高温热管换热器是一种新型高效换热器，已经广泛地应用于航天、石油化工等行业加热和冷却生产工艺和废热回收过程中。空气轮机发电系统要求将空气预热到700℃用来驱动气轮机叶片，换热器性能要稳定可靠。高温热管换热器是各种换热器优选方案。

     目前我国火电占到全国总发电量的76～80%，大量煤炭的燃烧不仅产生大量的CO2、NOx等污染物，而且成为温室效应气体的主要来源。如果发电效率能够提高1%，那么全国每年将节电340亿千瓦时以上，节约标准煤1100万吨以上，减少CO2排放达到2500万吨以上。电厂所发电量中大约3～10%的部分被自身所消耗，如果能够降低这部分厂用电率，就相当于提高了供电效率。利用锅炉燃煤释放出来的热量来加热燃气轮机内的空气，高温高压的空气推动涡轮做功，乏气作用为二次风的一部分，这是降低厂用电的一个有效措施。

     对于大型发电机组来说，降低厂用电的主要方式是利用小汽轮机驱动给水泵或者风机等。机组中增加空气轮机系统，主汽轮机发电功率不变，同时锅炉排烟温度不变。空气轮机的输出功全部用来驱动给水泵，空气轮机的排气替代了一部分锅炉用风，但总折算还是降低了电耗。该系统与锅炉机组耦合运行时，在机组运行期间可以不受机组负荷率的影响而实现满负荷运行，年可增加上网电量为518.3万千瓦时，同时节约标煤为2.85万吨。

     高温空气预热器的设计005与空气轮机发电系统相匹配的高温热管空气预热器

    空气轮机发电系统技术的关键是高温空气换热器的可靠性和寿命，要求进入高温换热器的烟气温度850℃，出口温度700℃，质量流量为41kg/s；空气出口温度700℃，入口温度500℃，压力0.6～0.7MPa。

     2.1.1热管管壳材质的选用

     管壳选用0Cr25Ni20奥氏体耐热钢,钢中加入Ni、Cr、Nb等元素，经时效处理后，钢中可析出Ni3(Ti,Al)类的金属化合物形成第二硬质相。这些第二相很难长大，在钢中呈弥散分布，有效地提高了钢的持久强度。0Cr25Ni20耐热钢为奥氏体型钢，合金晶粒粗化，减少了晶界，在高温下晶界强度低于晶内强度，合金的断裂常沿晶界发生，减少晶界就相当于减少了破断的可能性，从而提高了高温强度。该种耐热钢最高使用温可达到1200℃，其韧性、可焊性较好，连续最高使用温度为1150℃，间歇使用最高温度为1050～1100℃。它与金属钠有良好的相容性，热管工作时不会发生失效问题。

    2．1．2 热管工作介质的选用

    工质选择金属钠, 沸点882℃、凝固点98℃、临界温度2327℃、密度930kg/m3、气化潜热4222kJ/kg、启动温度约350℃，热管的工作温度在597～1197℃范围内。在高温下液态钠热管的壳体几乎不承受内压, 工质回流时只有小质量流率便可传递较高的热量。

     选用纯度为99.7%的工业钠作用为工质, 因为钠和水易发生激烈反应，处理钠时要在干燥的环境下进行，要绝对避免与水接触。这里采用一种简捷高效的碱金属充装工艺“碱金属非蒸馏充装方法”，工艺过程如下：
    （1）钠在惰性气体保护下在透明室中操作；
    （2）在透明室中采用天平对钠量进行计量；
    （3）对钠工质进行过滤提纯；
    （4）采用封口钳封口，再精确称量定量；
    （5）采用加热带对钠进行熔化控制，并提高热管充钠前的真空度；       
   （6）可一次充装一根或多根热管。高温钠热管的整个制造工艺过程复杂，只有保证准确无误，才能保证热管的可靠性和寿命。