CN1022645C

CN1022645C - 改进型还原式热管

Info

Publication number: CN1022645C
Application number: CN 89102900
Authority: CN
Inventors: 陈恩鉴; 杨宝山; 陈丽英; 林兆榕
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1993-11-03
Anticipated expiration: 2004-04-29
Also published as: CN1046797A

Abstract

改进型还原式热管是在壳体材料为钢或不锈钢，工质为水的热管的冷凝段顶端放置一种不溶于水的固定复合氧化剂，该氧化剂能够在较低的工作温度下与热管内的氢起氧化还原反应生成水，解决了用CuO作氧化剂的热管只能在较高工作温度下除氢，而在较低温度下无效的问题，使热管一直保持良好的传热性能，延长了热管的工作寿命，从而大大扩展了热管的使用范围。

Description

本发明涉及一种热交换装置，特别涉及一种性能改进的热管。

以钢或不锈钢为管壳材料，水为工质的钢-水热管（包括重力式、带吸液芯式、离心式等各种钢-水热管）广泛用于工业热交换设备。但在热管的工作温度下，钢和水会起一系列化学反应，生成不凝性气体氢气，生成的氢气在热管中积累起来，阻碍热管内的水（工质）的相变传热，使热管传热效率降低，最终导致热管失效。目前最新的去除热管产生的氢气的方法是在热管中放置固体氧化铜，用氧化铜把氢气氧化成水，从而恢复热管的传热性能和有效寿命（已由日本昭和铝株式会社申请了中国专利，申请号为87103423），但使用氧化铜作氧化剂以除去热管中的氢气的措施只有在热管的工作温度高于160℃时才有效，若温度较低，则氧化铜与氢气反应速度过低，甚至不能起反应，从而达不到除氢的效果。钢-水热管的最佳工作温度范围为60-250℃，此最佳工作温度范围有一半以上是低于160℃的。实际上很多热管的工作温度低于160℃，例如在回收烟气余热的逆流传热的空气预热器中，即使烟气进口温度相当高，但在空气进口侧（即烟气出口侧），热管的工作温度也仅有100℃上下。因此，使用氧化铜作氧化剂去除氢气的热管在实用上有很大局限性，它只能在工作温度高于160℃以上的条件下才能有效的长期工作，而在工作温度低于此值时则失去除氢作用，同普通钢-水热管一样，达不到延长热管工作寿命的效果。为使热管在较低工作温度下亦能去除热管内氢气，从而使热管长期有效工作，我们提出了如下改进型还原式热管。

本发明（包括重力式、带吸液芯式、离心式）的管壳材料为钢或不锈钢，工质为水，其特征是在热管内装有复合氧化剂，这些复合氧化剂由元素周期表中的Ⅰ类付族元素的氧化物和过渡元素的氧化物组合构成，其组成有二元、三元和多元，如：

氧化铜基复合氧化剂：

CuO·Cr₂O₃，其中CuO的含量为80-97%，Cr₂O₃的含量为3-20%（均为重量百分比。以下同）;

CuO·MnO₃，其中CuO的含量为70-90%，MnO₂的含量为10-30%;

CuO·Co₂O₃，其中CuO的含量为80-90%，Co₂O₃的含量为10-20%;

CuO·NiO，其中CuO的含量为70-90%，NiO的含量为10-30%;

氧化银基复合氧化物：

Ag₂O·NiO，其中Ag₂O的含量为10-30%，NiO的含量为70-90%;

Ag₂O·Co₂O₃，其中Ag₂O的含量为20-30%，Co₂O₃的含量为70-80%;

Ag₂O·Cr₂O₃，其中Ag₂O为20-30%，Cr₂O₃为70-80%;

Ag₂O·Mn₂O₃，其中Ag₂O为40-60%，MnO₂为40-60%;

氧化钴基三元复合氧化剂：

Co₂O₃·MnO₂·Ag₂O，其中Co₂O₃为60-80%，MnO₂为10-35%，AgO₂为10-5%;

Co₂O₃·NiO·Ag₂O，其中Co₂O₃为60-80%，NiO为10-35%，AgO₂为10-5%;

Co₂O₃·Mn₂O·CuO，其中Co₂O₃为15-7%，MnO₂为15-8%，CuO为70-85%;

Co₂O₃·NiO·CuO，其中Co₂O₃为15-7%，NiO为15-8%，CuO为70-85%;

氧化银基多元氧化剂：

Ag₂O·MnO₂·CuO·Co₂O₃，其中Ag₂O为5%，MnO₂为30-50%，CuO为50-30%，Co₂O₃为15%;

