建材行业如水泥、陶瓷等工业是耗能大户，以陶瓷为例，据统计，能源费用占生产总成本的 40%以上。开发新型的高效低耗能设备以逐步更新老设备，已是当务之急。
80 年代国内已有许多单位应用热管技术回收陶瓷、水泥生产中排放的余热取得了很好的节能效果。90 年代高温热管技术的工业开发应用获得成功，这些都为今后的推广应用和开展新的开发研究打下了很好的基础。
以下是近年来热管技术在建材、轻工行业中成功应用的一些实例。
- 高岭土喷雾干燥热风炉
高岭土是一种重要的添加剂，它在化工、造纸、建材等行业中有极其重要的应用。高温、高浓度喷雾干燥是高岭土生产中采用的一项新工艺。
高岭土料浆的浓度达 63%～66%，料浆黏度为 500～1200 mPa-s，如此高浓度、黏度的料浆喷雾干燥具有一定难度。关键是需要有较高温度的热风，希望热风温度能达到 500℃。
由于对高岭土的白度有比较严格要求，因之在干燥过程中应该力求避免污染物混入料粉中。以燃烧烟道气为热源的高温热管空气预热器（燃煤热风炉），非常适合于这种工艺要求。
图6-1中示出了高岭土喷雾干燥的流程图
常温空气由鼓风机 4 自热管换热器 3 的底部进入热管换热器的低温段，经中温段及高温段加热达 500℃后排出，进入喷雾塔作为干燥热风。自煤燃烧炉出口的烟气温度达到 900~1100℃，由换热器顶部向下流动与冷侧空气形成逆流换热，温度降至 200℃以下由引风机排入烟囱。
该设备 1994 年 2 月正式投入使用。1994 年 5 月对该换热器作了正式测试。测试结果如表6-2。
该换热器运行了 3 年以后，效率有所下降，检查发现烟气进口的高温热管已经烧坏 40%，其原因是型号为 18-8 的不锈钢材料不耐高温，因为该燃烧炉为手烧煤炉，烟气常超温达 1200℃左右，在此温度下，不锈钢很容易过热烧坏。
另外发现低温段积灰较多，但属干灰。经吹灰后再投入使用，烟气出口温度仍能维持 400℃左右，至 1998 年尚未大修换管。
- 十二醇硫酸钠喷雾干燥
十二醇硫酸钠是一种优良的阴离子表面活性剂，能有效的降低液体表面张力，是牙膏生产的重要原料之一，还广泛用于洗涤剂、化妆品、医药，纺织品、石油开采及电镀等行业。
十二醇硫酸钠产品是一种热敏感性多泡性物质，干燥条件十分苛刻。即干燥所需的高温热源（450～500℃）一般是采用煤气直接燃烧产生的烟气。对于没有煤气或煤气很贵的地区， 热源就成为一大难题。
如使用液化气、轻柴油等其他热源，均会对十二醇硫酸钠产生污染而影响色泽。如采用换热方式加热空气，则一般的板式、列管式、异形管和板翅式所能提供的热源温度一般在 400℃以下，且热效率较低，并且大多数不适合于以煤为燃料的烟道气，而热管的各种特性非常适合于这一难题的解决。
高温热管热风炉的流程图如图 6-2 所示。
由煤燃烧炉产生的高温烟气（950～850℃）直接进入高温热管换热器的吸热段（热管的蒸发段），逐步经过高温热管区、中温热管区、低温热管区温度降至 200℃以下排入烟囱。
空气由常温（20℃）进入热管换热器的放热段（热管的冷凝段）。通过热管与烟气进行逆流换热被加热至470～500℃，去喷雾干燥塔。其操作参数如表6-3所示。
表 6-4 为高温热管热风炉运行数据。
该系统采用煤作为燃料代替煤气，可以节省煤气管路铺设工程费用，此项费用一般可达数百万元，更为重要的是运行费用的节省。
与采用煤气作热源相比，每生产 1 吨十二醇硫酸钠可节约运行费用630 元，对于一个年产一千八百多吨的工厂来说，每年可节省费用为 113.4 万元。而整套高温热管热风炉的投资不到100万元。
表6-5为两种热源经济核算对比表。
- 玻璃窑炉的余热回收
玻璃生产过程中，从池窑蓄热室、换热室（或换热器）出来的烟气一般在 500℃以下。这些烟气可以通过热管余热锅炉来产生蒸汽。蒸汽可用于加热和雾化重油、管道保温，以及生活取暖等。
