CN100402964C - 热管换热器避免露点腐蚀的方法以及一种热管换热器 - Google Patents

Abstract

一种热管换热器避免露点腐蚀的方法以及一种热管换热器，该换热器采用了所述的避免露点腐蚀的方法。换热器包括烟气通道、热管组和被加热空气通道，烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，在烟气通道的近出口段通入一股高温烟气对烟气通道的近出口段加热，该高温烟气的通入点位于烟气通道的两等分处至出口之间，烟气通道的出口处设置测温元件，其温度信号控制高温烟气的流量。烟气通道出口处温度控制在露点以上5～50℃或至少5～10℃。本发明从本质上解决了烟气、空气热管换热器露点腐蚀的问题。

Description

热管换热器避免露点腐蚀的方法以及一种热管换热器

技术领域

本发明涉及一种避免烟气、空气热管换热器产生露点腐蚀的方法，以及涉及一种采用该方法制造的烟气、空气热管换热器。

背景技术

热管是一种具有高传热性能的传热元件，它通过密闭真空管壳内工作介质的相变潜热来传递热量，在加热段，热管内部介质受热蒸发，介质上升到上部后，在散热段冷凝放热。热管的传热性能类似于超导体导电性能，因此，它具有传热能力大，传热效率高的特点。结合翅片管技术，热管常被用于各类加热炉的余热回收，成为提高加热炉效率、节省燃料消耗最直接有利的手段。

一般的烟气、空气热管换热器主要包括烟气通道、热管组和被加热空气通道，烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。高温烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气和从鼓风机来的助燃空气(即被加热空气)经过热管空气预热器中热管热量传递后，烟气被冷却，助燃空气被加热，经加热的助燃空气去加热炉烧咀，从而回收了烟气热量，提高了加热炉效率。

传统的烟气、空气热管换热器有个致命缺点，即易产生烟气露点腐蚀。当烟气温度被冷却到低于露点时，烟气中的硫化物与水汽结合形成腐蚀性的酸，使热管元件腐蚀损坏。另一方面，水汽还会与烟气中的烟灰结合形成吹灰设施难以清除的灰层，很快填满翅片间隙，使热管元件的导热性能大大降低，甚至失效。

虽然通过精确计算和合理设计，能够使热管换热器在设计工况条件下工作时不出现烟气出口温度低于露点的情况，但是实际操作要求热管换热器始终在不偏离设计工况条件下工作几乎是不可能的，如当低负荷运行或外界气温过分降低时，都会导致热管换热器的运行偏离设计条件。为解决热管烟气、空气换热器露点腐蚀问题，在现有技术中通常采用的方法有：采用耐腐蚀材料，如采用不锈钢、搪瓷管等做热管元件，但是这种方法不能根本避免露点的产生以及露点带来的积灰问题；采用其它加热介质预热进烟气-空气热管换热器的助燃空气温度，保证入口空气的温度不随气候变化(一般需加热到50～70℃)，但这种方法一方面降低了热利用效率(除非用于加热介质的热量也属于余热)，另一方面增加了流程及系统复杂性、降低了传热温差，从而使投资增加，同时也没有解决操作工况变化问题；还有采用冷空气旁路，通过减少热管的空气量来减少与烟气的换热量，达到提高烟气出口温度的目的。然而由于热管传热面积没变，且有足够的温差，烟气的热量会使减少的空气的出口温度升高，使冷空气旁路在相当的操作范围内不能实现；另有一种夹套热管技术，通过控制在内管中的介质(通常为水)的温度，控制与烟气接触的夹套热管温度，使其高于露点，从而避免了露点腐蚀问题。但是该技术增加了一套中间介质系统，并且由于中间介质的参与，使相关部分的空气-烟气传热温差降低一半，换热面积也因此需增加约一倍，同时由于夹套热管制造难度比普通热管高得多，因而使投资大大增加。使采用该技术回收余热的经济性大为减少。

发明内容

本发明提供了一种烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法，它通过在现有的烟气、空气热管换热器中增设一个简单的机构，利用高温烟气本身来对换热器中易发生露点的部位进行加热，其目的是有效地解决烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀这一技术问题。

