⒈ 热管的工作原理
热管本身并不发热，也不耗热和贮热，形壮也不一定是管状，它仅仅是一种导热元件，应称之为传热管。
热管内的工作液在吸热端吸收热量发生相变汽化为蒸汽后，在该端压力上升，蒸汽在压力差的作用下流向另一端冷凝端，在冷凝端向冷源放出热量后蒸汽凝结成液体，冷凝的液体在毛细力的作用下回流到原来的吸热端端，这样的工作过程是连续进行的，热量也就连续不断的从热源传输到冷源。由于传输的是汽化潜热，所以热管可以在极小的温差下能传输很多热量。
2、热管空气预热器的应用
热管空气预热器是一种新型高效的传热元件，其应用非常广泛，航空、医疗、冶金、机械、电子、石油、化工等等方面都得到广泛的应用，随着世界上能源的短缺，热能回收的工作得到了迅速的发展，目前在日常生活中也有许多应用。热管空气预热器在电站锅炉的应用由于工作环境的影响，其受到腐蚀、磨损、积灰的问题，本文针对电站尾部安装空气预热器回收烟气余热的传热特性、低温腐蚀和积灰等问题进行探讨，并提出控制低温腐蚀和积灰的措施。
2.1热管空气预热器有较好的传热特性
热管空气预热器与管式、辐射式和会回转式等空气预热器相比，具有传热系数高、体积小、重量轻的特点，在电站等动力锅炉方面的应用日趋广泛。
⑴ 由于热管空气预热器在烟气侧和空气侧同时肋化，因此，大大强化了传热过程；
⑵ 由于热管空气预热器在结构上可将传统的烟气―空气的交叉流改为纯逆流型，因此，在相同温度条件下具有较高的对数平均温差；
⑶ 另外，还可以把一侧气体的管内流动改为外部绕流，这样大约可以使该侧的平均换热系数提高30℅，基于以上几个原因，在相同条件下，热管空气预热器的传热系数比普通管式空气预热器的传热系统高得多，当获取相同热量时不但使空气预热器的换热面积小、重量轻、金属消耗少，而且可减少烟气和空气的流动阻力，降低动力消耗。
2.2热管空气预热器有较高的抗低温腐蚀能力
热管空气预热器受热面的腐蚀，主要由烟气的酸露点温度和水蒸汽温度来结定，烟气的酸露点温度是烟气中的硫酸蒸汽凝结成硫酸露的温度它与燃料中的含硫量有关。
我国燃煤含硫量大部分为1℅左右，烟气的酸露点温度为120℃―130℃，如含硫量增加到2℅―3℅时，则烟气的酸露点温度为140℃―160℃。水蒸汽露点是烟汽中的水蒸汽结露的温度，一般烟汽中水蒸汽的露点是比较低的，大约为30℃―60℃，它与燃料中水的含量及送风方式有关，一般说来，无烟煤的水蒸汽露点为50℃左右，烟煤的水蒸汽露点为35℃左右。
含有硫和水蒸汽的烟气在进入露点后对金属有腐蚀作用，其腐蚀速度与金属壁面温度有关，随着金属壁面温度的降低，出现两个严重的腐蚀区和两个相对安全区，对于一定的煤种及运行方式，腐蚀曲线也是一定的，对于一般的管式空气预热器采用如提高排烟温度和热风再循环以及暖风机提高入口风温等措施，可以避开第二个严重腐蚀区，但是，第一个严重腐蚀区是难以避免的。
2.3热管空气预热器有较高的防积灰堵灰能力
热管受热面积灰的速度与烟气含尘浓度有关，而积灰多少一般只取决于含尘粒径的分布，即细灰越多，积灰也就越多、越密，热管空气预热器防积灰堵灰能力可由以下几方面看出：
⑴ 翅片热管空气预热器，由于热管外壁面设置的翅片密度高，因此降低了烟气与翅片及外壁之间的温差，使得灰分受到的热迁移力大大减小，从而降低了灰分的沉积量；
⑵ 调整热管管壁温度高于烟气酸露点温度，使灰尘不易粘结在翅片和管壁上；
⑶ 可利用热管布置灵活的特点，改善管子横向排数或管子长度，组合成沿烟气流向变截面的结构，保证烟气以最有利于自吹灰的速度等速流过所有的受热面来减少积灰，还可以适当加大烟气侧翅片节距，适度倾斜安装热管空气预热器和设置切换吹灰挡板等，均有利于减少和清除积灰。
理论和实践证明，带翅片的热管空气预热器具有良好的抗低温腐蚀能力和防积灰、堵灰的能力，我国的大多数锅炉，尤其是电站锅炉均以煤为燃料，燃煤锅炉烟气中的灰分及高硫物质会造成受热面积垢、腐蚀及磨损等问题，这些问题对于常规的管式空气预热器是无法避免的，而带翅片的热管空气预热器是不难解决的，因此，热管空气预热器对中、小型工业锅炉和电站等动力锅炉的余热利用有着广阔的应用前景。
3、热管空气预热器在某发电厂的应用
3.1基本概况
某发电厂#2炉是武汉锅炉厂设计制造的型号为WG650/13.6―3 的超高压带一次中间再热循环的自然循环固态排渣煤粉炉，制造时间是2004年，投产时间为2007年。燃用的煤为混合型贫煤。
名 称 符 号 单 位 设计煤种 校核煤种
碳份（应用基） Cy ℅ 51 47.3
氢份（应用基） Hy ℅ 2.69 2.20
氧份（应用基） Oy ℅ 3.30 3.77
氮份（应用基） Ny ℅ 0.68 0.63
硫份（应用基） Sy ℅ 3.15 3.60
灰份（应用基） Ay ℅ 31 33
水份（应用基） Wy ℅ 8 9.5
挥发份（应用基） Vy ℅ 20 19
