小化肥廠能耗高的主要原因是造氣爐燃燒時要消耗一部分煤,制氣時需要由鍋爐供給蒸汽,鍋爐還要消耗一部分煤。造氣爐消耗的這部分煤是省不掉的。但是,造氣爐吹風排煙時溫度很高,在900℃以上,既浪費能源,又污染環境。如將這部分排煙中的余熱進行回收,可以獲得大量有用的能量。將這部分熱量中的一部分通過熱管余熱鍋爐加熱水產生溫度為120℃的飽和蒸汽,然后去蒸汽過熱器,過熱到300℃以上,就可以供制氣用。這樣就可以省掉一臺蒸汽鍋爐和鍋爐的用煤,從而實現兩煤變一煤,熱管式低溫省煤器解決了小化肥廠造氣過程蒸汽自給的問題。
熱管余熱鍋爐具有體積小、重量輕的特點,使用時占地面積小,不需要建造鍋爐房,不用進行土建工程,可節省大量的建筑材料和工時費。
熱管余熱鍋爐在小化肥廠燃燒爐排煙中進行余熱回收,擔心的問題是積灰、結垢和腐蝕。實驗和工業應用實踐證明,由于熱管余熱鍋爐中熱管的壁溫高,與常規余熱回收裝置相比,不易積灰,不易結垢和不易腐蝕。另外,熱管表面的積灰和結垢比較松軟,非常容易清理,用風吹或水沖,都可以清除干凈。
熱管余熱鍋爐的具體應用實例簡介如下。在沒有余熱回收以前,燃燒爐平均每小時排放掉17X103kg、930℃左右的煙氣,具有可回收的熱量為16X106kJ左右。為了保證熱管余熱鍋爐安全運行,整個工藝流程是這樣安排的:燃燒爐后面依次放置、蒸汽過熱器、低溫水預熱器和熱管余熱回收裝置和熱管空氣預熱器。熱管空氣預熱器后面有煙氣引風機將排煙引入煙囪。空氣預熱器從燃燒爐排煙中回收熱量加熱空氣,可使空氣溫度升高送到造氣爐中,造氣爐的排煙溫度則由930℃下降。蒸汽過熱器從930℃的排煙余熱中回收熱量,將從熱管余熱鍋爐送來的0.2MPa,120℃的飽和蒸汽過熱成 300℃的過熱蒸汽,排煙溫度下降到750℃。接下去是低溫水預熱器從750℃的排煙余熱中回收熱量來加熱水,并送往熱管余熱鍋爐,使排煙溫度繼續下降到630℃,由熱管余熱鍋爐回收余熱,產生 4t/h飽和蒸汽,送往蒸汽過熱器,終使排煙溫度下降到160℃。按此方案實施的余熱回收裝置,經過一年多的實際運行考驗,完全達到了設計要求,并已通過省級技術鑒定。
熱管余熱鍋爐的有關幾何參數如下。
熱管余熱鍋爐汽包的直徑為1.5m,長為4.5m;熱管外徑為25mm;熱管內徑為20mm;翅片外徑為50mm;翅片節距為7mm;翅片厚度為1mm;熱管長度為3.5m;熱管加熱段長度為2.5m。
熱管余熱鍋爐部分回收熱量為8.8X106kJ/h,24h連續運行,與專門用鍋爐生產蒸汽相比,每天可節約標準煤10t。每年可節省人民幣33萬元,每臺熱管余熱鍋爐出廠價為20萬元,不到一年便可回收設備的投資。