熱管式換熱器在黃磷尾氣余熱回收過程中的廣泛應用

1 目前國內外研究開發黃磷尾氣利用的現狀

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質燃料使用，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，完全可以做為優質燃料來使用。目前，國內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、結構復雜等原因而存在被熱管換熱器逐漸取代的趨勢。

2 熱管余熱回收系統的工藝流程

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

余熱回收系統是由燃燒爐、熱管蒸發器、熱管省煤器、汽包、軟水泵、引風機等部件組成。

軟化水經熱力除氧后由水泵注入熱管省煤器加熱，然后熱水進入汽包。熱管蒸發器通過上升管和下降管與汽包相連并進行自然循環。熱水在熱管蒸發器中吸收熱量后變成蒸汽，蒸汽上升至汽包中進行汽水分離后送至蒸汽管網。冷卻凈化的黃磷尾氣經燃氣機噴入燃燒爐燃燒，產生的高溫煙氣依次經過熱管蒸發器和熱管省煤器與軟水換熱，最后經引風機排入煙囪。

3 系統工作原理

熱管蒸發器和熱管省煤器是由若干根導熱元件——熱管組合而成。“熱管是一個兩端封閉的導熱系統”，根據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。吸熱段至于高溫煙氣通道內，放熱段插入軟水套管中。當高溫煙氣垂直掠過熱管的吸熱段時，管內工質吸熱汽化并上升至熱管的放熱段；在放熱段汽化的工質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汽包進行汽水分離后送往用戶。

冷凝為液體的工質依靠重力回流到熱管下部——吸熱段，重復上述吸熱汽化和放熱冷凝的過程從而實現連續回收煙氣余熱的目的。

4 裝置的主要特點

本裝置首次用熱管傳熱技術取代傳統的列管換熱工藝，消除了原裝置的熱應力損傷，使設備壽命延長至少五年以上。

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

熱管蒸發器和熱管省煤器中所有熱管都是單管作業，相互獨立，即使單根熱管損壞也不會造成煙氣和軟水互相混合，整套設備無需停車處理，減少了維修工作量，提高了設備運轉率。

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

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

5 設備的運行分析

該裝置在湖北襄樊地區堯治河化工集團公司安裝使用，其實際運行參數如下：

與設備參數比較，該設備完全符合設計要求，達到了技術指標，得到了用戶的肯定。

6 結論

以熱管換熱器取代列管換熱器回收黃磷尾氣余熱的首創實驗是成功的，技術是成熟的。但如能在黃磷尾氣的凈化階段進一步降低氟化氫（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。