低位发热量 Qdwy KJ/kg 19840 18050
可磨系数 Kkm BTU 1.5 1.45
灰变形温度 T1 ℃ 1190 1210
灰软形温度 T2 ℃ 1260 1330
灰熔形温度 T3 ℃ 1340 1390
设计考虑到煤种的成份，酸露点温度高达135℃，其空预器分两段布置，即分高温段和低温段二级布置。低温段由3.5m段的管式空预器（一级两组）和布置在其下的热管空预器（一级一组）组成。冷风温度30℃，热风温度352.4℃,排烟温度150℃。
同时，考虑到重力热管制造简单，成本低廉，传热性好故障率低，因而采用的热管空预器是重力热管。
3.2使用情况
运行一段时间后，就发现热管空预器堵灰，造成热管局部磨损严重，热风温度下降，当时分析原因为设计时，热管管排布置较密。2009年大修针对热管空预器存在的问题，进行了改造，主要是将节距拉大，改造后，消除了解堵灰现象，但是热风温度受到严重的影响，热风温度从设计时的352.4℃下降到310℃，能够勉强维持锅炉的正常运行，但从2012年初开始，#2炉热风温度呈逐步下降趋势，热管明显失效，至2013年3月，热风温度降至280℃左右，已经影响到锅炉的正常运行，2011年大修，对热管空预器进行了改造，投资巨大，在如此短的时间内，热管空预器就进行两次大的改造，因此从使用的情况来看，热管空预器的使用是不太成功的。
3.3存在问题的原因分析
⑴ 热管空预器堵灰、磨损、低温腐蚀引起失效。
由于原煤含硫量在3℅左右，因此其酸露点在135℃左右，那么即要求管壁温度应在135℃以上才能防止酸露粘灰，但制造厂在设计时，由于认识上的偏差和经验上的不足，在热管换热器设计上，过份强调热管优良的传热性（超导热性），布置上的紧凑性（这一布置上的优点在燃高硫高灰份煤的锅炉上却成了致命的缺点）。为保证锅炉燃烧的经济性，电厂一般要求排烟温度较低（一般为150℃），为适应这种要求，制造厂根据酸露点温度的高低将热管管壁温度尽量控制在两个安全区，第二安全区虽然腐蚀速度稍慢，但处在硫酸露点以下，且运行中由于负荷、煤质等的变化，第二安全区温度范围的控制是较难把握的，必然存在酸露粘灰（这种粘灰具有较强的粘结性和腐蚀性），进而出现堵灰、腐蚀。由于堵灰，使未堵部分烟速较高，又腐又磨，这部分热管很快被磨穿失效，同时堵塞后，热管传热能力大大下降。因此堵、磨、腐造成热管换热器换热能力下降，这是#2炉热管空预器投运不久后即发生堵灰的根本原因。而现在制造厂为解决这个问题，一般要求电厂以降低经济性为代价（将排烟温度控制在165℃左右），才能保证热管管壁温度在酸露点以上。
⑵ 热管本身失效。
由于碳钢―水热管具有热物理性能好，制造工艺简单，耐压强度高，造价低，因此热管空预器普遍采用碳钢―水热管，但是碳钢和水是不相容的，其原理是：碳钢―水热管中的水由于氧已经被除掉，因而腐蚀以氢去极化为主，在正常情况下，热管内存在水膜，因此腐蚀是以电化学机理为主的。
3.4经济性及可靠性
⑴ 运行经济性的探讨
为保证热管空预器不堵灰不磨损不产生低温腐蚀，必须保证热管管壁温度在硫酸露点以上，则在燃用高硫煤的锅炉上其排烟温度必须控制在165℃以上才能达到温度要求，与使用管式空预器排烟温度140℃时相比，其煤耗将增加5.25g/kw•h ,对于200MW 机组，按年运行6500小时计算，将多耗标煤6825吨，按每吨标煤280元计算，每年增加运行成本191.1万元。
⑵ 设备投资费用的探讨
如果将国内目前应用较好且价格较高的搪瓷管空预器与热管空预器在200MW机组上的投资作一个比较，见下表：
项 目 重 量（吨） 单 价（万元） 投资总价（万元）
热管空预器 195.69 1.09 213.3
搪瓷管空预器 101.5 1.5 162.5
热管空预器投资比搪瓷管空预器投资多50.8万元，从经济分析看：热管空预器运行和投资费用较高。
3.5使用寿命
热管空预器的使用寿命由两个方面确定，一是烟侧的磨损，二是热管本身的失效时间。从使用情况来看，热管空预器最上面的五排一般使用两年过均被磨穿，这将导致近1/3的热管失效；热管本身的失效时间，从目前国内的研究成果来看，碳钢―水热管的失效时间为五年左右，三年左右其传热效果将降低一半左右，这说明热管的使用寿命最多不超过四年，而现在国内管式空预器的使用寿命一般在八年以上。
4、总结
从经济性和可靠性来看，热管空预器在电站锅炉上应用还必须进一步进行研究，就目前的使用情况来看，它与管式空预器相比没有任何的优越性可言。由于热管空预器是一个新技术，在使用中出现问题当属正常现象，但如果在电站锅炉进行进一步的推广。
热管空预器可以具体情况做成各种形状，同时可在空气侧和烟气侧加以肋化，大大加强了传热，与普通管式空预器相比，其传热系数一般要高一至二个等级。热管空预器的各种优良特性，使其得到广泛的应用，其发展前景极大。
