利用烟气余热的设备有两种，即换热器和蓄热器。由于受材质和气密性的要求，换热器还不能将燃气或压力很高的空气预热到很高的温度，预热温度较高时多采用蓄热室。燃气工业炉一般采用换热器，下面主要介绍几种换热器。

　　换热器的结构要求:传热系数大，避免局部过热，气密性好，流动阻力小，便于清扫，应有防胀装置等。

　　根据制造材料不同，可分为金属换热器和陶瓷换热器。金属换热器的导热性能好，传热系数大，金属换热器体积较小。由于金属之间采用焊接，气密性好，可预热压力较高的空气或燃气。但金属承受的温度所限，当燃气或空气的预热温度稍高时，常采用陶瓷换热器。

　　加热炉是冶金、机械工业部门的重要设备，其耗能较多，热效率低，用空气预热器回收烟气的余热，一般可节约燃料10%～15%，节能效果比较显著。

　　1.热管预热器

　　热管是一种新型的传热元件，热管空气预热器是一种新型的节能设备，与钢管预热器、回转式预热器相比，具有体积小，质量轻，效率高的特点。

　　典型的热管如下图：

　　它是由一封闭的管壳或壳体，内表面镶套着多孔毛细吸液芯。吸液芯浸满液相工质，热管的其余空间则容纳着气相工质。外热源在蒸发段把热量加进去，使该段的工质蒸发，由此造成的压差把蒸汽从蒸发段输送到冷凝段。在冷凝段蒸汽被凝结，并将汽化潜热释放出来。蒸发消耗了液相，而毛细压力把凝结下来的液相又送回蒸发段，重新蒸发。这样，热管连续不断地把汽化潜热从蒸发段传递到凝结段，实现热量的转移。

　　将热管组装起来就是热管预热器，下图为热管空气预热器：

　　由于空气换热器的两侧的放热系数小，为了强化传热，通常在外侧加肋片。典型的热管预热器，外形一般为长方体，热管的蒸发段和凝结段被隔板隔开，分成冷热通道。热管的肋化系数一般为5～30。为防止烟气积尘堵塞，烟气侧翅片间距较大。空气侧，空气较清洁，肋片间距可适当缩小。热管管束一般为错列布置，如下图所示：

　　热管管束安装位置有水平、倾斜和垂直三种。重力热管，已广泛用于空气预热器，但热管必须倾斜或垂直布置，且下部只能为加热段。

　　热管热水预热器，是气-水换热器，通常利用余热来加热热水。由于水侧的热阻较低，热管的水侧一般不需要肋化。

　　热管预热器的特点:无运动部件，不需要外部动力;传热效率高，设备紧凑，热负荷高;能适合较大温度范围和热负荷范围;冷、热流体之间有固体壁面隔开，完全消除了横向气体混掺;冷热流体逆流时，冷热流体进口是分开的，不会使热流体进口处温度较高，换热效果好。

　　2.对流式预热器

　　对流式换热器种类较多，常用的有无翅片的多管式换热器、带翅片的多管式换热器、无翅片的多管式预热器、带翅片的多管圆筒式预热器、套管式预热器等。无翅片的多管式预热器即管式换热器，主要有钢管预热器和玻璃管预热器。钢管预热器的结构形式较多，管子形状有直管、弯管、U形管等，管子的排列有顺列和错列安装方式可以水平安装和垂直安装。被预热的空气可在管内流动，也可在管外流动，一般是在管外流动。钢管直径一般为15～150mm，空气流速为10～15m/s，烟气流速为2～4m/s。

　　下图是垂直安装的钢管预热器：

　　其中图(a)为直管式，优点是制作安装简单，但膨胀力较大;图(b)为弯管式，优点是膨胀应力较小，但制作与换管较困难。

　　下图是垂直安装的U形钢管预热器：

　　特点是管组受热后膨胀力*小，安装和换管较为方便，但管子的弯曲半径不同，制作较为复杂。管内积灰无法清除，只适用空气或净燃气的预热。

　　带翅片的多管式预热器的翅片形状主要有针状和片状，其结构如下图：

　　下图为多管圆筒式预热器的结构示意图：

　　下图为套管式预热器的结构示意图：

　　3.辐射式预热器

　　辐射式预热器是利用高温烟气中二氧化碳和水蒸气的辐射传热为主的预热器，预热器的进口温度一般不低于900℃，出口烟气温度不低于700℃，下图为筒式辐射预热器结构示意图：

　　辐射预热器的主要特点是:充分利用高温烟气的辐射传热能力;空气流速较高，可使壁温接近空气预热温度;烟气通道面积大，适合含尘量大的场合。

　　4.蓄热式预热器

　　蓄热式预热器，又称回转式换热器，结构如下图：

　　烟气从入口5进入换热器，通过转子的一半的蓄热板向下流，当烟气流经蓄热板时，把热量传递给蓄热板，使其温度升高。空气从另一侧下方进入换热器，流经旋转转子120°时，从已被烟气加热的蓄热板中吸取它在被烟气加热时所储存的热量，使其温度升高。*后流出换热器。烟气和空气的流速一般为8～12m/s。

　　蓄热式预热的特点是:结构紧凑，体积小，节省钢材;布置方便;烟气腐蚀的危险性小，检修周期较长。

　　5.陶瓷预热器

　　下图为管式陶瓷换热器：

　　烟气在管内垂直方向流动，空气在管外水平方向流动。陶瓷换热器的传热系数小，体积庞大，气密性差。*大的特点是耐火度高，可将空气预热到900～1000℃的高温，寿命长。

　　6.喷流预热器

　　喷流预热器是新型节能的预热设备，是利用气体喷射来强化对流换热过程，一般采用空气进行喷射，当烟气温度不太高时，也可采用烟气喷射。

　　下图为安装在烟道内的空气喷流式预热器：

　　它由直径不同的圆筒相套组成，内筒上有多孔，外筒壁面为换热面，烟气自上而下流经换热面，而空气经小孔喷出，冲击外筒壁面，于是烟气将空气加热，被加热的空气沿内外筒间的环形缝隙向上流出。空气与外筒之间为喷流换热，烟气与外筒壁面之间主要是辐射换热。喷流预热器具有传热系数高，管壁温度低，结构新颖，重量轻及体积小的特点。

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