為了充分利用玻璃窯爐尾氣余熱，使用熱管蒸汽發(fā)生器與熱管式空氣預(yù)熱器回收余熱，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽與加熱二次風(fēng)，達(dá)到節(jié)能的目的，本文詳細(xì)介紹了熱管蒸汽發(fā)生器及熱管式空氣預(yù)熱器的用途、特點(diǎn)及使用。
一、熱管蒸汽發(fā)生器回收玻璃窯爐尾氣余熱
玻璃生產(chǎn)過程中，從池窯蓄熱室、換熱室（或換熱器）出來的煙氣一般在500以下。這些煙氣可以通過熱管余熱鍋爐來產(chǎn)生蒸汽。蒸汽可用于加熱和霧化重油、管道保溫，以及生活取暖等。對于排煙量較大，溫度較高的煙氣，可通過熱管余熱鍋爐產(chǎn)生較高壓力的蒸汽（3.5MPa）用于蒸汽透平來發(fā)電，或者直接驅(qū)動透平空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械。對于從工作池和供料道等處排出的煙氣，氣量少而溫度高，可以采用少量的高溫?zé)峁埽üぷ鳒囟龋?50）來預(yù)熱空氣，當(dāng)離爐煙氣溫度為1000～1200，空氣預(yù)熱溫度可達(dá)400～500，節(jié)油效果可達(dá)20%。在退火爐煙氣的煙道中，以及退火爐緩冷帶以后的部位都可以設(shè)制熱管換熱器以回收煙氣的余熱和玻璃制品的散熱量來預(yù)熱空氣，作為助燃空氣、干燥熱源或車間取暖等的熱源，都可以獲得很好的節(jié)能效果。
當(dāng)前國內(nèi)玻璃窯爐所使用的燃料大多為重油和渣油，對于這種燃料的煙氣余熱回收應(yīng)該特別注意熱管蒸發(fā)段管外的積灰堵塞問題。我們公司經(jīng)過若干年工業(yè)應(yīng)用的實(shí)踐，已經(jīng)積累了保證熱管換熱器能長期運(yùn)行的方法，重要的一條設(shè)計(jì)原則是防止和避免一切可能引起灰堵的因素，以及在結(jié)構(gòu)上確保清洗方便。
某玻璃廠由蓄熱室排出的煙氣溫度為420，煙氣量為（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）17800m3/h，要求將煙氣溫度降到200以下，回收的熱量產(chǎn)生0.5MPa（表壓）的低壓飽和蒸汽。該余熱回收設(shè)備如下圖所示：
該設(shè)備具有如下優(yōu)越性：
煙氣側(cè)壓力降小，可以滿足工藝窯爐內(nèi)負(fù)壓的要求；
不容易積灰，設(shè)備具有熱水沖冼裝置，可以在線清冼；
管壁溫度可全部控制在煙氣露點(diǎn)之上，避免結(jié)露及低溫腐蝕；
可連續(xù)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，單根熱管破壞不影響設(shè)備運(yùn)行；
設(shè)備成本一年內(nèi)回收。
二、用熱管式空氣預(yù)熱器回收玻璃窯爐尾氣余熱加熱冷空氣
目前回收利用玻璃窯爐尾氣余熱，達(dá)到節(jié)能的目的，已被廣大企業(yè)所認(rèn)識和落實(shí)。目前回收窯爐尾氣余熱使用的設(shè)備基本是采用余熱鍋爐，而玻璃企業(yè)所使用的燃料大部分是煤氣，煤氣發(fā)生爐本身自帶水夾套，可以副產(chǎn)低壓蒸汽供生產(chǎn)生活使用，只有在吹掃煙道時，需要的蒸汽較多，需外供蒸汽加以補(bǔ)充。煙道吹掃結(jié)束以后，蒸汽需要量較少，這時企業(yè)為了降低運(yùn)行成本，就將余熱鍋爐停開或微開。這樣大部分煙氣的余熱，還是被排空放掉了，回收利用余熱，生產(chǎn)蒸汽供生產(chǎn)和生活使用，取消外供燃煤(氣、油)鍋爐，為能完全回收窯爐尾氣余熱，達(dá)到充分節(jié)能的目的。
(1)主要用途
目前玻璃窯爐尾氣余熱一般在200~300左右,約有30~50萬大卡的熱量,回收這部分熱量用以預(yù)熱二次風(fēng)冷空氣,使常溫冷空氣變成達(dá)到100左右的熱空氣,送入窯內(nèi),可以提高燃料理論燃燒溫度作用,保證必須的爐溫以加快升溫速度并能顯著節(jié)約燃料。主要用途分述如下：
1、提高燃料的理論燃燒溫度
空氣預(yù)熱后可以提高燃料的理論燃燒溫度，溫度的提高程度與燃料種類及氣體的預(yù)熱溫度有關(guān)，一般空氣預(yù)熱溫度每提高100可提高理論燃燒溫度50左右。準(zhǔn)確數(shù)據(jù)可通過燃燒公式（2-1）計(jì)算或查表2-1。
Tli= (2-1)
式中：T1i--------理論燃燒溫度（）
Qnet---------燃料低位發(fā)熱量（KJ/Kg或KJ/Nm3）
cftf---------燃料帶入的物理熱（KJ/Kg或KJ/Nm3）