对于排烟量较大，温度较高的烟气，可通过热管余热锅炉产生较高压.力的蒸汽（3.5MPa 以上）用于蒸汽透平来发电，或者直接驱动透平空压机、风机、水泵等机械。
对于从工作池和供料道等处排出的烟气，气量少而温度高，可以采用少量的高温热管（工作温度>650℃）来预热空气。当离炉烟气温度为 1000～1200℃，空气预热温度可达 400～500℃，节油效果可达 20%。
在退火炉烟气的烟道中，以及退火炉缓冷带以后的部位都可以设制热管换热器以回收烟气的余热和玻璃制品的散热量来预热空气，作为助燃空气、干燥热源或车间取暖等的热源， 都可以获得很好的节能效果。
当前国内玻璃窑炉所使用的燃料大多为重油和渣油，对于这种燃料的烟气的余热回收应该特别注意热管蒸发段管外的积灰堵塞问题。
经过若干年工业应用的实践， 已经积累了保证热管换热器能长期运行的方法，重要的一条设计原则是防止上和避免一切可能引起灰堵的因素，以及在结构上确保清洗方便。
以下是一个典型应用实例。
某玻璃厂由蓄热室排出的烟气温度为 420℃，烟气量为（标准状态）17800m3/h，要求将烟气温度降到 200℃以下，回收的热量产生0.5MPa（表压）的低压饱和蒸汽。
该工程流程如图 6-3。
来自蓄热室的烟气进入热管蒸汽发生器，从 420℃降到 220℃左右进入热管省煤器继续降温至 180℃左右排入烟囱。其有关参数如表 6-6，表 6-7所示。
该系统经两年正常运转，证明具有如下优越性∶
① 烟气侧压力降小，可以满足工艺窑炉内负压的要求;
② 不容易积灰，设备具有热水冲洗装置，可以在线清洗;
③ 管壁温度可全部控制在烟气露点以上，避免结露及低温腐蚀;
④ 可连续长期运转，单根热管破坏不影响设备运行;
⑤ 设备成本一年内回收。
- 热管技术在水泥工业中的应用
在水泥生产中，回转窑、冷却机、悬浮预热器、烘干机等都是重要的热工设备。在保证满足工艺条件要求的基础上，提高这些热工设备的热效率是水泥生产节能降耗的关键。根据近年来工业应用开发的实践，热管技术在以下几方面已获得了较为成功的应用。
4.1 窑尾冷却机的余热利用
水泥生产回转窑尾冷却机低温段排出的废气温度一般为 200～300℃，这部分余热的品位较低，它的最好用途是产生低压蒸汽，作为生活用水，冬天用来取暖和浴室用水；夏天可作为溴化锂制冷机的热源制取冷气供生产车间及生活区降温，或作为其他工段余热锅炉的省煤器加热锅炉给水。
某厂O3.5m×145m 的水泥回转窑后配 1.37m×30.48m 炉篦振动式冷却机，废气排量为（标准状态）51673m23/h，废气温度约为240℃，n316n在烟道中安装热管热水器一台，加热生活用水，具体参数如表6-8。
4.2 小水泥窑尾废气余热利用
许多小水泥厂的烧成回转窑窑尾排出的废气温度在 450～600℃左右，由于产量较小，废气量也比较少，一般均将回收的余热产生压力为 0.3～0.8MPa 的低压蒸汽供生产工艺或者生活使用，其流程如图6-4 所示。
从干法中空回转窑尾排出的废气经过旋风除尘后进入热管蒸汽发生器，废气温度从 600℃左右降至 200℃以下，入布袋收尘系统，经引风机排入烟囱。其优点是∶
① 将高温废气降至 200℃以下，可直接进入布袋收尘器;
② 每吨熟料可回收 0.4～0.5 吨低压蒸汽;
③ 结构紧凑压力降小，一般小于 500Pa;
④不易积灰， 管壁温度可调整在烟气露点以上，可以达到自清灰目的。
以下为两个工程实例。
某厂以磷石膏制取 4 万吨硫酸联产6万吨水泥，采用D3m×88m 的干法中空长窑生产水泥，窑尾废气温度为450～500℃，在窑尾设置一台热管蒸汽发生器（余热锅炉），将废气温度降至 280℃去制酸系统。回收余热产生 0.8MPa 蒸汽，供生产和生活使用。每年回收热量折合标准煤1470吨;
