔板把热管的蒸发段 和凝结段隔开，形成了冷、热介质的流道，把热源中的 热量源源不断地传给冷源，这种热管元件的组装体就是 热管换热器。 典型的热管换热器，其外形一般为长方体，主要部 件为热管管束、外壳、隔板。热管的蒸发段和凝结段被
2 2.1
热管换热器的结构和基本特性 热管换热器的结构 热管换热器是常见的结构，如图 2 所示。
图2
热管换热器结构图
严格， 冷热流体不能相互污染的情况下进行热交换时， 热 管换热器自然是理想的换热设备。 (4) 热管换热器有较高的防积灰堵灰能力：热管是烟 气在管外壁流动横掠换热，烟气的扰动性加强。再加上 热管壁温高，管壁壁温高，管外始终呈干燥状态，因此， 也就不会结焦不易粘附烟灰， 因而它就能有效地防止堵塞。 (5) 热管换热器有较高的抗低温腐蚀能力：烟气进入 低温受热面后，其中的水蒸汽可能由于烟温降低或在接 触温度较低的受热面时发生凝结。烟气中水蒸汽开始凝
1＝ 1
ln
1
1 1 1 1
式中： 为烟气的放热量： ＝
38
加热设备
结的温度称为水露点。水露点一般比较低，所以一般不 易在低温受热面发生结露，但如果凝结时可能使受热面 金属产生氧腐蚀。 当燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成二氧化硫，其中 一部分会进一步氧化成三氧化硫。三氧化硫与烟气中水 蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为 酸露点。它比水露点要高很多。烟气中三氧化硫含量愈 多，酸露点就愈高。烟气中硫酸蒸汽本身对受热面的工 作影响不大。但当它在壁温低于酸露点的受热面上凝结 下来时，就会对受热面金属产生严重腐蚀作用。这种由 于金属壁低于酸露点而引起的腐蚀称为低温腐蚀。强烈 的低温腐蚀通常发生在低温级空气预热器中空气和烟气 温度最低的区域。烟气对受热面低温腐蚀常用酸露点的 高低来表示。露点愈高，腐蚀范围愈广，腐蚀也愈严重。 其腐蚀速度与金属壁面温度有很大关系，如图 3 所示。 由图 3 可见，随着金属壁面温度的降低，出现了两 个严重腐蚀区和两个相对安全区。对于一定的煤种及运 行方式，腐蚀曲线也是一定的。对于一般的管式空气预 热器采用诸如提高排烟温度和热风再循环以及暖风机提 高入口风温等措施，可以避开第一个严重腐蚀区，但是， 第一个严重腐蚀区是难以避免的。而对于热管空气预热 器，在设计中，可根据锅炉工况特点调整热管加热段和 冷凝段的长度，以及调整低温处热管冷、热两段翅片的 间距、数量等办法来调整烟气侧与空气侧的热阻比，从 而达到控制热管壁温。使烟气侧壁温高于运行工况酸露 点温度，而避开硫酸蒸汽的结露。 所以 ＝ 式中：
热管技术在余热回收上的应用
双良节能系统股份有限公司换热器事业部
双良节能系统股份有限公司换热器事业部
热管用途 热管
余热回收
保持温度
均
温
热管冷热两端都可 热管具有单向传热 以进行强化传热处 能力，可让物体保 理，比普通高效管 持一定温度。青藏 式换热器具有更大 高原铁路就应用了 的传热系数，往往 热管技术保持冻土 用于余热回收领域。 温度。
维护方便。模块化设计，在不影响生 产的情况下可更换热管。
双良节能系统股份有限公司换热器事业部
焦炉废气余热回收效益简单分析
以年产90万吨焦炭二联并列焦炉为例，烟气流量 220000Nm3/h，烟气温度250℃计算，效益收入如下：
已知： 蒸汽产量： 年生产时间： 煤气锅炉燃料消耗量： 煤气价格： 软水价格： 工业用电价格： 那么： 蒸汽总产量： 节约煤气量： 节约煤气效益： 煤气锅炉折旧： 总收益： 软水支出费用： 电费支出费用： 毛收益： 系统投资回收期： 11×7000＝77000t 163×77000＝12551000m3 12551000×1÷10000＝1255.1万元/年 15万元/年 1255.1+15＝1270.1万元/年 11×10×7000＝77万元/年 200kW×7000×0.8＝112万元/年 1270.1-77-112＝1081.1万元/年 ＜2年 11t/h， 7000h 163m3/(t· h) 3 1元/m 软水10元/t 0.8元/度
双良节能系统股份有限公司换热器事业部
90万吨/年焦炉废气余热回收系统基本参数
焦炉产量 燃料 烟气 流量 温度 阻力 蒸汽 压力 产量 设备主体尺寸 设备主体重量 0.6MPa 11t/h 长9.4m×宽4m×高9m 174t 220000Nm3/h 进250℃，出162℃ 1100Pa 90万吨/年×2 焦炉自产煤气
热管在余热资源回收再利用中的作用
热管在余热资源回收再利用中的作用根据定义，余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。
它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。
余热回收利用是指将工业过程中产生的余热，通过一定的技术再次回收并重新利用。
