文档介绍：钛白粉生产线烟气余热回收
0引言
我国目前钛白粉产能在100〜150万吨之间，基本上全部采
用硫酸法，此法工艺复杂，能源消耗大，转窑排烟温度高达
300c〜400C,高温烟气需降温后才能对外排放，目前我国生产
厂家均采用水冷法进行降温，生产一吨钛白粉所产生的烟气降温
需50〜60立方水，此降温方法不仅不能将烟气中的热能回收利
用，还浪费大量的水资源。
钛白粉转窑排放的烟气含有SO3和大量的水分，所以露点较
高，通常在160c〜220c左右，同时尾气中含有大量的粉尘，
粉尘颗粒细度可达2000目，又细又粘。用常规间壁式换热器进
行余热回收有很大难度。下面介绍一种用热管换热器对钛白粉生
产线烟气余热进行回收的方法。
设备选型
烟气露点高，粉尘大，冷载荷入口温度通常都在20℃左右，
用常规间壁式换热器进行换热，换热元件管壁温度会很低，特别
是在冷载荷入口处，温度会低于露点，造成低温腐蚀，因此对此
类烟气的余热回收建议选用热管换热器作为换热设备，换热元件
采用钢水重力热管。
热管的传热原理及特点
重力热管传热基本原理[1]：高温烟气自热管换热器气体进
口进入，横向掠过翅片管，热管的蒸发段受热，热管内的介质蒸
发汽化，蒸汽在微小压差下流向冷凝段放出热量凝结成冷凝液，
在重力的作用下流回蒸发段。如此循不已，热量就从高温烟气传
给了低温介质。
应用特点：1）较大的传热能力，热管巧妙的组织了热阻较
小的沸腾和凝结两种相变过程，使它的导热系数高达同类材料导
热系数的数倍以至数百倍；2）优良的等温性，热管内腔的蒸汽
是处于饱和状态，饱和蒸汽由蒸发段流向冷凝段的压力差很小，
因而热管具有优良的等温性。
热管换热器在高露点烟气中的优势
管壁温度可调：当两种换热介质在同一传热壁面两侧进行热
量交换时，传热壁面的温度接近换热系数大的那一侧换热介质的
温度[2]，蒸汽的换热系数比烟气高很多，因此热管管壁温度接
近热管内蒸汽的温度。热管换热器由中间花板分成两部分，烟气
和空气分别在花板上下两侧空间流动，换热设计时可通过调整热
管冷热侧的长度，翅片高度和间距调整热流密度，通过热流密度
调整热管内饱和蒸汽温度，从而达到调整管壁温度的目的。
烟气侧和空气侧均可缠绕翅片扩展受热面：烟气和空气的换
热系数都很低，用常规间壁式换热器进行热交换时，换热管外侧
可缠绕翅片扩展受热面，但管子内侧很难扩展受热面，换热器总
传热系数因管内面积受到限制。热管换热器分冷热侧两部分，烟
气侧和空气侧可同时缠绕翅片扩展受热面[3]，因此热管换热器
较常规间壁换热器换热效率高，节约钢材，结构紧凑。
换热器设计
露点的确定
由于原料品质的不同，生产系统排放烟气的露点也不相同，
露点温度随烟气中所含三氧化硫和水份的的多少而变化，三氧化
硫和水份越多，露点温度越高。露点温度的确定对于换热器的设
计至关重要。通常可以采用霍夫露点计算公式来计算烟气的露
点。
换热方式分析
通常状况下，换热器出口的温度要高于露点温度30℃以上，
如果换热器出口温度太接近露点温度，即使能保护后续设备，也
无法将换热元件的管壁温度设计到露点以上，从而导致换热器的
低温腐蚀和积灰。
当烟气露点温度高达220℃时，为了保护换热器后