CN101893389A - 一种纳米多孔结构烟气冷凝式换热器 - Google Patents

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Abstract

一种纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，将纳米多孔结构陶瓷管应用于烟气冷凝式换热。该纳米多孔结构换热器由若干单根纳米多孔结构陶瓷管装配成束组成。纳米多孔结构陶瓷管可以有选择性地从烟气中吸收低压水蒸气，低压水蒸气以凝结液的形式依靠微纳米孔隙凝结原理进入微孔。然后，凝结水以液体的形式被回收和再利用。本发明能够高效地实现低温烟气中余热的回收和利用，在能源节约方面具有巨大潜力。

Description

一种纳米多孔结构烟气冷凝式换热器
技术领域
本发明涉及一种烟气冷凝式换热器，具体涉及一种纳米多孔结构烟气冷凝式换热器。
背景技术
传统烟气换热器表面的温差较小，传热效率较低，因此需要大幅增加烟气冷凝式换热器的换热面积作为弥补，并且锅炉烟气中的余热和水通常无法实现同时回收和利用。这些因素使得烟气冷凝式换热器成本过高，无法在市场上得到广泛应用。
同时，传统的烟气冷凝式换热器在应用中面临的另一个更为严峻的技术难题是酸露点腐蚀。为了提高能源的利用效率，通常利用烟气冷凝式换热器回收烟气中的余热和水蒸气，这将导致烟气温度处于酸露点温度以下，酸露点腐蚀难以避免，将会使金属受热面腐蚀，造成巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高锅炉效率，节省能源消耗量，将纳米多孔结构陶瓷管应用于烟气冷凝，回收烟气中的余热和水蒸气，并且能够有效地防止受热面酸露点腐蚀的具有纳米多孔结构烟气冷凝式换热器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：该纳米多孔结构换热器由若干单根纳米多孔结构陶瓷管装配成束组成。
所述的组成纳米多孔结构烟气冷凝式换热器的若干单根纳米多孔结构的陶瓷管按陶瓷管孔隙率大小不等布置成多级；同级的陶瓷管孔隙率大小相等；
所述的单根纳米多孔结构陶瓷管外径为2mm～6mm；
所述的单根纳米多孔结构陶瓷管内径为1mm～5mm；
所述的单根纳米多孔结构陶瓷管单位体积内表面积为380m2/m3～1200m2/m3：
所述的单根纳米多孔结构陶瓷管单位体积外表面积为550m2/m3～2300m2/m3；
所述的单根纳米多孔结构陶瓷管多孔结构孔径为0.001μm～10μm。
本发明采用若干单根纳米多孔结构陶瓷管装配成束，通过纳米多孔结构内部的毛细压力把烟气中的凝结水自动带走，能够有效地实现烟气中水蒸气冷凝。当烟气通过纳米多孔陶瓷管时，在露点温度附近，多孔结构内部的毛细孔在毛细压力作用下带走烟气中的水蒸气，从而在陶瓷管表面的毛细孔层上实现烟气冷凝。与传统的烟气冷凝式换热器相比，纳米多孔结构陶瓷管的显著优点是：冷热流体之间的热传递不仅仅依靠热传导，更重要的是依靠冷凝水与多孔结构陶瓷管表面之间的对流换热。该优点大大强化了传热性能，并且相对于传统的烟气冷凝式换热器，明显地缩小了装置的尺寸大小，提高了效率，节省了能源消耗量。
附图说明
图1为本发明的组成元件及结构示意图；
图2所示为纳米多孔结构陶瓷管在冷凝过程中的纵截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对该发明的结构原理和工作过程作进一步详细说明：
如图1所示，本发明是根据单根纳米多孔结构陶瓷管原理发展起来的，即将若干单管纳米多孔结构陶瓷管1装配成大表面积管束2构成，这种结构的陶瓷管束2相对于整体陶瓷管的成本要低。并且，为了适应各种应用需求，单管以及管束都可以制成不同尺寸，还可以按孔隙率大小不等布置成多级结构，同级的陶瓷管孔隙率大小相等。因此，该种纳米多孔结构陶瓷烟气冷凝式换热器具有很好的灵活性。本发明的单根纳米多孔结构陶瓷管外径为2mm～6mm、内径为1mm～5mm。单根纳米多孔结构陶瓷管单位体积内表面积为380m2/m3～1200m2/m3外表面积为550m2/m3～2300m2/m3，陶瓷管多孔结构孔径为0.001μm～10μm。
如图2所示，低温烟气通过纳米多孔结构陶瓷管1表面，冷却介质通过纳米多孔结构陶瓷管外，其具体过程为：水蒸气在多孔陶瓷管1表面冷凝，并且与陶瓷管表面发生对流换热。冷凝环节包括两个方面：(1)、外侧冷却介质的冷却作用；(2)、陶瓷管表面上的微纳米孔隙毛细作用冷凝。其中，微纳米孔隙毛细冷凝占主要方面，因为即使在压力低于同温度的饱和压力的情况下，水蒸气也能够在微纳米孔隙内部冷凝。因此，该发明能够有效地吸收烟气中的水蒸气，强化冷凝效果。

Claims (7)

1.一种纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：该纳米多孔结构换热器由若干单根纳米多孔结构陶瓷管(1)装配成束(2)组成。
2.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的组成纳米多孔结构烟气冷凝式换热器的若干单根纳米多孔结构的陶瓷管(1)按陶瓷管孔隙率大小不等布置成多级，同级的陶瓷管孔隙率大小相等。
3.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的单根纳米多孔结构陶瓷管外径为2mm～6mm。
4.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的单根纳米多孔结构陶瓷管内径为1mm～5mm。
5.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的单根纳米多孔结构陶瓷管单位体积内表面积为380m2/m3～1200m2/m3。
6.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的单根纳米多孔结构陶瓷管单位体积外表面积为550m2/m3～2300m2/m3。
7.根据权利要求1所述的纳米多孔结构烟气冷凝式换热器，其特征在于：所述的单根纳米多孔结构陶瓷管多孔结构孔径为0.001μm～10μm。
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