余热回收的过程，其实也是将原本要排放到大气中的热能进行再次集成的过程。
通过余热回收再利用，可达到降低能源成本投入、减少碳排放，提高能源效率，增加对环境的保护。
1、余热的产生：在工业领域，余热资源是非常常见也是浪费严重的一种热资源。
余热的产生是伴随生产工序的进行而产生的，如烘干工序，在对物料进行烘干时，要将新空气进行加热到合适的温度后进行烘干。
在烘干过程中，物料中的湿气蒸发出来，空气含湿量增加，而新风的相对湿度较低，为保持烘干炉内空气的湿度，需要时时保持新风的进入。
有进入就要有排出，排出的空气温度要高与外界，如不加以回收利用，那这部分热能就白白的浪费了。
2、余热的回收要求：余热产生的形式其实是有很多的，如高温烟气、蒸汽、固体废热、液体废热等，产生的形式不同，在对余热进行回收时所使用的设备、技术也不同。
如当烟气中含尘量过大或具有腐蚀性物质时，就对余热回收技术和设备有了一定的要求，既要保障设备的正常运转，也要保障设备的使用寿命。
3、余热回收后的用途：余热回收后，可直接用于工序生产中，也可以用于生活中。
如在生产工序中，回收的余热可用于新风的预热，可以降低能源成本的投入；在生活中，回收的余热可用于暖气供暖、热水等使用中；可根据实际情况来使用。
热管技术，近几年来发展迅速，以热管技术为核心而制作的热管换热器，在诸多领域的余热回收中得到应用。
热管其内部为真空状态并充满工作介质。
在热管的两端，受热的一端为蒸发端，受冷的一端为冷凝端。
在工作时，当热管的一端与热流体接触（即蒸发端），管内工作介质吸热蒸发后，沿管流向冷凝端，蒸汽状态的工作介质在冷凝端遇冷放热，凝结为液体状态后，在管芯毛细作用下，回落到蒸发端。
热管式锅炉在烟气余热回收中的应用分析
热管式锅炉在烟气余热回收中的应用分析摘要：热管具有体积小，重量轻便，传热系数高，无运动部件，结构简单和维修容易等优点，在锅炉烟气回收中提高了锅炉热效率，降低了排烟温度等效果，从而降低了燃料的消耗，获得了一定经济效益和环境效益。
本文分析了焦炭生产过程中的烟气余热，介绍了热管式锅炉技术原理和特点及适用性。
采用热管式锅炉回收焦炉烟气和锅炉烟气余热，前者可生产0.8 MPa 饱和蒸汽8.7 t/h ，后者可生产0.23 MPa饱和蒸汽3.45 t/h 每年可增收1100万元。
关键词：热管式锅炉；烟气；余热回收引言热管式锅炉是一种高效率的低品位热能回收装置，可用于回收这些烟气余热，副产低压饱和蒸汽。
采用热管式锅炉对烟气余热实施回收后，将回收的低压蒸汽并入同压力的蒸汽管网，补充化工生产系统用汽，具有明显的节能和经济效益，同时也减少了废热、烟尘等大气污染物的排放。
对于建设资源节约型社会和能源的节约集约利用具有较为积极的意义。
1.锅炉烟气余热回收的意义所谓余热，既可燃物料和一次能源在转换过程后的产物，是在燃料燃烧过程中发出的热量在完成特定过程后所剩下的热量，属于二次能源。
首先，当前社会形势下，以煤炭、石油等主要燃料原料为代表的能源产品价格基于各种因素的影响一路走高；其次，随着人类社会的不断发展，能源消费的数量也在持续增大；再者，当前条件下，人们在能源开发利用过程中由于限于技术水平、装备设备等原因，相对利用效率较低，同时，在燃料、动力利用过程中产生的大量余热资源被严重浪费。
基于此现状，努力探索余热资源的合理回收利用，全面提高能源的利用率成了全社会重点关注的问题。
我们日常生活中被经常利用的燃料最为常见的就是煤炭，众所周知，煤炭在燃烧过程中会产生大量的二氧化硫、氮氧化物及烟尘等有毒有害气体和固体粉尘，这些物质是造成大气环境污染的元凶，也是近几年来雾霾天气的主要原因，对人民群众的日常生产生活以及身体健康造成了极大的危害，据权威资料统计，我国每年烟气排放总量和二氧化硫排放总量特别巨大并成逐年递增趋势，这其中锅炉排放占较大比例。
热管空气预热器在余热回收中的节能应用
热管空气预热器在余热回收中的节能应用
热管空气预热器在余热回收中的节能应用
热管是依靠工质的相变来传热的一种人工构件，在平时使用时很少使用单根的热管来作业，通常是使用由数根热管组成的热管换热器来为企业节能。
这样组成的热管换热器具有结构紧凑、抗腐蚀、耐用、安装便捷、检修方便等特点，因其高效的传热效率，在热能回收和再利用领域应用日益广泛。
在工业领域，热管换热器常被作为空气预热器（简称空预器）来使用。
空预器一般用于锅炉系统中，用来传导烟气中含有的热能的一种装置，在使用过程中能提高锅炉系统的热交换性能。
当热管换热器作为空预器使用时，因其较高的传热性能而被广泛应用。
具体应用场景：将热管空预器安装在排烟管道末端，当烟气经过热管空预器时，烟气中含有的热量，通过热管内含有的工质的蒸发和冷凝来传递热量，这部分热量可加热助燃空气，以此来降低燃料的消耗，提高热量的使用效率；回收的这部分热量也可用于其他工序，也能用于生活中。
传统的空预器常见的问题就是出现堵灰，而热管空预器在工作时，烟气是在管外进行，有利于除灰；通过巧妙的设计，也能有效避开露点腐蚀，可避免由腐蚀物质形成的堵灰。
