余热回收技术方案

保定太行和益水泥

活性石灰线余热回收技术方案

河北朗瑞环境工程

2012年08月

1. 工程概况

一条日产800吨活性石灰生产线。计划采用窑尾余热用于办公室采暖。

河北朗瑞环境工程是一家专业从事余热回收工程的高技术公司，与华北电力大学、航空航天大学、中科院热物理研究所联合研制了高性能的热管换热器、翅片管换热器，通过ISO9001-2000质量体系论证。河北朗瑞环境工程坚持“能源节约与开发利用并举，污染源头控制与末端治理相结合”的设计原则，致力于现代科技与实际应用的完美结合，树立了众多的高效节能、综合治理、清洁生产的典工程。特别是余热回收工程在冶金、钢铁、电力、石油、化工、建材等行业的实施，受到业界人士广泛认可。

河北朗瑞环境工程针对保定太行和益公司提供的相关参数资料，根据业主相关要求和该项目的具体情况，提出采用高性能热管换热器回收石灰窑高温烟气热能的技术方案，回收的热能用来取暖，实现节能减排的效果。

2. 工艺设计条件及要求

2.1. 设计原始参数

2.2. 主要执行标准与规

《蒸汽锅炉安全技术监察规程》

《压力容器安全技术监察规程》

/T1620-1993《锅炉钢结构技术条件》

/T1613-1993《锅炉受压元件焊接技术条件》

/T3375-2002《锅炉原材料入厂检验》

/T1615-1993《锅炉油漆包装技术条件》

/T4420 《锅炉焊接工艺评定》

JB1152 《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》

/T4308-1999《锅炉产品钢印及标记移植规定》

/T1611 《锅炉管子制造技术条件》

《碳钢-水重力热管技术条件》

ZBG93010《高频电阻焊螺旋翅片管》

2.3. 主要编制原则

本方案按照技术先进、工艺可靠、经济合理的原则确定技术方案，结合本工程的具体情况，编制报告重点遵循下述原则：

（1）遵守国家提倡节约能源的有关标准、规和政策，如《节约能源法》，《节能减排综合性工作方案》等。

（2）采用高效、运行稳定、管理成熟的换热工艺和技术。

（3）根据行业的具体情况，综合运用导热、对流、辐射等传热原理，采用适宜的强化传热手段，通过优化设计达到最佳的传热效果

（4）在符合上述条件情况下采取投资最少、运行费用最低的方案。

（5）系统管理和维护方便，工程设计优雅美观,与周围环境和谐统一。

2.4. 设计要求

（1）换热器换热量满足取暖热负荷并且留有一定的裕量。

3. 技术简介

3.1热管及热管换热器原理及特点介绍

3.1.1热管

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、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、高温热管热风炉等各类热管产品。由于碳钢－水两相重力式热管结构简单、价格低廉、制造方便、碳钢－水相容性的基

热量凝结成液体，在重力的作用下流回蒸发段。如此循环不已，热量就由一端传到了另一端。

热管具有以下优点：

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)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。

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。

4)安全可靠性：不存在管超压，不怕干烧。液体工质汽化后，热管的压不随温度的变

化而变化。

5)环境的适应性：不受环境的限制，热管可根据环境的需要而单独设计。

6)应用领域广：超导热管形状具有更大的灵活性，更广泛的应用领域，能适应各种恶

劣的工作环境。

3.1.2热管换热器原理及特点

热管换热器的主要传热元件是热管，多根热管按照一定的间距及排列成束组装在管

箱，中间被隔板分隔为加热端和放热端。热管换热器的工作原理如下图所示：高温烟气横向冲刷热管加热端，高温烟气通过热管后温度下降，热管吸收烟气余热并将热量传导到热管的放热端。冷水在循环泵的动力下横向冲刷热管放热端，热管释放由加热端传导过来的热量将水加热，冷水通过热管后被加热成热水。

热管余热回收系统的优点：

1)安全可靠性高：常规的换热设备一般都是间壁换热，冷热流体分别在器壁的两侧流

过，如管壁或器壁有泄露，则将造成停产损失。热管余热回收器则是二次间壁换热，即热流要通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁才能传到冷流体。

2)热管余热回收器传热效率高，节能效果显著。

3)热管余热回收器具有良好的防腐蚀能力：热管管壁的温度可以调节，可以通过适当

的热流变换把热管管壁温度调整在低温流体的露点之上，从而可防止露点腐蚀，保证设备的长期运行。由于避开烟气露点，使灰尘不易粘结于肋片和管壁上。同时热管在导热时会产生自振动，使灰不易粘附在管壁和翅片上，因而不会堵灰。

4)安装及结构布置灵活:热管余热回收器的安装无需改变原工艺系统,结构设计和位

置布置非常灵活,可适应各种复杂的场合。

5)使用寿命长：使用寿命在10年以上，单根热管可拆卸更换，维护简单成本低。

6)投资回收期短：一般在六个月至一年就可回收全部投资。

4. 项目技术方案

4.1. 热负荷计算

采暖面积17000㎡，按照80w/㎡计算，直接采暖热负荷为1360kw。管道长度2000