玻璃窑热管空气预热器

为了充分利用玻璃窑炉尾气余热，使用热管蒸汽发生器与热管式

空气预热器回收余热，产生低压饱和蒸汽与加热二次风，达到节能的

目的，此外，本文还详细介绍了热管蒸汽发生器及热管式空气预热器

的用途、特点及使用。

一、热管蒸汽发生器回收玻璃窑炉尾气余热

玻璃生产过程中，从池窑蓄热室、换热室（或换热器）出来的烟

气一般在500℃以下。这些烟气可以通过热管余热锅炉来产生蒸汽。蒸

汽可用于加热和雾化重油、管道保温，以及生活取暖等。对于排烟量

较大，温度较大的烟气，可通过热管余热锅炉产生较高压力的蒸汽

（3.5MPa）用于蒸汽透平来发电，或者直接驱动透平空压机、风机、

水泵等机械。对于从工作池和供料道等处排出的烟气，气量少而温度

大，可以采用少量的热管（工作温度＞650℃）来预热空气，当离炉烟

气温度为1000～1200℃，空气预热温度可达400～500℃，节油效果可

达20%。在退火炉烟气的烟道中，以及退火炉缓冷带以后的部位都可以

设制热管换热器以回收烟气的余热和玻璃制品的散热量来预热空气，

作为助燃空气、干燥热源或车间取暖等的热源，都可以获得很好的节

能效果。

当前国内玻璃窑炉所使用的燃料大多为重油和渣油，对于这种燃

料的烟气余热回收应该特别注意热管蒸发段管外的积灰堵塞问题。我

们公司经过若干年工业应用的实践，已经积累了保证热管换热器能长

期运行的方法，重要的一条设计原则是防止和避免一切可能引起灰堵

的因素，以及在结构上确保清洗方便。

某玻璃厂由蓄热室排出的烟气温度为420℃，烟气量为（标准状态

）17800m3/h，要求将烟气温度降到200℃以下，回收的热量产生

0.5MPa（表压）的低压饱和蒸汽。

本设备优势如下：

烟气侧压力降小，可以满足工艺窑炉内负压的要求；

不容易积灰，设备具有热水冲冼装置，可以在线清冼；

管壁温度可全部控制在烟气露点之上，避免结露及低温腐蚀；

④ 可连续长期运转，单根热管破坏不影响设备运行；

设备成本一年内回收。

二、用热管式空气预热器回收玻璃窑炉尾气余热加热冷空气

目前回收利用玻璃窑炉尾气余热，达到节能的目的，已被广大企

业所认识和落实。目前回收窑炉尾气余热使用的设备基本是采用余热

锅炉，而玻璃企业所使用的燃料大部分是煤气，煤气发生炉本身自带

水夹套，可以副产低压蒸汽供生产生活使用，只有在吹扫烟道时，需

要的蒸汽较多，需外供蒸汽加以补充。烟道吹扫结束以后，蒸汽需要

量较少，这时企业为了降低运行成本，就将余热锅炉停开或微开。这

样大部分烟气的余热，还是被排空放掉了，回收利用余热，生产蒸汽

供生产和生活使用，取消外供燃煤气、油锅炉，为能完全回收窑炉尾

气余热，达到充分节能的目的。

主要用途

目前玻璃窑炉尾气余热一般在200~300℃左右,约有30~50万大卡的

热量,回收这部分热量用以预热二次风冷空气,使常温冷空气变成达到

100℃左右的热空气,送入窑内,可以提升燃料理论燃烧温度作用,保证

必须的炉温以加快升温速度并能显著节约燃料。主要用途分述如下：

（一）、提升燃料的理论燃烧温度

空气预热后可以提升燃料的理论燃烧温度，温度的提升程度与燃

料种类及气体的预热温度有关，一般空气预热温度每提升100℃可提升

理论燃烧温度50℃左右

（二）、保证必需的炉温

提升燃料的理论燃烧温度后对提升炉温有直接作用,燃料的理论燃

烧温度提升后炉温亦即提升，其辐射热量与温度的4次方成正比，从而

又提升炉子的生产能力。根据经验：空气预热温度每提升100℃，约可

提升炉子生产能力2%。对使用低热值煤气的炉来说，预热空气和煤气

成为必需的前提，否则将达不到加热工艺所需求的炉温。

三、节约燃料

预热空气、煤气和炉料相当于直接向炉内回收一部分热量，对强

化燃料和节约燃料有明显效果。随着空气预热温度提升，燃料节约率

亦响应增大。一般认为：每提升空气预热温度100℃，可节约燃料5%左

右，是有效的节能手段，投资回收期短，有好的经济效益。