vacata-------空氣帶入的物理熱（KJ/Kg或KJ/Nm3）
Qdi----------燃料產(chǎn)物中部分CO2和H2O在高溫下熱分解反應(yīng)消耗的熱量（（KJ/Kg或KJ/Nm3）
Va、V------實(shí)際空氣量和實(shí)際煙氣量（NM3/Kg Nm3/Nm3）
Cf、Ca、C---燃料、空氣和燃燒產(chǎn)物平均比熱[KJ/(Kg.)、KJ/（Nm3.）]
Tf、ta-----燃料和空氣進(jìn)入燃燒室的溫度（）
2-1不同空氣預(yù)熱器溫度時燃燒的理論燃燒溫度
2、保證必需的爐溫
提高燃料的理論燃燒溫度后對提高爐溫有直接作用，爐溫t1值與理論燃燒溫度t1i的關(guān)系見式（2-2）
t1=ηgt1i()(2-2)
式中：t1i-----燃料的理論燃燒溫度（）、ηg---爐子高溫系數(shù)
燃料的理論燃燒溫度提高后爐溫亦即提高，其輻射熱量與溫度的4次方成正比，從而又提高爐子的生產(chǎn)能力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：空氣預(yù)熱溫度每提高100，約可提高爐子生產(chǎn)能力2%。
對使用低熱值煤氣的高溫爐來說，預(yù)熱空氣和煤氣成為必需的前提，否則將達(dá)不到加熱工藝所需求的爐溫。為達(dá)到規(guī)定爐溫所要求的空氣預(yù)熱溫度可按圖2-1或表2-1查得燃料的理論燃燒溫度值，再按（2-2）求出爐溫值。不同發(fā)熱量的低熱值煤氣為達(dá)到規(guī)定爐溫所需空氣或煤氣的預(yù)熱溫度見表2-2。
3、節(jié)約燃料
單獨(dú)預(yù)熱空氣或空氣煤氣同時預(yù)熱時，燃料的節(jié)約率按（2-3）計(jì)算。
ηj=×(2-3)
式中
ηj --------------燃料節(jié)約率(%)
Qw--------------空氣或空氣與煤氣同時預(yù)熱時得到的物理熱(KJ/Nm3)
Qy----------煙氣帶走的熱量(KJ/Nm3)
Qd---------------燃料低發(fā)熱量[(KJ/Nm3)或(KJ/Kg)]
預(yù)熱空氣、煤氣和爐料相當(dāng)于直接向爐內(nèi)回收一部分熱量，對強(qiáng)化燃料和節(jié)約燃料有明顯效果。隨著空氣預(yù)熱溫度提高，燃料節(jié)約率亦響應(yīng)增大。一般認(rèn)為：每提高空氣預(yù)熱溫度100，可節(jié) 約燃料5%左右，是有效的節(jié)能手段，投資回收期短，有高的經(jīng)濟(jì)效益。
4、提高燃料效率并降低鋼材燒損
空氣預(yù)熱后由于體積膨脹使氣體流動速度加快，促使可燃物混和加強(qiáng)，混合物活性增加，從而能實(shí)現(xiàn)低氧完全燃燒并提高了燃燒效率。另外，在低氧燃燒情況下由于煙氣中氧含量減少，加火焰溫度有所提高，使鋼材在高溫狀態(tài)下停留的時間相應(yīng)減少，從而鋼材的氧化燒損量減少。
5、減少煙氣排放量有利保護(hù)環(huán)境
（1）隨著環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的提高，不僅要求降低煙氣中的SO2和NOx的排放濃度，同時要求煙氣的總排放量也要減少，這是因?yàn)闊煔庵蠧O2的大量排放將影響全球的大氣質(zhì)量。
回收煙氣余熱可在總供熱量不變的情況下減少燃料的供給量，亦即減少了煙氣的生成量和排放量?；厥盏臒崃吭蕉?，則煙氣排放量越少，對環(huán)境保護(hù)的意義就更大。
（2）熱管式空氣預(yù)熱器的特點(diǎn)
熱管式空氣預(yù)熱器是由具有超導(dǎo)傳熱元件之稱的熱管組成，它和其他形式的空氣預(yù)熱器既有如下特點(diǎn)：
1、傳熱性能高。
由于熱管式空氣預(yù)熱器的加熱段和冷卻段都可以帶有翅片，大大增加了擴(kuò)展表面，因此其傳熱系數(shù)比普通的光管空氣預(yù)熱器要大好多倍。如圖示
2、對數(shù)平均溫差大。
由于熱管式空氣預(yù)熱器，可以方便的做到冷流體與熱流體的純逆向流動，這樣在相同的進(jìn)、出口溫度就可以產(chǎn)生的對數(shù)平均溫差。
3、傳遞熱量大。
由于熱管式空氣預(yù)熱器傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差大，因此，傳輸?shù)臒崃烤痛蟆峁軅鬟f的熱量是指管內(nèi)從沸騰段液體吸熱變?yōu)檎羝钠瘽摕岬侥Y(jié)段蒸汽又變?yōu)橐后w放出的潛熱量，這種吸收或放出的潛熱量是相當(dāng)?shù)拇?，比不是靠相變吸收或放出潛熱方式傳熱量的元件要大得多。特別適合在玻