某厂生产白水泥，锻烧窑规格为D1.9/1.6m×39m，每小时生产熟料量 2 吨，窑尾废气温度 600℃，经过热管蒸汽发生器降到 200℃以下去布袋除尘器，回收的热量产生 0.3MPa 蒸汽供生活用，总工程投资一年内可回收。
以上两例热管蒸汽发生器参数见表6-9。
水泥生产中锻烧熟料的回转窑窑尾废气排出的温度一般在 900～1000℃左右，每吨熟料废气量约为（标准状态）1.658m2。
该废气的主要用途一般用作悬浮物预热器的热源，预热入窑的生料粉；另一种用途是与窑尾冷却机的热空气混合进入窑外分解的分解炉；也有将窑尾废气用于发电等其他用途；在前面两种用途中，由于废气直接进入预热器和分解炉，常常带来两个问题。
（1）当作为悬浮预热器的热源时， 窑尾废气的利用受到了燃料品种和烧原料成分的限制。
因为当燃烧燃料品种内含硫量较高或原料中含碱、氯成分过多时，物料和燃料中挥发出来的碱、氯、硫和废气一起进入预热器内，随着废气温度的降低，这些挥发成分绝大部分冷凝成细雾，被生料所吸附或者吸收，又带回窑内，这样反复进行，形成了一个预热器和窑炉之间的内部循环，使氯、碱、硫的化合物富集起来。
当窑尾温度达到一定数值时，富集了的氯、碱和硫化合物在低温下熔融，使生料粉黏附在废气管道内部，随着温度的上升，粉尘黏附的数量和硬度也不断增加，最后出现系统风道堵塞;
（2）当窑尾高温废气不作为预热器热源而直接与二次风混合进入分解炉时，虽然能充分利用废气的热量，但因废气中含氧量很低，与二次风混合后降低了二次风的含氧浓度，不利于燃料的充分燃烧。
显然以上问题都是直接利用窑尾废气的热量所引起的，如果能用一台高温高效体积紧凑的气-气热管换热器，用新鲜的空气将窑尾高温废气的热量取出作为高温热风就可 以避免以上问题的产生，其流程如图 6-5 所示。
由回转窑出来的窑尾废气约为950～1050℃，进入高温热管换热器的蒸发段，将热量传递给高温热管，降温后的废气温度仍在600℃以上。如果燃料含硫量不高则可再次进入预热器系统作为预热生料的热源，如原料含硫量高则可作为其他热源使用。
由冷却机出来的二次风温度约为 600～700℃（温度的高低与冷却机的结构形式有关），进入高温热管换热器的冷凝段。 由高温热管传来的热量将二次风的温度进一步提高到 750～850℃，进入分解炉。
这样既利用了高温废气高品位余热，又不致于降低二次风中的含氧量。由于入炉的二次风温度提高，含氧量高，因而入分解炉的燃料可以充分燃烧，大大节省燃料，达到了节能的效果。
5. 陶瓷窑炉的余热利用
生产陶瓷的一个重要过程是烧成，烧成是在窑炉中进行的。陶瓷生产的窑炉有连续式的 （隧道窑）也有间隙式的（倒焰窑）。 不管是隧道窑还是倒焰窑，其热效率都比较低。
效率低的原因除了燃烧损失、散热损失等原因外，重要的一点是排烟损失。烧成隧道窑废气带走的热量损失约占总热量的 20%～40%，而倒焰窑废气带走的热量约占燃料消耗量的 30%～50%。
因之回收窑尾废气的热量加以利用是提高窑炉效率的关键。国内隧道窑排烟温度一般在 200~300℃，也有高达 400℃，个别倒焰窑的排烟温度可高达 560℃。
一方面窑炉排烟带走大量余热，另一方面为了干燥坯件，一些工厂又另外建造窑炉或锅炉产生热风和蒸汽以满足烘干坯件的要求。
近年来不少陶瓷厂用热管换热器来回收烟气中的余热加热空气作为烘干坯件的热源，取得了很好的节能效果。
5.1 隧道窑烟道气余热利用
隧道窑余热回收主要用以加热空气作为烘干坯件的热源，也可作为助燃空气以提高窑炉本身的热效率，两者的选择可依据各工厂具体情况而定。其典型流程如图 6-6 所示。
用热管回收隧道窑余热需要十分注意燃料的品种，不同燃料的品种烟气露点及灰粒的性质均不一样， 需要慎重考虑热管蒸发段积灰堵塞的消除方法。
