CN101221021B - 一种烟气冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气冷凝器，包括外壳、换热元件、烟气进口、烟气出口、冷却水进口和冷却水出口；所述换热元件为毛细管，其两端分别与冷却水进口和冷却水出口连接。本发明与现有技术相比，扩大了换热元件的受热面积，可以进一步回收热能，更加有效的提高设备的热效率，同时，采用聚四氟乙烯和防腐蚀材料，可以有效的防止酸性冷凝水的侵蚀，避免冷凝器因腐蚀而过早损坏，延长了设备的使用年限。
Description
技术领域
本发明涉及一种热工设备，属于燃油(气)、燃含氢燃料设备的节能技术领域，尤其是一种新型烟气冷凝器。
背景技术
燃油、燃气锅炉的排烟气温度较高，一般都在150℃以上，特别是蒸汽锅炉，许多超过200℃；燃气热水器排烟气温度为160～180℃；壁挂炉排烟气温度为120℃左右。同时，油和燃气中含有大量的氢元素，其中燃油中氢含量约占燃料个成分的11～14％，燃气中氢含量约占燃料成分的20％，天然气更高达25％，也存在其它含氢元素较多的燃料，它们燃烧都产生大量的水蒸汽，使得烟气携带大量的气化潜热。高温烟气的直接排放极大的浪费了宝贵的清洁能源，同时增加了污染物排放，危害生态环境。为解决此类问题，提出了烟气热能回收技术，即在烟道中设置换热器，利用高温烟气加热水或空气，从而降低烟气温度，使烟气中的水蒸气冷凝释放气化潜热，提高设备热效率。
目前，国内一般采用翅片管或热管作为换热器，并用冷却水进一步吸收烟气中的热量。但是，烟气中水蒸汽的露点较低，一般在60℃以下，要回收这部分热量必须克服传热温差小的限制，而翅片管和热管由于受热面积和换热效率有限，只能将烟气温度降到80℃左右，无法达到冷凝烟气水蒸汽的效果；同时，当换热器中水温低于烟气露点温度时，将有冷凝现象，冷凝水呈酸性(PH＝4～5)及溶解有较多的氧气及二氧化碳，而换热器一般为金属制品，因此冷凝水对设备有明显的腐蚀作用，如果烟气中含有硫，腐蚀情况会更严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种有效降低烟气温度，回收热能，提高设备热效率的新型烟气冷凝器。
为了实现上述目的，本发明按以下技术方案实现：
一种烟气冷凝器，包括外壳、换热元件、烟气进口、烟气出口、冷却水进口和冷却水出口；所述换热元件为毛细管，其内置设于冷凝器中部或底部，及其两端分别与冷却水进口和冷却水出口连接。毛细管可以增加换热元件与烟气的接触面积，有效克服了传热温差小的限制，极大的提高了换热效率。
进一步，所述毛细管外径等于或少于6mm，采用盘管式或管排式布置结构。细小的毛细管可以在有限的空间内布置成巨大的换热面积，同时由于燃烧排放的烟气或水蒸汽或下述的喷淋水在管外冲刷毛细管的换热系数与管子的直径成反比，所以细小的毛细管可以大大提高换热系数。
进一步，所述毛细管采用聚四氟乙烯材料制成。聚四氟乙烯具有极强的化学稳定性，几乎不被任何化学药品所侵蚀；另一方面，虽然聚四氟乙烯的导热系数小于钢铁等金属材料，但可以通过减小管壁来降低热阻。
上述烟气进口和烟气出口横向设于冷凝器两端，换热元件设于冷凝器里中部。
上述烟气出口轴向设于冷凝器顶部，烟气进口设于冷凝器侧壁，换热元件设于冷凝器底部且位于烟气进口下方。
上述冷凝器设有喷雾装置，其包括：-喷淋水箱，设于冷凝器底部，内置有换热元件；若干个喷头，设于冷凝器内部且位于烟气进口上方；连接管道，连接喷淋水箱和喷头形成喷淋水循环通道。喷雾装置产生的喷雾可以将上升的烟气温度降到30～40℃，而喷雾则吸收烟气热量和水蒸气冷凝的汽化潜热，被加热成喷淋水，汇集到冷凝器下部的喷淋水箱，与毛细管中的冷却水做进一步的热量交换。
进一步，所述喷淋水箱设有水位监控器，连接管道设有水泵和过滤器。水位监控器的作用在于监控喷淋水箱中冷凝水的高度，保证水位稳定；过滤器的作用在于滤去喷淋水中参杂的灰分，防止磨损水泵，堵塞喷嘴。
进一步，所述烟气进口端设有除尘器，烟气出口端设有气水分离器。除尘器可以滤去烟气中含有的灰分，减少进入冷凝器内部的灰分，保护聚四氟乙烯毛细管；气水分离器可以分离烟气中的水分，只让降温后的气体透过气水分离器从烟气出口散开。
上述冷凝器设有冷凝水排放装置。