地兴专注中低温热管十余年，在热管系列产品上的开发和利用方面积累了丰富的经验；公司有专业的设计技术人员，可为用户量身打造节能换热器。
热管技术在余热回收工程中的应用
热管技术在余热回收工程中的应用1、热管在热能工程中的关键技术1.1均温技术主要是利用热管的等温性，将一个温度各处不相等的温度场变为一个温度各处都均匀的温度场。
1.2汇源分隔技术通过使用热管将热源和冷源完全分隔开，从而完成热交换，并且分割距离的长短可以根据现场需要以及热管的性能进行决定，短则几十厘米，长则100m不等。
在进行连续生产的项目中利用汇源分割技术意义非凡。
1.3交变热流密度通过使用热管既可以实现在小面积输入热量，大面积输出热量，还可以实现大面积内输入热量，小面积输出热量。
这样能够有效进行单位加热传热面积与单位冷却传热面积进行热流量的变换。
交变热流密度在工程项目中有着非常重要的用途，如通过控制管壁温度预防露点腐蚀。
1.4热控制技术通过使用热阻能够变化的可变导热管进行传热控制，这样可以有效控制温度。
通常情况下，利用热控制技术可以有效控制热源与冷源的温度。
1.5单向导热技术在重力热管的理论下，可以实现热管的单向导热，此时的热管就是一个单项导热的零部件。
单项导热技术通常可以使用在太阳能工程和冻土永冻工程等工程项目上。
1.6旋流传热技术通过转动产生的离心力可以实现热管内的工作液体从冷凝段回流到蒸发段，或者依靠工作液体的位差实现回流。
通常情况下，旋转传热技术可以用在高速钻头、电机轴等高速回转轴件等工程项目上。
1.7微型热管技术微型热管与普通热管最大的不同在于微型热管的毛细力是存在于蒸汽通道旁边液缝弯月面供给的，而不是吸液芯产生的。
微型热管技术通常在半导体芯片、手提电脑的CPU散热、集成电路等工程项目。
1.8高温热管技术高温热管内部的工作液体主要是液态金属，在工作状态下，金属造成的饱和蒸汽压相对较低，从而不会给高温下的热管制造高压。
高温热管通常应用在核工程、高温热风炉、赤热体取热、太阳能电站等工程项目。
2、热管技术在热能工程中的应用2.1热管技术在航空航天上的应用在航空航天工业中，各类航天器都面临着一个共同的难题，那就是航天器正对着太阳的部位温度特别高，而背对太阳的一侧温度又特别低，由于无法通过空气的对流完成气温的调节，因此这就导致两部分的温差高达300多摄氏度。
荒煤气带出热的回收和利用技术
CDQ
□荒煤气带出热约占36％——正在开发 □焦炉烟道废气带出热约占17％——煤调湿 □炉体表面热损失约占10％——加强保温
1. 研发荒煤气带出热的回收和利用
1.1 回收焦炉荒煤气带出热 从炭化室经上升管逸出的650℃～700℃荒煤气带
出热占焦炉总热量36％。
冷却水
喷洒氨水
22～35℃
82～85℃
器初 步 冷 却
传统的焦炉煤气冷却工艺
现在正研发用导热油夹套管、热管、锅炉、特殊水套 管和半导体温差发电技术回收荒煤气带出热。
济钢曾用5个上升管做导热油夹套管回收热量的试验。 即将上升管做成夹套管，导热油通过夹套管与荒煤气间 接换热，被加热的高温导热油可以去蒸氨、去煤焦油蒸 馏、去干燥入炉煤等。
其不足是：不回收COG里的焦油、粗苯等副产品， 等于失去许多宝贵的难以替代的化学物质；焦炉每个 炭化室至少有一个上升管，而且管内荒煤气量波动， 压力很低，把它们逐一或分组改造成在高温下工作的 重整炉，无论从技术上还是从经济上实施起来都有一 定难度。
日本煤炭能源中心（简称JCOAL）在焦炉旁安装 一个COG重整装置，在1200～1250℃高温下对 COG进行重整，生成合成气。目前已在日本三井矿 山焦化厂的焦炉间台进行了一孔炭化室无催化转化 技术实验，正在建设三孔炭化室试验装置。
祝公司兴旺发达
谢谢
无催化焦炉煤气转化技术概要
1孔小试装置的设置位置
1孔小试装置的流程图
1孔小试装置的外观
1孔小试装置的外观
无催化高温COG转化技术的经济性评价
研究结果：
1.3 荒煤气带出热用于加热和制冷
将焦化厂初冷器第一段65℃高温冷却水用于采暖， 已经普遍应用，高温冷却水热量实际就是荒煤气带 出热的一部分。
热管技术发展及其在工业和生活余热回收中的应用
热管技术发展及其在工业和生活余热回收中的应用0.概述热管是一种新型高效的传热元件。
热管技术近年来在工程中的应用日益普及，不仅在余热回收、节能方面取得了显著效果，而且在传统的传热传质设备更新及电子元器件冷却等方面显示出了强大的生命力。
余能是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。
热管作为高效传热技术之一，在节能降耗、余热回收中发挥了重要作用。
本文在对热管的发展及其原理进行简要阐述后，将就热管技术在工业和生活余热回收中的应用进行深一步的讨论。
1.热管技术概述1.1热管技术的产生及发展热管的原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R.S.Gaugler于1944年发表的专利中提出的[1]。
