基于热管换热器技术的炭素行业烟气余热回收利用的应用研究陈保奎，高明，吴艳艳，孙奉仲（山东大学能源与动力工程学院，济南250061）摘要：基于物料平衡理论，建立了炭素行业余热利用系统中理论空气量和理论烟气量的计算模型与方法，计算与验证了不同排烟氧量下的烟气量，并实现了烟气焓值的精确计算。基于此，针对炭素行业导热油炉系统排烟温度高（＞400℃）而造成余热浪费的关键问题，基于能量梯级利用的原理，设计了基于热管换热器技术的烟气余热回收利用系统，将凝结水作为该系统冷源，降低了排烟温度，减少了汽轮机抽汽量，优化了炭素余热发电系统。某碳素厂通过应用该余热回收利用系统，可将排烟温度控制在180℃左右，年增发电量约为77万kW⋅h，节能效果显著。关键词：热能工程；工业；余热利用；热管中图分类号：TK227.1文献标志码：AApplicationresearchonfluegaswasteheatutilizationbasedonheatpipeexchangertechnologyincarbonindustryChenBaokui,GaoMing,WuYanyan,SunFengzhong(SchoolofEnergyandPowerEngineering,ShandongUniversity,JiNan250061)Abstract:Basedonthematerialbalancetheory,thecalculationmodelandmethodoftheoreticalairandfluegasvolumeweredevelopedinthefluegaswasteheatutilizationsystemofcarbonindustry,andthefluegasvolumeatdifferentoxygencontentswascalculatedandverified,andthentheprecisecalculationoffluegasenthalpywasrealizedusingtheproposedmodelandmethod.Giventhekeyproblemthatthehighexhaustfluegastemperatureofthermaloilfurnacesystemproducesmuchwasteheat(morethan400℃),afluegaswasteheatutilizationsystembasedontheheatpipeexchangertechnologywasdesignedbasedonthetheoryofenergygradientutilization.Thiswasteheatutilizationsystemusesthecondensationwaterascoolingsourcetodecreaseexhaustfluegastemperature,reducesextractioninturbine,andoptimizescogenerationsystemofcarbonindustry.Thissystemhasbeenappliedinacarbonindustry,inwhichcasetheexhaustfluegastemperaturecanbecontrolledunder180℃,andtheincreaseofgeneratingcapacityis0.77millionkWh/a,showingremarkableenergy-savingeffect.Keywords:thermalengineering;industries;wasteheatutilization;heatpipes目前国内铝用炭素预焙阳极行业普遍存在的问题表现为：规模小，设备落后，耗能高，污染物超标排放[1]。原料（延迟焦化石油焦）在煅烧工程中巨大的余热资源没有充分利用，造成资源的极大浪费。关于炭素行业中余热利用的研究大多针对煅烧炉余热[2-4]，主要进行煅烧炉烟气余热发电的可行性研究及经济效益分析，其中文献[4]研究表明：按照2012年煅后焦1200万t产量进行估算，如余热资源全部进行发电，发电量将达50×108kW⋅h，可见余热利用潜力巨大。国内外众多专家学者[5-10]对炭素行业煅烧过程中回转炉内的工作状态建立了传热数学模型，对物料的流动特性、化学动力学特性以及对流和辐射传热特性等问题进行了深入的研究，取得了一定的成果，这些研究为后续固体及烟气余热利用奠定了理论基础。导热油加热炉多用煅烧过程中高温烟气(850~900℃)作为热源加热导热油，有效地利用了余热资源[11]。有专家学者对导热油炉做了一些研究工作。文献[12]对铝用炭素生产过程中，利用煅烧产生的高温余热烟气替代燃料，加热成型导热油技术的应用进行了论述，并重点研究了影响导热油炉内衬的因素。杜学军和卜奎雳[13]介绍了阳极炭素利用煅烧余热对导热油基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20110131120021)作者简介：陈保奎，(1971-)，男，博士研究生，主要研究方向：高效能量转换理论及节能技术。通信联系人：孙奉仲，教授，主要研究方向：高效能量转换理论及节能技术。sfzh@sdu.edu.cn-1-加热系统的节能改造情况，但其并未考虑对烟气余热充分利用的问题。导热油炉在运行中由于高油温、设计过程中烟气量不准确、积灰等一系列因素，导热油加热炉的排烟温度多在400℃以上，造成余热资源的浪费。而且炭素行业余热利用过程中存在两个关键技术难题：一是...