近年来在陶瓷隧道窑烟气余热回收方面已经积累了防止灰堵的经验。如在热管蒸发段采用光管、直翅片管、大螺距翅片管、高风速、倾斜放置、定期热水冲洗等，都是行之有效的方法。
表 6-10 中列出了四个工业应用实例，其中三个例子为用窑尾烟气余热加热空气作为烘房干燥热源以代替原来的锅炉蒸汽加热。第四个例子为用余热加热热水供生活用，其运行参数如表6-10 所示。
与原来用蒸汽加热空气相比，不仅省去一台蒸汽锅炉，而且因为热风量有多余，干燥后含湿的热风可及时排出，因而可以提高干燥速度并改善产品质量。
从运行情况看，例I、例Ⅱ的烟气出口温度偏低，一般希望燃烧重油的热管换热器烟气出口温度不低于150℃为宜。
5.2 电瓷厂隧道窑冷却带余热利用
某电瓷厂将隧道窑冷却带 400～450℃的废气抽出通过热管换热器换热，烟气温度降至 300℃左右， 再返回窑炉中烧成带作为气氛膜风使用。被加热的新鲜空气送入烘房，干燥电瓷坯件。
该厂原直接使用冷却段废气作为烘房干燥的热源，由于废气中含有重油燃烧产物及灰尘，对烘房内的电瓷坯件及车间和环境都造成了一定的污染。使用热管换热器的流程如图 6-7。该热管空气预热器的参数见表 6-11。
5.3 倒焰窑烟道气余热利用
某厂倒焰窑排烟温度为 564℃，实测该窑炉热效率仅为 23%，由于坯件入窑前需要预热烘干，因之需再建一个烘干窑，以煤作为燃料，燃烧的烟气作为烘干热源。根据计算，如将 560℃烟气降到 160℃排空，将新鲜空气加热到 60～120℃，其热量足够供烘干坯件所用。
流程示意图如图6-8所示，热管空气预热器参数列于表6-12中。
- 纺织工业的余热利用
在纺织工业中使用了许多耗能机械，如热定型机、浆纱机、烘干机等。这些耗热机械可以使用电、燃油、燃气、蒸汽等作为热源。而纺织行业耗热机械的运行操作温度都比较低，一般在 200℃以下。如何尽可能的利用低温余热减少高品位热能的消耗是纺织行业节能降耗的重要任务。
6.1 热定型机余热的回收利用
热定型机（或称拉幅机）是纺织行业中主要耗热机械之一。热定型机是用热空气对纺织物（如布匹）进行于燥和整理并使之定型的装置。
热空气的供给方式有多种途径，可以直接在定型机内燃烧煤气或轻柴油，也可以用循环的热油或蒸汽加热， 或者利用电加热。
一般热定型机内所需热风温度约为 200℃左右。离开热定型机的热风温度一般在 170℃左右。因之大量的余热被排入空气。如果加上燃料燃烧损失以及机体散热损失等，经估算输入热定型机的热量有 90%以上由排气散入大气。
真正处理织物所消耗的热量只占了输入定型机热量的2.9%。散失的热量不仅浪费能源而且造成环境的污染。因之热定型机的余热回收是势在必行的。
用于热定型机热回收的方式是用排出的热风加热新鲜空气再返入热定型机，如果热定型机直接燃烧煤气或者轻柴油，一部分预热的空气也可以作为助燃空气或者用于加热热水。
回收热定型机余热的换热器可以用回转式、列管式、板式等换热器，但从余热回收效率、压力损失，防止堵塞、清洗等综合指标比较，还是热管换热器最占优势。
热管换热器回收热定型机的余热的流程如图6-9所示，表6-13 为一热定型机热回收实例参数。
6.2 浆纱机的余热回收
浆纱机是作浆纱干燥之用。图 6-10 是浆纱机余热回收流程示意图。
在浆纱机的下部有热风加热系统，热风进入浆纱机后，吸收浆纱的水分，而后排出。
由于干燥过程主要是传质过程，因而热气体的温度下降不多，主要是湿含量加大。利用排除的湿空气加热新鲜空气回收湿空气的热量，返回浆纱机内与热源热风混合，达到节能的目的。
表6-14为一浆纱机的热管空气预热器参数
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