由于没有实践效果的支持，以及当时处于战争历史背景下，这个设计并没有被通用发动机公司所采纳应用。
到六十年代初，随着航天事业的发展，向传热传质学提出了新的要求，热管又应时而生。
1964年，美国Los Alamos科学实验室的G.M.Grover等人重新独立发明了类似于Gaugler所提出的传热装置，并进行了性能测试实验，正式将此传热元件命名为“Heat Pipe”。
热管技术从此开始得到快速发展。
1965年，Cotter首次提出了较完整的热管理论[2]，为以后的热管理论的研究工作奠定了基础。
1967年，一根不锈钢-水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功[3]。
1984年，Cotter较完整的题材出了微型热管的理论及展望[4]，为微型热管的研究与应用奠定了理论基础。
七十年代初我国一些高等院校和研究机构开始对热管技术进行探索和研究。
至八十年代，我国的热管技术工业化应用的开发研究发展迅速，学术交流活动也十分活跃。
2006年，我国将该技术[5]成功应用于青藏铁路冻土路基的加固并取得了良好的效果。
随着科学技术水平的不断提高，热管研究和应用的领域也将不断拓展。
1.2热管技术的传热方式和机理[6]热管的基本工作原理和结构如图1-1所示。
热管技术在余热回收应用中的发展_徐伟
石油和化工节能2007年第5期 ・11・节能技术 热管技术在余热回收应用中的发展 徐伟何燕（广州市白云山化学制药厂广东广州510515）陈思嘉黄伦达（广东省标准化研究院广东广州510220）摘要本文简要介绍了热管的类型、组成与特点，并详细分析了热管技术在余热回收中的应用研究进展及热管换热器在余热回收应用中的优越性。
关键词 热管技术 余热回收 热管换热器 节能 近年来，随着热管技术研究的不断成熟与深入，特别是中温热管与高温热管应用领域的扩大，热管技术已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。
我国是一个发展中国家，能源的综合利用水平较低。
合理有序的利用现有能源，和谐的与环境相处是我国节能技术发展的目标。
近年来，我国举办了多次国际热管会议，并对热管技术在节能与能源的合理利用方面，进行了深入的研究和广泛的应用。
工业生产中的余热得不到合理利用这一问题一直以来都是困惑工业的一个普遍问题。
热管技术在工业中的推广与普及，在一定程度上解决了如何合理回收利用不同品位的余热资源这一问题，并且给出了一种高效的传热方法，解决了常规换热器无法解决的传热难题。
1 热管的类型、组成与特点热管是一种具有极高热导的装置，根据热管的使用温度，可将热管分为低温热管（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ），中温热管（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ）和高温热管（ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｅａｔ ｐｉｐｅ）。
它们的工作温度范围依次为－７３℃以下，－７３～２７７℃和２７７℃以上。
其中，以中、高温热管在工业中的应用最为深入。
一般来讲，热管主要由管芯、管壳和工质组成。
如图１所示，沿纵向由蒸发段及冷凝段组成，可根据外部的几何形状要求，加入一段绝热段把蒸发段与冷凝段隔开。
管芯与工质是组成热管的最重要的两个部分。
管芯一方面把工质液体分布到整个蒸发段和冷凝段，另一方面提供冷凝液回流的方式和动力。
传统的热管研究常常根据热虹吸管的原理研究重力热管，而没有什么特殊的管芯，只是对于管的内部进行一些清洗或是氧化处理。
热管技术在余热回收中的作用
热管技术在余热回收中的作用一、我国余热资源的现状余热是指能利用而未被利用的热能，余热回收就是将浪费的热能回收利用，提高能源利用率，降低生产成本，保护环境。
它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。
根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。
二、热管简介：热管是一种具有特高导热性能的新颖传热元件。
热管起源于二十世纪六十年代的美国，1967年一根不锈钢——水热管首次被送入地球卫星轨道并运行成功，热管理论一经提出就得到了各国科学家的高度重视，并展开了大量的研究工作，使得热管技术得以很快发展。
热管技术开始主要用于航天航空领域，我国自二十世纪70年代开始对热管进行研究，自80年代以来相继开发了热管气-气换热器、热管气-水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品，使得热管在建材工业、冶金工业、化工及石油化工、动力工程、纺织工业、玻璃工业、电子电器工程等领域内得到广泛的应用。