本发明还提供了一种采用以上方法制造的烟气、空气热管换热器，该换热器能有效地避免露点腐蚀的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法，所述的换热器包括烟气通道、热管组和被加热空气通道。烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。该方法包括烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，并向烟气通道的近出口段通入一股高温烟气对烟气通道的近出口段加热，该高温烟气的通入点位于烟气通道的两等分处至出口之间，烟气通道的出口处设置测温元件，其温度信号控制高温烟气的流量，高温烟气的流量范围为烟气通道的出口处温度控制在露点以上5～50℃。

上述高温烟气的通入点最好位于近出口一侧的烟气通道三等分处至出口之间；高温烟气的流量范围最好为烟气通道的出口处温度控制在露点以上5～10℃。

本发明的另一技术方案为：

一种采用以上所述的避免露点腐蚀的方法的烟气、空气热管换热器，该换热器包括烟气通道、热管组和被加热空气通道。烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。其关键在于烟气通道的近出口段存在高温烟气的通入口，该高温烟气通入口位于烟气通道的两等分处至出口之间，用于通该高温烟气的通道中存在流量控制阀，烟气通道的出口处设置测温元件，测温元件通过信号传送线路经控制器与流量控制阀连接。

上述高温烟气通入点最好位于近出口一侧的烟气通道三等分处至出口之间，而必要时，在烟气通道内近高温烟气通入口处可以设置气体分布挡板，以改善该高温烟气的分布状况。

与现有技术相比，本发明的优点是仅通过对一般的烟气、空气热管换热器进行结构改进，利用高温烟气本身来对换热器中易发生露点的部位进行加热。对热管换热器的制造材质无特殊的要求，且结构相对较为简单。本发明从本质上解决了烟气、空气热管换热器露点腐蚀的问题，而对于换热器的换热效率造成的影响则极为有限。

下面将通过具体的实施方案对发明作进一步的描述，由于本发明提供的烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法最终体现在具体的热管换热器构造中，因此实施方案将注重列举热管换热器的实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅限于以下所列举的形式，本领域的技术人员依据上述公开的技术方案可作出其它类似的结构设计。

附图说明

附图1展示了实施例1，是热管换热器的侧面结构示意图；

附图2、3展示了实施例2，附图2是热管换热器的侧面结构示意图，附图3是附图2中的A-A方向剖面结构示意图；

附图4、5展示了实施例3，附图4是热管换热器的侧面结构示意图，附图5是附图4中的A-A方向剖面结构示意图；

附图6、7展示了实施例4，附图6是热管换热器的侧面及附图7中的A-A剖面结构示意图，附图7是附图6中的B-B方向剖面结构示意图；

附图8、9展示了实施例5，附图8是热管换热器的侧面及附图9中的A-A剖面结构示意图，附图9是附图8中的B-B方向剖面结构示意图。

具体实施方式

【实施例1】

见附图1，该热管换热器包括烟气通道1、热管组2和被加热空气通道3，烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。位于烟气通道的两等分处存在一个高温烟气的通入口4，用于通该高温烟气的通道5中存在流量控制阀6。烟气通道的出口处设置测温元件7，测温元件通过信号传送线路经控制器8与流量控制阀连接。

烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气分别以箭头IA、IB的方向进入烟气通道，然后经换热后以箭头IC的方向从换热器排出。以IB方向进入换热器的高温烟气对烟气通道的近出口段进行加热。测温元件7的温度信号控制高温烟气的流量，高温烟气的流量范围为烟气通道的出口处温度控制在露点以上5～50℃，或至少控制在露点以上5～10℃。

【实施例2】

见图2及图3，该热管换热器包括烟气通道1、热管组2和被加热空气通道3，烟气通道和被加热空气通道相互并列。热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。位于烟气通道的两等分处的两侧壁分别存在一个高温烟气的通入口4，用于通该高温烟气的通道5中存在流量控制阀6。烟气通道的出口处设置测温元件7，测温元件通过信号传送线路经控制器8与流量控制阀连接。

烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气分别以箭头IA、IB的方向进入烟气通道，然后经换热后以箭头IC的方向从换热器排出。以IB方向进入换热器的高温烟气对烟气通道的近出口段进行加热，为了使由IB方向进入换热器的高温烟气更好地与烟气通道内部的烟气混合，在烟气通道两侧对称设置了两个高温烟气的通入口4。

