熱管技術(shù)在褐藻酸鈉干燥中的應(yīng)用

王 斌，惠鋒基，滕懷華

(山東潔晶集團(tuán)股份有限公司,山東 日照 276800)

長期以來，褐藻酸鈉干燥均采取沸騰干燥或者振動干燥。這兩種干燥方法都是用蒸汽將冷空氣加熱成為熱空氣，以熱空氣作為干燥介質(zhì)。在蒸汽——空氣換熱過程中，采用的換熱器都是翅片管式列管換熱器即SRZ型空氣換熱器。

1 SRZ型空氣換熱器用于褐藻酸鈉干燥簡介

1.1 SRZ型空氣換熱器

SRZ型空氣換熱器由翅片管束組成，翅片管是在無縫鋼管外纏繞或焊接翅片，增加傳熱面積和傳熱系數(shù)，就其傳熱機(jī)理而言仍屬對流傳熱。SRZ型空氣換熱器結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 SRZ型空氣換熱器結(jié)構(gòu)

1.2 改造前SRZ型空氣換熱器用于褐藻酸鈉干燥流程圖，見圖2。

圖2 改造前SRZ型空氣換熱器用于褐藻酸鈉干燥流程圖

SRZ型空氣換熱器為天津暖風(fēng)機(jī)總廠產(chǎn)，型號SRZ15×10，共四組，換熱面積62.1×4=248.4m2，翅片管∮21×2材質(zhì)為20#鋼，翅片15×0.5材質(zhì)Q235B。鼓風(fēng)機(jī)4～72No.5A，P=3175～2195Pa，Q=7950～14720m3/h，引風(fēng)機(jī)4～72No.6C，P=2176～1499Pa，Q=9500～17600m3/h。

1.3 SRZ型空氣換熱器在褐藻酸鈉干燥過程中存在的缺陷

(1)受對流傳熱系數(shù)影響，傳熱效率低，蒸汽消耗高，浪費(fèi)能源。

(2)容易滲漏，影響干燥效率和產(chǎn)品粘度。SRZ型空氣換熱器翅管與上下兩塊管板焊接，受溫差應(yīng)力影響，在與管板的焊縫處常易產(chǎn)生滲漏，滲漏后使蒸汽混入到熱空氣中，導(dǎo)致熱空氣中的水汽分壓增大，相對濕度增加，影響干燥效率，加劇蒸汽消耗，并且降低產(chǎn)品粘度。泄漏嚴(yán)重時(shí)，熱空氣甚至不能作為載濕體，使干燥過程停止。

(3)使用壽命短，因?yàn)闈B漏，造成SRZ型空氣換熱器使用壽命一般僅有8～12個(gè)月。

二十多年來，這些缺陷一直未能得到根本解決.

2 褐藻酸鈉干燥系統(tǒng)改造

2.1 熱管技術(shù)

熱管技術(shù)是一種密閉腔內(nèi)的相變傳熱技術(shù)，腔內(nèi)灌充具有超常熱敏感性的導(dǎo)熱介質(zhì)，因而熱管具有超高導(dǎo)熱性能(據(jù)實(shí)驗(yàn)，熱管傳熱速率大概是普通碳鋼管的200倍左右)。熱管因其具有導(dǎo)熱性能高，體積小，耐腐蝕，壽命長，等溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。熱管技術(shù)在干燥領(lǐng)域的應(yīng)用主要是產(chǎn)生不同溫度的清潔熱風(fēng)，熱管空氣換熱器結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 熱管空氣換熱器結(jié)構(gòu)

在熱管的蒸發(fā)段，管內(nèi)的液相導(dǎo)熱介質(zhì)吸收來自蒸汽的熱量，蒸發(fā)成為氣相，氣相介質(zhì)在微小壓差作用下流向冷凝段，在冷凝段放出熱量將冷風(fēng)加熱，氣相冷凝成液相，液相介質(zhì)靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止。由于傳熱機(jī)理不同，和SRZ型空氣換熱器相比，熱管空氣換熱器具有極高的傳熱效率。

