卧式相变换热器.doc

卧式相变换热器专利发明人：张志宇专利号：ZL 2010 2 0219126.5在当今的工业生产中，绝大多数企业的能源利用都是以煤、石油、天然气等不可再生能源作为燃料，无论是在石油、化工、食品、医药生产等过程中，还是在火力发电过程中，这些燃料的燃烧均因为硫的存在，都会产生二氧化硫和三氧化硫气体,如果在生产过程中处理不当，就会对生产设备造成酸腐蚀。低温腐蚀的形成：燃料中的硫燃烧生成二氧化硫（SO2），在高温状态下，硫氧化物一般以SO2形式存在，在相对较低的温度下，会有5%以内的SO2在Fe2O3、V2O5等催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫（2SO2O22SO3），SO3与烟气中的水蒸汽相结合则生成硫酸蒸汽（SO3H2O=H2SO4）。而在燃煤、燃油、燃气锅炉的尾部区段的烟气中，由于受热面管壁温度较低，当低于烟气酸露点时，锅炉尾部受热面（省煤器、空预器）将发生的硫酸腐蚀，人们称之为低温腐蚀。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点。它比水露点要高很多，与燃料含硫量、灰份、水份以及燃烧方式和燃烧中的过量空气系数有关。由于空预器入口风温较低，若出口烟气温过低，将导致其最低壁温低于烟气露点，发生受热面金属的结露腐蚀。这也是锅炉的排烟温度不能降得更低的原因所在。锅炉排烟热损失是影响锅炉热效率的最大的一个因素，降低排烟温度，就能降低排烟热损失，但排烟温度降低后，因为换热器表面开始发生结露，析出硫酸液体，会带来两个负面影响：一是吸附烟气中的飞灰，造成换热器的积堵灰甚至堵灰，影响换热器的换热效率，致使排烟温度重新又升高，。严重时可能因为堵灰引起烟气阻力过大而导致被动停炉。二是造成换热器空气预热器的腐蚀穿孔，引起漏风，。泄漏的低温送风与烟气混合后，一方面造成导致排烟温度很降低，给人们造成一种锅炉排烟温度较低的假象；另一方面增加鼓引风机的负荷，严重时影响锅炉出力但是此时的低排烟温度是一个虚假的数值，并且造成引风、送风机负荷上升。正是因为降低较低的排烟温度后可能导致发生锅炉尾部受热面和低温腐蚀，人们为了规避风险，是一个矛盾的难题，造成不得不将选取较高的锅炉的设计排烟温度一般都比较高，大量宝贵的能源通过烟筒排向向大气，造成能源白白浪费的同时还增加了热污染了大量宝贵的能源。卧式相变换热器是适用于各种燃煤、燃油、燃气锅炉及工业窑炉，以及在冶金、石油化工等广泛应用的新型高效节能专利产品卧式相变换热器由吸热段、放热段、上升管、下降管以及自控装置组成。吸热段和放热段通过上升管和下降管相连通，其腔内充有传热媒质。装置工作时，吸热段的传热媒质处于沸腾状况，通过上升管进入放热段，与放热段被加热介质换热后发生凝结，再通过下降管返回吸热段。其换热过程一直伴随着液体媒质蒸发冷凝的相变过程，所以，我们也称其为相变换热器。因为受热面相互连通，换热过程中具有相同的饱和蒸汽压，所以，各受热面内部传热媒质的温度基本相同。又因为传热媒质水的导热系数远远大于烟气侧，从传热学可知，受热面的壁温接近于传热媒质温度，即热媒的饱和温度。因此，只要控制放热段的换热量，就可以控制吸热段腔体内媒质的饱和蒸汽压，也就控制了吸热段的壁面温度。这样，我们就可以通过调控放热段的换热量来调节控制吸热段受热面壁面温度，并使其始终处于烟气酸露点以上，从而从根本上解决了低温腐蚀问题。之所以称之为卧式相变换热器，是因为不管其而卧式相变换热器作为余热回收装置，以烟气受热面的最低壁面温度作为设计参数，使余热回收装置受热面管内传热媒质温度始终高于烟气酸露点，并且能够通过调整吸、放热量来调节受热面的壁面温度和锅炉的排烟温度，以适应锅炉负荷或燃用煤种的变化。余热回收装置由吸热段、放热段、上升管、下降管以及自控装置组成。吸热段和放热段通过上升管和下降管相连通，其腔内充有传热媒质。装置工作时，吸热段的传热媒质处于沸腾状况，通过上升管进入放热段，与放热段被加热介质换热后发生凝结，再通过下降管返回吸热段。其换热过程一直伴随着液体蒸发冷凝的相变过程，所以，我们也称其为相变换热器。因为受热面相互连通，换热过程中具有相同的饱和蒸汽压，所以，各受热面内部传热媒质的温度基本相同。又因为传热媒质水的导热系数远远大于烟气侧，从传热学可知，受热面的壁温接近于传热媒质温度，即热媒的饱和温度。因此，只要控制放热段的换热量，就可以控制吸热段腔体内媒质的饱和蒸汽压，也就控制了吸热段的壁面温度。这样，我们就可以通过调控放热段的换热量来调节控制吸热段受热面壁面温度，并使其始终处于烟气酸露点以上，从而从根本上解决了低温腐蚀问题。 卧式相变换热器专利技术，无论安装在水平烟道中竖直烟道中，还是还是安装在竖直烟道中安装在水平烟道中，其“吸热段”高效换热元件翅片管始终是水平（卧式）布置，换热管束呈水平放置，翅片管上的螺旋的翅片与地面保持垂直，与翅片管必须铅垂安装的复合相变换热器相比不易积灰，且更易于清灰。工作时，水平布置的换热管充满液态媒质，媒质受热后沸腾，汽水混合物沿上升管进入“放热段”与冷媒换热后冷凝，冷凝后的媒质沿下降管返回“吸热段”，完成媒质沸腾冷凝再沸腾的循环过程。a) 卧式自然循环换热器、专利号：ZL 2010 2 0568393.3而我们在此基础上，又发明了卧式自然循环换热器，包括设置：有注水管的放热段、开设在放热段上的低温进水口和高温出水口、安装在放热段内的与低温进水口和高温出水口相连通的形管束、通过下降管与放热段相连通下集箱、与下集箱相连通的吸热段、与吸热段相连通的上集箱以及连通上集箱与放热段的上升管，所述的吸热段是由水平布置于烟道内并垂直于烟气流动方向安装的蛇形翅片管组成；本产品结构合理，热利用率高，热回收率高，可替代管式、回转式空气预热器以及复合相变换热器。卧式相变换热器是适用于各种燃煤、燃油、燃气锅炉及工业窑炉，在发电、冶金、石油化工等领域广泛应用的新型高效节能专利产品。其作为余热回收装置，以烟气受热面的最低壁面温度作为设计参数，使余