四、提升燃料效率并降低钢材烧损

空气预热后由于体积膨胀使气体流动速度加快，促使可燃物混和

加强，混合物活性增加，从而能实现低氧完全燃烧并提升了燃烧效率

。另外，在低氧燃烧情况下由于烟气中氧含量减少，加火焰温度有所

提升，使钢材在大状态下停留的时间相应减少，从而钢材的氧化烧损

量减少。

五、减少烟气排放量有利保护环境

（一）随着环境保护标准的提升，不仅要求降低烟气中的SO二和NOx

的排放浓度，同时要求烟气的总排放量也要减少，这是因为烟气中CO

二的大量排放将影响全球的大气质量。回收烟气余热可在总供热量不

变的情况下减少燃料的供给量，亦即减少了烟气的生成量和排放量。

回收的热量越多，则烟气排放量越少，对环境保护的意义就更大。

（二）热管式空气预热器的特点

 热管式空气预热器是由具有超导传热元件之称的热管组成，它和

其他形式的空气预热器既有如下特点：

   一>、传热性能大。

     由于热管式空气预热器的加热段和冷却段都可以带有翅片，

大大增加了扩展表面，因此其传热系数比普通的光管空气预热器要大

好多倍。

   二>、对数平均温差大。

     由于热管式空气预热器，可以方便的做到冷流体与热流体的

纯逆向流动，这样在相同的进、出口温度就可以产生很大的对数平均

温差。

   三>、传递热量大。

     由于热管式空气预热器传热系数和对数平均温差大，因此，

传输的热量就大。热管传递的热量是指管内从沸腾段液体吸热变为蒸

汽的汽化潜热到凝结段蒸汽又变为液体放出的潜热量，这种吸收或放

出的潜热量是相当的大，比不是靠相变吸收或放出潜热方式传热量的

元件要大得多。特别适合在玻璃窑炉尾气的余热这种热复符量较少的

工况上使用。

   四>、体积小、重量轻、结构紧凑。

     热管式空气预热器，所传输的热量大，因此，如果在传输同

样的热量情况下，热管式空气预热器就显得小，结构紧凑，因此金属

的消耗量少，占地面积也可以大大减少。

   五>、便于拆装、检查和更换。

     热管式空气预热器是由许多根独立的换热元件热管，按着一

定的排列方式组成的。因此，有部分热管更换不会影响整台热管式空

气预热器的正常工作。根据玻璃窑炉尾气余热工况的实际情况，热管

式空气预热器的热管可以定期的拆装进行清灰。

   六>、热管式空气预热器具有很大的灵活性，可以根据不同的

热负荷和气体流量，将几个热管式空气预热器串联和并联使用。

(三)、热管式空气预热器的结构及安装运行

   一>、结构及安装方式

     热管式空气预热器其结构特点为：由若干根热管组成一个管

束。中间用中孔板分开，一边走烟气（排气）为加热段，另一边走空

气（给气）为冷却段。窑炉尾气余热从加热段通过，经热管吸热段吸

收热量，使管内的液体工质吸热、汽化相变、潜热经冷却段放热，将

冷空气加热，达到预期目的。加热段烟箱入口与窑炉主烟道相连，出

口经引风机与烟囱入口相连。

  二>、运行

    一）待余热锅炉停止运行或减负荷运行时，关闭烟气入余热

锅炉的闸板，打开空气预热器和通引风机的闸板使烟气从空气预热器

通过，加热冷空气，给窑炉配送热风，以节约燃料。

    二）与烟气接触的烟箱内的热管时间长了会附着一层结尘。

操作者在空气预热器运行一段时间后，可以将热管抽出，进行清灰，

然后将热管重新装入烟箱内，使空气预热器继续工作。

(四)、总结

 一>、对于节能型玻璃窑炉低温烟气的余热利用，热管式空气预

热器更能充分回收利用余热，充分达到节能的目的。

 二>、热管式空气预热器既有造价低、安装使用方便，投资回收

期短，半年左右可回收投资。

 三>、一座尾气余热流量8000（Nm3/h）左右的玻璃窑炉，可利用

余热420（KW）。若8000（Nm三/h）空气流量，空气温升可达140（℃

），按日耗标煤15t计算，可节约燃料0.75（t/d）左右。

 四>、管式空气预热器可以充分回收利用窑炉尾气的余热，使排

放的烟尘和SO2气体大大减少。