熱管空氣換熱器只和一塊管板焊接，且熱管等溫性能好，因此溫差應(yīng)力小，溫差應(yīng)力對熱管焊縫幾乎沒有影響，因此，不存在滲漏問題，由滲漏帶來的各種操作缺陷也不存在，而且使用壽命長。

2.2 熱管技術(shù)應(yīng)用于褐藻酸鈉干燥系統(tǒng)改造

近年來，盡管熱管技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用迅速發(fā)展，但在海藻化工領(lǐng)域褐藻酸鈉的生產(chǎn)中卻未見應(yīng)用。

在褐藻酸鈉干燥過程中，采用熱管技術(shù)，將熱管空氣換熱器應(yīng)用于干燥過程，降低了蒸汽消耗，延長了設(shè)備使用壽命，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

針對長期以來褐藻酸鈉干燥過程中，SRZ型空氣換熱器的缺陷，采用熱管技術(shù)，使用熱管空氣換熱器代替原來的SRZ型空氣換熱器，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，延長設(shè)備使用壽命的方法。

改造后熱管技術(shù)用于褐藻酸鈉干燥流程圖，見圖4。

圖4 改造后熱管技術(shù)用于褐藻酸鈉干燥流程圖

將原干燥流程中的換熱裝置由SRZ型空氣換熱器更換為熱管空氣換熱器，其它裝置如振動烘干機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)分離器等均保持不變。

熱管空氣換熱器為山東辰能能源科技有限公司產(chǎn)，型號HCRG-10B，換熱面積190m2，熱管∮32×3材質(zhì)為15CrMo合金鋼，管內(nèi)灌充導(dǎo)熱介質(zhì)，翅片15×1材質(zhì)Q235B。

3 褐藻酸鈉干燥系統(tǒng)改造前后對比

分別以SRZ型空氣換熱器和熱管空氣換熱器作為換熱裝置的使用情況對照(數(shù)據(jù)來源：山東潔晶集團(tuán)生產(chǎn)報(bào)表)，如表1。

表1 以SRZ型空氣換熱器和熱管空氣換熱器作為換熱裝置的使用情況

按山東潔晶集團(tuán)全年生產(chǎn)褐藻酸鈉5000t計(jì)算，將SRZ型空氣換熱器全部換成熱管換熱器后，年節(jié)約蒸汽1260t，節(jié)約燃煤252t(噸煤產(chǎn)汽按5t/t)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每節(jié)約1噸燃煤，可減少二氧化碳排放2600Kg，減少二氧化硫排放8.5Kg，減少氮氧化物排放7.4kg，則每年可減少二氧化碳排放655.2t，減少二氧化硫排放2.142t，減少氮氧化物排放1.865t。

4 結(jié)論

在褐藻酸鈉的生產(chǎn)中，將熱管技術(shù)應(yīng)用于褐藻酸鈉干燥過程，以熱管空氣換熱器代替了SRZ型空氣換熱器，提高了換熱效率，降低了換熱過程的熱損失，從而降低了干燥過程的蒸汽消耗，設(shè)備使用壽命得到延長，杜絕了SRZ型空氣換熱器因翅管焊縫滲漏帶來的各種麻煩，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。

[1] 陳正霖，高金誠，王學(xué)良 .褐藻膠[M].青島：青島海洋大學(xué)出版社，1997.

[2] 莊 駿，張 紅.2010年熱管技術(shù)展望[J].化工機(jī)械，1998(1):44-49.

[3] 馬永昌，張憲峰.熱管技術(shù)的原理、應(yīng)用與發(fā)展[J].變頻器世界，2009(7):70-75.

(本文文獻(xiàn)格式：王斌，惠鋒基，滕懷華.熱管技術(shù)在褐藻酸鈉干燥中的應(yīng)用[J].山東化工，2018，47(02)：78-80.)