上述外壳和连接管道采用耐腐蚀材料制成，或内壁衬、涂抹防腐蚀材料。由于冷凝水带酸性及含有氧气和二氧化碳等气体，对金属会产生严重的腐蚀作用，采用耐腐蚀材料和内壁衬、涂抹腐蚀材料可以有效防止酸性冷凝水的侵蚀，延长设备的使用年限。
本发明与现有技术相比，扩大了换热元件的受热面积，可以进一步回收热能，更加有效的提高设备的热效率，同时，采用聚四氟乙烯和防腐蚀材料，可以有效的防止酸性冷凝水的侵蚀，避免冷凝器因腐蚀而过早损坏，延长了设备的使用年限。
为了能更清晰的理解本发明，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1的轴向剖视图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
图4是图3的轴向剖视图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明为一新型烟气冷凝器，包括外壳1，外壳1采用玻璃钢材料制成，或内腔衬、涂抹有防腐蚀材料。外壳1上设有烟气进口11、烟气出口12、冷却水进口13和冷却水出口14。其中，烟气进口11和烟气出口12横向设于外壳的两端，冷却水进口13和冷却水出口14径向设于外壳顶部，且冷却水进口13和烟气出口12位于同一侧，冷却水出口14和烟气进口11位于同一侧。冷却水与烟气成逆流布置。
如图2所示，冷凝器里中部设有换热元件2，该换热元件2为采用聚四氟乙烯制成的盘管式毛细管，该毛细管外径小于或等于6mm，其两端分别与冷却水进口13和冷却水出口14连接。采用聚四氟乙烯毛细管作为换热元件具有以下优点：(1)可以在冷凝器内部有限的空间里布置成巨大的换热面积，有效克服传热温差小的限制；(2)可提高换热系数，由于毛细管的直径非常小，而烟气或水蒸汽在管外冲刷管子的换热系数与管子的直径成反比，所以可大大提高换热系数；(3)管壁可做得比较薄，可克服导热系数大的缺点；(4)聚四氟乙烯表面的粘着力比铜等金属低，其表面冷凝的传热系数要比铜等金属高，有利于烟气中水蒸汽的冷凝。
烟气进口11端设有除尘器，该除尘器可以滤去含灰烟气中含有的灰分，减少进去冷凝器的灰分含量，保护聚四氟乙烯盘管状毛细管；烟气出口12端设有气水分离器3，该气水分离器3可以分离烟气中的水分，只让气体透过气水分离器从烟气出口散开；冷凝器的底部还设有冷凝水回收装置4，该冷凝水回收装置设有冷凝水排水口41。
该冷凝器的使用过程如下所示：燃油(气)设备或其它燃烧设备产生的含水蒸气的烟气从烟气进口经除尘器进入冷凝器内腔，冷却水从冷却水进口注入毛细管；冷却水在毛细管内流动，通过聚四氟乙烯毛细管管壁对含水蒸气的烟气进行冷却，使这些烟气冷却到露点以下；烟气中的水蒸汽冷凝释放气化潜热变为冷凝水，热量由冷却水吸收，使冷却水温度提高并从冷却水出口流出，可对其进一步加以利用；冷凝水进入冷凝水回收装置，并从排水口排出；而降温后的烟气经气水分离器由烟气出口散开。
根据冷却水的进口温度范围为20～30℃，可将烟气温度降到30～40℃以下，另考虑烟气中过量空气系数的大小以及进入冷凝器的烟气温度，设备热效率可提高10％左右(以低位发热量为输入热量计算)。
实施例2
如图3所示，该实施例为本发明的另一实施方式。其中，烟气出口12轴向设于外壳1顶部，烟气进口11设于外壳1侧壁上，冷却水进口13和冷却水出口14布置在下述喷雾装置的喷淋水箱上，并且冷却水进口13设于冷却水出口14下方。冷却水与喷淋水成逆流布置。
如图4所示，该冷凝器还设有喷雾装置5，其包括：-带有水位监控器的喷淋水箱55，设于冷凝器底部，内置有聚四氟乙烯制成的盘管式毛细管，毛细管两端分别与设于喷淋水箱上的冷却水进口13和冷却水出口14连接，同时喷淋水箱内的最低水位高于毛细管的顶端；若干个喷头51，设于冷凝器内部且位于烟气进口11上方；连接管道54，其上设有水泵52和过滤器53，连接管道54连接喷淋水箱55、过滤器53、水泵52和喷头51形成喷淋水循环通道。上述部件采用玻璃钢材料或其他防腐蚀材料制成，或内腔衬、涂抹有防腐蚀材料。
该实施例的其它实施方式与实施例1基本相同。
该冷凝器的使用过程为：燃油(气)设备或其它燃烧设备产生的含水蒸汽的烟气从烟气进口进入冷凝器内腔，喷雾装置启动产生喷雾，喷雾与上升的烟气或水蒸汽接触并使含水蒸汽的烟气的温度降到30～40℃，而喷雾则吸收烟气热量和水蒸气冷凝的汽化潜热被加热成喷淋水，加热后的喷淋水聚集在冷凝器底部的喷淋水箱中，与毛细管接触；从冷却水进口往毛细管注入冷却水，冷却水在毛细管内流动并通过管壁吸收喷淋水的热量，使喷淋水被冷却到25～35℃；毛细管内的冷却水被加热后从冷却水出口流出并被进一步加以利用，而喷淋水被冷却后经过滤器被水泵抽送到喷头产生新的冷却喷雾；同时，降温后的烟气经气水分离器脱去水分，从烟气出口散开。