【实施例3】

见图4及图5，该热管换热器包括烟气通道1、热管组2和被加热空气通道3，烟气通道和被加热空气通道相互并列。热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。位于烟气通道的两等分处的底壁存在一个高温烟气的通入口4，为了使进入的高温烟气更好地分布于烟气通道中，通入口4设计成横置的狭长形。而该高温烟气的引入口则直接置于烟气通道1的进口处，这样使得整个热管换热器的结构更为简洁。用于通该高温烟气的通道5中存在流量控制阀6，烟气通道的出口处设置测温元件7，测温元件通过信号传送线路经控制器8与流量控制阀连接。

烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气以箭头IA进入烟气通道，一部分则直接经通道5以IB的方向由通入口4进入烟气通道。高温烟气经换热后以箭头IC的方向从换热器排出，以IB方向进入换热器的高温烟气对烟气通道的近出口段进行加热。

【实施例4】

见图6及图7，该热管换热器包括烟气通道1、热管组2和被加热空气通道3，烟气通道和被加热空气通道相互并列。热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。在烟气通道内靠近烟气进口段中垂直地设置两块挡板10，两块挡板相互平行。挡板10间形成了一个高温烟气的短路通道5，通道5的进口在烟气通道的进口处，出口位于烟气通道近出口一侧的约三等分处，在通道5的出口处设置一气体分布挡板9。在高温烟气入口4前设置流量控制阀6，用以控制通道5的高温烟气流量。烟气通道的出口处设置测温元件7，测温元件通过信号传送线路经控制器8与流量控制阀6连接。

烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气以箭头IA的方向进入烟气通道，然后经换热后以箭头IC的方向从换热器排出。在烟气通道中，进入短路通道5的高温烟气，以IB方向进入烟气通道的近出口段。

【实施例5】

见图8及图9，该热管换热器包括烟气通道1、热管组2和被加热空气通道3，烟气通道和被加热空气通道相互并列。热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中。在烟气通道内靠近烟气进口段中垂直地设置两块挡板10，两块挡板相互间平行。挡板10间形成了一个高温烟气的短路通道5，通道5的进口近烟气通道的进口处，出口位于烟气通道近出口一侧的约三等分处，在通道5的出口处设置一气体分布挡板9。通道5中还设置一碟阀6，用以控制通道5的高温烟气流量。烟气通道的出口处设置测温元件7，测温元件通过信号传送线路经控制器8与碟阀6连接。

烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，高温烟气以箭头IA的方向进入烟气通道，然后经换热后以箭头IC的方向从换热器排出。在烟气通道中，进入短路通道5的高温烟气，以IB方向进入烟气通道的近出口段。

Claims (6)

1.一种烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法，所述的换热器包括烟气通道、热管组和被加热空气通道，烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中，该方法包括烟气和被加热空气互为逆向地分别通过烟气通道和被加热空气通道，其特征在于向烟气通道的出口段通入一股高温烟气对烟气通道的出口段加热，该高温烟气的通入点位于烟气通道的两等分处至出口之间，烟气通道的出口处设置测温元件，其温度信号控制高温烟气的流量，高温烟气的流量范围为烟气通道的出口处温度控制在露点以上5～50℃。

2.根据权利要求1所述的烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法，其特征在于所述的高温烟气的通入点位于出口一侧的烟气通道三等分处至出口之间。

3.根据权利要求1所述的烟气、空气热管换热器避免露点腐蚀的方法，其特征在于所述的高温烟气的流量范围为烟气通道的出口处温度控制在露点以上5～10℃。

4.一种采用如权利要求1所述的避免露点腐蚀的方法的烟气、空气热管换热器，该换热器包括烟气通道、热管组和被加热空气通道，烟气通道和被加热空气通道相互并列，热管组的加热段处于烟气通道中，散热段处于被加热空气通道中，其特征在于烟气通道的出口段存在高温烟气的通入口，该高温烟气通入口位于烟气通道的两等分处至出口之间，用于通该高温烟气的通道中存在流量控制阀，烟气通道的出口处设置测温元件，测温元件通过信号传送线路经控制器与流量控制阀连接。

5.根据权利要求4所述的烟气、空气热管换热器，其特征在于所述的高温烟气通入点位于出口一侧的烟气通道三等分处至出口之间。

6.根据权利要求4所述的烟气、空气热管换热器，其特征在于所述的烟气通道内高温烟气通入口处设置气体分布挡板。

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