三、热管的工作原理及特点1、工作原理热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.3×（10-1～10-4）Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。
管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段。
（参见下工作原理图）热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件,具有超常的热活性和热敏感性，遇热而吸，遇冷而放。
2、基本特性2.1超强的导热性：导热速度快、强度大、效率高，导热速度可达到音速。
2.2良好的等温性：良好的等温性使热管在很小的温差下，传递很大的热通量，传热阻力小。
2.3热流密度可变性：热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量。
荒煤气余热利用技术
荒煤气余热利用技术
荒煤气余热利用技术是指将炼焦过程中产生的煤焦炉烟气中的余热进行回收利用的技术，以提高煤焦炉热能利用效率，减少能源浪费，降低环境污染。
常见的荒煤气余热利用技术包括以下几种：
1. 余热锅炉：将炼焦过程中产生的煤焦炉烟气经过燃烧和换热，转化为高温高压的蒸汽，用于发电、供热或工业生产等用途。
2. 烟气热回收器：通过在煤焦炉烟气道中设置热回收器，将烟气中的余热传递给炉料，提高煤焦炉炉料的温度，降低燃料消耗，同时减少大气污染物的排放。
3. 热管技术：利用热管将煤焦炉烟气中的高温热能传递给工艺过程中需要加热的介质，实现热能的高效利用和能源节约。
4. 烟气热泵：利用烟气中的低温热量驱动热泵循环，将低温热能提升到高温高压，用于供热、发电或工业生产等用途。
5. 燃气轮机发电：将煤焦炉烟气中的余热转化为燃料气，在燃气轮机中燃烧，发电并利用燃气轮机发电系统中的余热，如汽轮机的排烟余热来提供供热。
通过荒煤气余热利用技术，不仅可以提高能源利用效率，减少环境污染，还能降低企业的生产成本和能源消耗，具有较高的经济和环境效益。
热管换热器在锅炉烟气回收中的应用案例
热管换热器在锅炉烟气回收中的应用工业燃油、燃气、燃煤锅炉设计制造时，为了防止锅炉尾部受热面腐蚀和堵灰，标准状态排烟温度一般不低于180℃，最高可达250℃，高温烟气排放不但造成大量热能浪费，同时也污染环境。
热管余热回收器可将烟气热量回收，回收的热量根据需要加热水用作锅炉补水和生活用水，或加热空气用作锅炉助燃风或干燥物料。
节省燃料费用，降低生产成本，减少废气排放，节能环保一举两得。
改造投资3～10个月回收，经济效益显著。
一、RYRHS-A型热管余热回收器（气-水）RYRHS-A型热管余热回收器是燃煤、油、气锅炉专用设备，安装在锅炉烟口，回收烟气余热加热生活用水或锅炉补水。
其构造如图所示：下部是烟道，上部为水箱，中间有隔板。
顶部有安全阀、压力表、温度表接口，水箱有进出水和排污口。
工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷热管下端，热管吸热后将热量导至上端，热管上端放热将水加热。
为了防止堵灰和腐蚀，余热回收器出口烟气温度一般控制在露点以上，即燃油、燃煤锅炉排烟温度≮130℃，燃气锅炉排烟温度≮100℃，节约燃料4～18％。
二、RYRHS-B型热管余热回收器（气-气）RYRHS-B型热管余热回收器是燃油、煤、气锅炉专用设备，安装在锅炉烟口或烟道中，将烟气余热回收后加热空气，热风可用作锅炉助燃和干燥物料。
其构造如图所示：四周管箱，中间隔板将两侧通道隔开，热管为全翅片管，单根热管可更换。
工作时，高温烟气从左侧通道向上流动冲刷热管，此时热管吸热，烟气放热温度下降。
热管将吸收的热量导致右端，冷空气从右侧通道向下逆向冲刷热管，此时热管放热，空气吸热温度升高。
余热回收器出口烟气温度不低于露点。
三、热管余热回收装置的性能特点1. 安装方便：余热回收装置的安装不需要对原锅炉或工业窑炉进行改动。
2. 安全可靠：超导热管等温性能好，导热时产生自振不产生圬垢和通风阻力，始终保持良好的传热效率，不影响锅炉或窑炉的工作。
3. 使用寿命长：超导热管余热回收装置使用寿命10年以上，单根热管可拆卸更换，维护简单成本低。
焦炉上升管荒煤气余热回收利用的相关技术分析
圆园20年第7期焦炉荒煤气是一种具有很大回收和利用价值的炼焦生产副产品,其成分中不仅包含有焦油、粗苯等化工产品可供回收,而且还具有很高的热能。
炼焦生产中约有70%的热量被成熟焦炭和高温荒煤气带走,而其中荒煤气所含有的热能与红焦显热基本相当,由此可见高温荒煤气热量之高。
目前,炼焦生产中对于红焦显热可通过干熄焦技术进行回收利用,其应用已非常广泛,但对于荒煤气余热的回收利用却相对较少。
目前,很多国内焦化企业都采用氨水喷洒的方式来吸收荒煤气热量并给集气管降温,而这部分热量则被循环氨水系统带走后白白浪费了。
