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、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。
(1)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,可以提高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：
1、提高燃料的理论燃烧温度
空气预热后可以提高燃料的理论燃烧温度，温度的提高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高100℃可提高理论燃烧温度50℃左右。准确数据可通过燃烧公式（2-1）计算或查表2-1。
Tli= (2-1)
式中：T1i--------理论燃烧温度（℃）
Qnet---------燃料低位发热量（KJ/Kg或 KJ/Nm3）
cftf---------燃料带入的物理热（KJ/Kg或 KJ/Nm3）
vacata-------空气带入的物理热（KJ/Kg或 KJ/Nm3）
Qdi----------燃料产物中部分CO2和H2O在高温下热分解反应消耗的热量（（KJ/Kg或 KJ/Nm3）
Va、V------实际空气量和实际烟气量（NM3/Kg Nm3/Nm3）
Cf、Ca、C---燃料、空气和燃烧产物平均比热[KJ/(Kg.℃)、KJ/（Nm3.℃）]
Tf 、ta-----燃料和空气进入燃烧室的温度（℃）
2-1不同空气预热器温度时燃烧的理论燃烧温度
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燃烧种类
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低发热量Q[KJ/ Nm3 (kg)]
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空气预热温度
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|||||
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0
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200
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400
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600
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800
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1000
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||
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燃料油
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40550
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1980
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2120
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2250
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2400
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2550
|
2700
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烟煤
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27170
|
1720
|
1840
|
1960
|
-
|
-
|
-
|
|
焦炉煤气
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16750
|
1980
|
2100
|
2230
|
2370
|
2550
|
2650
|
|
放生炉煤气
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6270
|
1650
|
1750
|
1830
|
1930
|
2030
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2130
|
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高炉煤气
|
3762
|
1350
|
1430
|
1500
|
1570
|
1650
|
1720
|
|
天然气
|
35950
|
1900
|
2020
|
2150
|
-
|
-
|
-
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2、保证必需的炉温
提高燃料的理论燃烧温度后对提高炉温有直接作用，炉温t1值与理论燃烧温度t1i的关系见式（2-2）
t1=ηgt1i(℃) (2-2)
式中：t1i-----燃料的理论燃烧温度（℃）
ηg---炉子高温系数
燃料的理论燃烧温度提高后炉温亦即提高，其辐射热量与绝对温度的4次方成正比，从而又提高炉子的生产能力。根据经验：空气预热温度每提高100℃，约可提高炉子生产能力2%。
对使用低热值煤气的高温炉来说，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。为达到规定炉温所要求的空气预热温度可按图2-1或表2-1查得燃料的理论燃烧温度值，再按（2-2）求出炉温值。不同发热量的低热值煤气为达到规定炉温所需空气或煤气的最低预热温度见表2-2。
表2-2使用低温值煤气时空气煤气的最低预热温度
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炉型
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炉温
（℃）
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煤气低发热量Q(KJ/Nm3)
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|||||
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5020-5440
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6070
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≥6700
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|||||
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预热
空气
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预热空气煤气
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预热
空气
|
预热空气煤气
|
预热
空气
|
预热空气煤气
|
||
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室式加热炉
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1450
|
-
|
各400
|
-
|
各350
|
400
|
各250
|
|
1300
|
400
|
各250
|
350
|
各250
|
300
|
各250
|
|
3、节约燃料
单独预热空气或空气煤气同时预热时，燃料的节约率按（2-3）计算。
ηj=×100% (2-3)
式中
ηj --------------燃料节约率(%)
Qw--------------空气或空气与煤气同时预热时得到的物理热(KJ/Nm3)
Qy----------烟气带走的热量(KJ/Nm3)
Qd---------------燃料低发热量[(KJ/Nm3)或(KJ/Kg)]
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高，燃料节约率亦响应增大。一般认为：每提高空气预热温度100℃，可节约燃料5%左右，是有效的节能手段，投资回收期短，有高的经济效益。
4、提高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高了燃烧效率。另外，在低氧燃烧情况下由于烟气中氧含量减少，加火焰温度有所提高，使钢材在高温状态下停留的时间相应减少，从而钢材的氧化烧损量减少。
5、减少烟气排放量有利保护环境
（1）随着环境保护标准的提高，不仅要求降低烟气中的SO2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CO2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。
（2）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：
1、传热性能高。
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。如图示
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传热元件
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传热系数K[W/ m2·℃
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光 管
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20-30
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翅片管
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37.4-50
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热 管
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200-268.8
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2、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最大的对数平均温差。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