本发明并不局限于上述两种实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种烟气冷凝器，包括外壳、换热元件、烟气进口、烟气出口、冷却水进口和冷却水出口，其特征在于：所述换热元件为毛细管，其内置设于冷凝器中部或底部，及其两端分别与冷却水进口和冷却水出口连接。
2.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述毛细管外径等于或少于6mm，采用盘管式或管排式布置结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述毛细管采用聚四氟乙烯材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述烟气进口和烟气出口横向设于冷凝器两端，换热元件设于冷凝器里中部。
5.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述烟气出口轴向设于冷凝器顶部，烟气进口设于冷凝器侧壁，换热元件设于冷凝器底部且位于烟气进口下方。
6.根据权利要求1或5所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器设有喷雾装置，其包括：
·一喷淋水箱，设于冷凝器底部，内置有换热元件；
·若干个喷头，设于冷凝器内部且位于烟气进口上方；
·连接管道，连接喷淋水箱和喷头形成喷淋水循环通道。
7.根据权利要求6所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述喷淋水箱设有水位监控器，连接管道设有水泵和过滤器。
8.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述烟气进口端设有除尘器，烟气出口端设有气水分离器。
9.根据权利要求1所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器设有冷凝水排放装置。
10.根据权利要求1或6所述的一种烟气冷凝器，其特征在于：所述外壳和连接管道采用耐腐蚀材料制成，或内壁衬、涂抹防腐蚀材料。
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| CN2435715Y (zh) * | 2000-06-14 | 2001-06-20 | 苏奇志 | 搪玻璃聚四氟乙烯组合盘管冷凝器 |
| CN1493827A (zh) * | 2002-10-30 | 2004-05-05 | 顾志龙 | 燃油锅炉温室气体降温省油装置 |
| CN1971139A (zh) * | 2005-11-25 | 2007-05-30 | 上海工业锅炉研究所 | 燃油燃气锅炉的自调节节能装置 |
-
2008
- 2008-01-07 CN CN2008100256671A patent/CN101221021B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| 王春芬，虞斌，涂善东.聚四氟乙烯及其改性复合材料在换热器中应用.石油化工设备34 3.2005,34(3),43. |
| 王春芬,虞斌,涂善东.聚四氟乙烯及其改性复合材料在换热器中应用.石油化工设备34 3.2005,34(3),43. * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106838956A (zh) * | 2017-01-13 | 2017-06-13 | 安徽未名鼎和环保有限公司 | 一种垃圾燃烧炉尾气处理装置 |
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|---|---|
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