随着炼焦热能回收技术的发展,上升管荒煤气余热回收的相关技术也已趋于成熟,在当前倡导节能减排和高质量发展的形势下,为了实现对能源的高效利用,各焦化企业纷纷开始加强对荒煤气余热回收相关技术的研究和应用。
邯钢公司焦化厂通过采用换热器的方式实现了对上升管荒煤气余热的回收利用,为企业带来了良好的经济效益和环境效益。
本文对焦炉上升管荒煤气余热回收利用的好处以及相关技术的应用进行了分析。
一、上升管荒煤气余热回收的好处在焦炭高温干馏过程中,其热量损失主要来自于红焦显热、荒煤气余热、烟道废气热、焦炉炉体表面散热这几部分。
其中红焦显热、荒煤气余热是热量损失的主要部分,两者同属高温余热,分别占到了炼焦过程中热量损失的37%和36%,具有可观的回收利用价值。
红焦显热主要通过干熄焦进行回收,而荒煤气余热主要通过余热锅炉进行回收。
上升管荒煤气余热回收的好处主要有以下几点:1.促进能源高效利用。
碳化室焦炭在高温干馏下产生的荒煤气,由上升管逸出,经集气管送至化产鼓冷工段。
上升管荒煤气余热所携带的热量最多可达到焦炉输出总热量的近40%,与红焦显热基本相当,如果不加以回收利用显然是比较大的能源浪费。
通过在上升管设置余热回收装置,可使大部分荒煤气余热热量得到回收利用,产生的蒸汽可送至蒸汽管网用于工业生产和冬季取暖。
理论数据和相关的试验数据表明,按照50%的回收率计算,每生产1吨成熟焦炭,上升管荒煤气余热回收后至少能产生0.1吨0.8MPa 的饱和蒸汽。
临涣焦化有限公司焦炉上升管荒煤气余热利用方案
临涣焦化有限公司焦炉上升管荒煤气余热利用方案发表时间：2018-10-29T12:52:39.063Z 来源：《建筑细部》2018年第7期作者：刘晓勇[导读]思安新能源股份有限公司陕西西安 710065一、炼焦过程中热量损失及余热回收利用情况炼焦生产是典型的能源再加工和热能的再回收利用过程，焦炭和炼焦煤气是其主要的能源产品。
在焦炭生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。
从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950℃～1050℃红焦带出的显热（高温余热）占焦炉支出热的37％，650℃～750℃焦炉荒煤气带出热（中温余热）占焦炉支出热的36％，180℃～230℃焦炉烟道废气带出热（低温余热）占焦炉支出热的16％，炉体表面热损失（低温余热）占焦炉支出热的11％。
在占焦炉支出热最多的两项中，对焦炭带出的显热．目前已有成熟的干熄焦装置回收并发电，而对焦化荒煤气带出的显热，虽然从上世纪70年代末期国内就开始回收尝试，但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。
二、目前焦炉荒煤气回收利用技术方案情况目前世界焦化业传统的方法是喷洒大量70℃～75℃的循环氨水，循环氨水吸热而大量蒸发，使荒煤气温度得以降低，进入后序煤化工产品回收加工工段。
这样荒煤气带出的热量被白白浪费掉，既流失了荒煤气热能，还增加了水资源的消耗。
荒煤气带出显热的回收，对焦化厂节能降耗、提高经济具有非常重要的作用。
因此，各种焦炉上升管余热回收利用技术先后尝试应用于工程案列中。
该装置在生产过程中应注意以下问题及具有的优势：（a）在荒煤气温度不低于500℃的情况下回收其余热，若保持上升管内表面光滑，是能够避免焦油析出粘附在壁面并发生结焦反应的；（b）在回收荒煤气余热过程中，在结焦后期或延迟推焦时，荒煤气生成量减少，温度较低，为了避免管壁温度过低导致焦油蒸汽受冷析出发生结焦反应，需适当降低换热工质氮气流量，控制换热后荒煤气温度不低于450℃左右；（c）采用氮气作为工质来回收荒煤气余热，具有较高的工艺灵活性和安全性：产生的高温氮气，不仅可以使用余热锅炉来产生蒸汽供生产工艺使用，也可以用作干熄焦或者煤调湿的部分热源；若设备在运行中发生泄漏导致氮气进入上升管，将会会进入集气管排出，不会影响下部炭化室的正常工作。
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热管技术在荒煤气余热回收上的应用一、炼焦荒煤气余热利用技术背景。
1、炼焦荒煤气余热利用技术的必要性。
炼焦化学工业是影响国民经济基础的清洁能源转化的流程工业，是炼焦煤通过干馏、实现焦炭和其关联产品的生产工艺模式，属于典型的能源流程产业。
焦炭生产过程中，配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馏，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。
从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950℃〜1050℃红焦带出的显热余热占焦炉支出热的37%，650℃〜750℃焦炉荒煤气带出热（中温佘热）占焦炉支出热的36%，180℃〜230℃焦炉烟道废气带出热(低温余热)占焦炉支出热的16%，炉体表面热损失(低温余热)占焦炉支出热的11%。
炼焦荒煤气余热回收利用的经济效益显著。
理论及实验数据表明，每生产1 吨红焦的高温荒煤气余热回收后至少能产生0. 1吨0. 6兆帕蒸汽，当前，我国年产焦炭约35300万吨，如其荒煤气余热全部得到回收利用，则半至少可回收3530万吨0.6兆帕蒸汽,折合标煤约380万吨，年可减排二氧化碳量993万吨，节能潜力巨大。
为实施清洁生产，持续减少资源及能源消耗、减少污染物的产生与排放，焦化行业已成为国家节能降耗方面重点关注行业，面临着巨大的节能减排压力。
2、我国炼焦荒煤气余热利用技术的进程。
目前，焦化行业传统做法是喷洒大量氨水，使荒煤气温度降低，进入后续煤化工产品回收加工工段。
这样的结果是，荒煤气带出的热量被白白浪费掉，既流失了荒煤气热能，还增加了水资源的消耗。
炼焦荒煤气余热冋收利用技术在我国经历了近30年的研究历程。
上世纪70年代，采用夹套上升管，夹套内冷却水吸收荒煤气所携带的热量而汽化，产生蒸汽，实现热能的回收利用，简称为“焦炉上升管汽化冷却装置”，这一技术曾一度被多家焦化企业釆用，后因上升管的筒体焊缝拉裂、漏水、漏汽等问题，运行几年后基本停用。
后来经过改进，有的企业把冷却水换成了导热油，导热油与高温荒煤气间接换热，被加热的高温导热油用于煤焦油蒸馏、干燥入炉煤、蒸氨等。
因导热油稳定性好，运行效果有了较大改善。
用热管回收荒煤气带出热量，效果也不错。
将管内水变成蒸汽，沿着热管上升加热管外的水产生蒸汽，单个上升管产蒸汽压力1.6兆帕，平均蒸汽流量66公斤/小时，热管换热后降至500℃。
冷却流程改进。
使脱硫贫液与高温荒煤气间接换热，脱硫贫液换热后通过闪蒸装置产生蒸汽，作为脱硫液再生热源，这种工艺可使年产200万吨焦炭企业年节约低压蒸汽26万吨，相当于回收利用了25%荒煤气带出热。
此外，我国焦化工作者还设计了用锅炉回收荒煤气带出热、用半导体温差发电技术回收荒煤气余热等方案和技术。
二、热管技术在荒煤气余热回收上的应用简介。
1、热管回收余热技术。
（1）热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的G.M.Grover发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。
热管技术目前已广泛应用于宇航、军工、钢铁、机械等行业。
（2）工作原理:热管是一种新型高效的传热元件，按较精确的定义应称之为“封闭的两相传热系统”，即在一个抽成真空的封闭的体系内，依赖装入内部的流体的相态变化（液态变为汽态和汽态变为液态）来传递热量的装置。
热管放在热源部分的称之为蒸发段（热端），放在冷却部分的称之为冷凝段（冷端）。
当蒸发段吸热把热量传递给工质后，工质吸热由液体变成汽体，发生相变，吸收汽化潜热。
在管内压差作用下，汽体携带潜热由蒸发段流到冷凝段，把热量传递给管外的冷流体，放出凝结潜热，管内工质又由汽体凝为液体，在重力作用下，又回到蒸发段，继续吸热汽化。
如此周而复始，将热量不断地由热流体传给冷流体。
（3）热管优点①金属、非金属材料本身的导热速率取决于材料的导热系数、温度梯度、正交于温度梯度的截面面积。
以金属银为例，其值为415W/m2٠K左右，经测定，热管的导热系数是银的几百倍到上千倍，故热管有热超导体之称。
②由于热管内的传热过程是相变过程，而且工质的纯度很高，因此热管内蒸汽温度基本上保持恒温，经测定：热管两端的温差不超过5℃，与其它传热元件相比，热管具有良好的等温性能。
③热管能适应的温度范围与热管的具体结构、采用的工作流体及热管的环境工作温度有关。
目前，热管能适应的温度范围一般为-200℃～2000℃，这也是其它传热元件所难以达到的。
（4）热管式余热回收装置①原理：热管式余热回收装置的核心部件是热管。
基本结构：热管蒸汽发生器是由若干根特殊的热管元件组合而成。
热管的受热段置于热流体风道内，热风横掠热管受热段，热管元件的放热段插在水—汽系统内。
由于热管的存在使得该水—汽系统的受热及循环完全和热源分离而独立存在于热流体的风道之外，水—汽系统不受热流体的直接冲刷。
工作原理：热流体的热量由热管传给水套内的饱和水（饱和水由下降管输入），并使其汽化，所产蒸汽（汽、水混合物）经蒸汽上升管达到汽包，经集中分离以后再经蒸汽主控阀输出（汽包内的水由104℃除氧水经水预热器加热至175℃后供给）。
这样由于热管不断将热量输入水套，通过外部汽—水管道的上升及下降完成基本的汽—水循环，达到将热流体降温，并转化为蒸汽的目的。
②优点：热管换热设备较常规换热设备更安全、可靠，可长期连续运行；传热效率高，启功速度快，热管的冷、热侧均可根据需要采用缠绕翅片来增加传热面积；有效的防止积灰，换热器设计时能够采用变截面形式，保证流体通过热管换热器时等流速流动，达到自清灰的目的；结构紧凑，占地面积小；热流密度可变性，热管可以独立改变蒸发段和冷凝段的加热面积，这样可以控制管壁温度以避免出现露点结灰或酸腐蚀。
（5）热管技术在荒煤气余热回收上的应用。
热管安装在荒煤气上升管内，整个装置包括热管换热器，热风引入设备、氨水喷淋器、气液分离罐以及循环水罐和水泵等。
荒煤气仍由上升管下部引入，通过热管换热器换热降温至500℃，然后用喷洒氨水冷却至80～85℃。
根据余热回收装置的工作温度范围，选用金属钾为工质，采取不锈钢丝网吸液芯附于热管内壁。
热管的蒸发段安装在上升管内，冷凝段安装在废热锅炉内，其位置略高于蒸发段。
通过以上工艺，热管技术在荒煤气余热回收方面取得了很好的应用。
2、热管技术在国内荒煤气余热利用方面的应用研究。
传统炼焦工艺：即炼焦煤由备煤车间送至煤塔，再由除尘装煤车装入碳化室内，煤料在碳化室内经过高温干馏成为焦炭，同时产生荒煤气（温度850-950℃、流量70000m3/h）。
汇集到碳化室顶部空间的荒煤气在经过桥管送至煤气净化工序的过程中，荒煤气在桥管内通过氨水喷洒进行冷却，以便荒煤气在煤气净化工序进行焦油的脱除。
采用氨水喷洒对荒煤气进行冷却的方式虽然能够迅速降低高温荒煤气温度，但该工艺流程比较复杂，同时荒煤气中所含有的大量热能在与氨水热交换过程中被冷却氨水带走，冷却后的氨水通过蒸发脱氨而后排放，在消耗大量氨水增加生产成本的同时，荒煤气余热资源无法回收而损失掉。
在本次焦炉荒煤气余热回收研讨与实验中，作了传热分析与模拟计算，并以此为依据进行了焦炉上升管热量回收实验系统与装置等设计，开展了329小时的试验，实验表明对焦炉荒煤气的余热回收，本项目所采用的方案基本是可行的。
（1）设计方案：我们设计了两套余热回收装置，第一种方案是高温热管荒煤气余热回收装置；第二种方案是分离式热管荒煤气余热回收装置。
①高温热管荒煤气余热回收方案本方案应用高温热管技术回收焦炉荒煤气余热，从炭化室出来的800℃左右的荒煤气进入上升管，通过辐射换热将热量传给高温钾热管，温度降至500℃左右离开上升管，上升管内的钾热管吸收辐射热，并将热量传给上升管外部的冷凝端，使联箱中的水汽化并放出热量。
联箱中的水汽化后通过汽水上升管进入锅炉，进行汽水分离，满足用户需求。
本方案优点：采用高温热管，能够保证热管壁温在荒煤气焦油露点之上，不会产生结焦问题；而且高温钾热管安全可靠，即使热管破坏，钾蒸汽量小，不会像水夹套那样导致整个汽包中的汽水混合物漏入炭化室，不会造成安全事故，能够保证焦炉的安全运行。
本方案缺点：高温热管造价相对较高。
②分离式热管荒煤气余热回收方案本方案应用分离式热管技术回收焦炉荒煤气余热，从炭化室出来的800℃左右的荒煤气进入上升管，通过辐射换热将热量传给炭钢—水热管，温度降至500℃左右离开上升管；上升管内的数根热管吸收辐射热，热管内的水蒸发成蒸汽，沿热管上升至上联箱汇集，然后一起通过汽水上升管送入汽包进行汽水分离，满足用户需求。
给水通过下降管送入下联箱，分配给各个热管。
本方案优点：采用分离式热管，布置方便，通过提高产汽压力，可以保证热管壁温在荒煤气焦油露点之上，不会产生结焦问题；分离式热管同高温热管一样，即使热管破坏，水蒸汽量小，不会像水夹套那样导致整个汽包中的汽水混合物漏入炭化室，不会造成事故，能够保证焦炉的安全运行。
此外，造价相对较低，经济合理。
本方案缺点：由于要防止荒煤气结焦，必须提高热管管壁温度和热管管内工作温度，这就必须提高热管管内蒸汽压力，而碳钢-水热管最高工作温度和承压能力都有一定限制，因此对于热管安全运行提出的条件较高。
综合考虑后确定采用第二方案。
（2）焦炉上升管热量回收实验系统与装置设计：热力系统：从炭化室出来的800℃左右的荒煤气仍由上升管下部引入，通过辐射换热将热量传给布置在上升管壳体内壁的分离式热管的受热端管束，温度降至500℃左右离开上升管，经氨水喷淋冷却后进入集气管；上升管内的受热端管束吸收辐射热后，管内的水蒸发成蒸汽，上升至管束的上联箱处汇集，然后一起通过汽水上升管送入布置在汽包内的分离式热管放热端，将汽包内的水加热并产生蒸汽；管束内的蒸汽冷凝成水后通过给水下降管送回至受热端管束的下联箱后分配给各个热管继续蒸发。
如此往复循环进行，从而完成热量由受热段到放热段的输送，达到回收荒煤气显热并产生蒸汽供用户使用的目的。
由于焦炉结构布置紧凑，没有太大的剩余空间来安置较大换热装置，本次实验也不宜对原焦炉进行较大的改造，故决定利用原焦炉上升管外壳体，将上升管内部耐火砖打掉，把分离式热管的受热端管束紧贴着上升管壳体内壁布置，将分离式热管的放热端管束浸入汽包液面以下，通过外联上升、下降管路实现受热端与放热端间的热量循环传输。
（3）实验过程及数据：在实验期间，为确保实验的安全性，同时为了防止本次实验给厂区附近带来噪音污染，将产汽压力调整为0.1MPa。
实验期间测定的部分数据如下：根据现场采集的数据可以看出，在实验初期，设备的运行状况与理论计算值基本吻合，实验进行了约3-4天后，荒煤气的出口温度较设计值偏高，换热管表面出现了焦油冷凝结焦的现象，导致换热效率下降。