Ag₂O·MnO₂·CuO·NiO，其中Ag₂O为5%，MnO₂为30-50%，CuO为50-30%，NiO为15%，等等。

这种复合氧化剂中还可加少量Al₂O₃和BaCO₃，有助于复合氧化剂粘结成型和形成稳定多孔结构。这种放置于热管中的复合氧化剂可制成块状、粒块、线状、粉状等形状或某种利于固定的特定形状，并最好采用多孔结构（粉状物除外），该复合氧化剂盛放在用性质稳定并具有足够强度的材料所做成的透气容器中（如致密的铜丝或钢丝网袋内）或者把复合氧化剂本身制成一种成型的块状物，将其固定置于热管冷凝段的顶端。在复合氧化剂中，不同氧化剂原子之间的相互作用，提高了化学活性，因此在低于160℃的工作温度下就能与氢起氧化还原反应生成水，从而在较低工作温度下就能有效除去热管中的氢，而使该热管一直保持良好的传热性能，延长其工作寿命，扩大了热管的使用范围。

附图为本发明的一种结构图（剖面图），图中（1）为保护帽、（2）为顶端堵头、（3）为复合氧化剂、（4）为翅片、（5）为管壳、（6）为隔环、（7）为工质、（8）为底端堵头。

下面通过实施例详细说明（实施例中所用百分比均为重量百分比）。

实施例一：

碳钢-水重力热管，长2米，管壳（5）用Φ25mm×2.5mm的20号锅炉无缝钢管外面焊以高12.5毫米，厚1毫米的螺旋翅片（4），热管内表面经钝化处理，工质（7）采用蒸馏水，其中加有重铬酸盐等成份作为缓蚀剂，复合氧化剂（3）采用块状的氧化铜基复合氧化剂CuO·Cr₂O₃30克，其中CuO含量为90%，Cr₂O₃含量为10%，复合氧化剂放入一钢制多孔容器内固定于热管冷凝段的顶端。该热管当工作温度低至110℃时仍能有效地消除热管中产生的氢气，使热管保持良好性能。

实施例二：

除复合氧化剂（3）改为采用成型块状的氧化钴基三元复合氧化剂Co₂O₃·MnO₂·Ag₂O30克，其中Co₂O₃含量为60%，MnO₂含量为35%，Ag₂O含量为5%以外，其余与实施例一相同，该热管在工作温度低于160℃时仍能有效地消除热管中产生的氢气，使热管保持良好性能。

实施例三：

除复合氧化剂（3）改为采用成型块状的氧化银基多元氧化剂AgO·MnO₂·CuO·Co₂O₃30克，其中Ag₂O含量为5%，MnO₂含量为50%，CuO含量为30%，Co₂O₃含量为15%以外，其余与实施例一相同，该热管在工作温度低于160℃时仍能有效地消除热管中产生的氢气，使热管保持良好性能。

Claims

1、一种管壳材料为钢或不锈钢，工质为水的热管(包括重力式，带吸液芯式，离心式)，其特征在于热管内装有由元素周期表中的Ⅰ类副族元素的氧化物和过渡元素的氧化物所组成二元、三元及多元的复合氧化剂。

2、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为CuO，Cr₂O₃，其中CuO含量为80-97%，Cr₂O₃的含量为3-20%（均为重量百分比，以下同）。

3、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为CuO·MnO₂，其中CuO的含量为70-90%，MnO₂的含量为10-30%。

4、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为CuO·Co₂O₃，其中CuO的含量为80-90%，Co₂O₃的含量为10-20%。

5、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为CuO·NiO其中CuO的含量为70-90%，NiO的含量为10-30%。

6、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·NiO，其中Ag₂O的含量为10-30%，NiO的含量为70-90%。

7、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·Co₂O₃，其中Ag₂O的含量为20-30%，Co₂O₃的含量为70-80%。

8、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·Cr₂O₃，其中Ag₂O含量为20-30%，Cr₂O₃的含量为70-80%。

9、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·MnO₂，其中Ag₂O的含量为40-60%，MnO₂的含量为40-60%。

10、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Co₂O₃·MnO₂·Ag₂O，其中Co₂O₃的含量为60-80%，MnO₂的含量为10-35%，Ag₂O的含量为10-5%。

11、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Co₂O₃·NiO·Ag₂O，其中Co₂O₃的含量为60-80%，NiO的含量为10-35%，Ag₂O的含量为10-5%。

12、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Co₂O₃·MnO₂·CuO，其中Co₂O₃的含量为15-7%，MnO₂的含量为15-8%，CuO的含量为70-85%。

13、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Co₂O₃·NiO·CuO，其中Co₂O₃的含量为15-7%，NiO的含量为15-8%，CuO的含量为70-80%。

14、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·MnO₂·CuO·Co₂O₃，其中Ag₂O的含量为5%，MnO₂的含量为30-50%，CuO的含量为50-30%，Co₂O₃的含量为15%。

15、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂为Ag₂O·MnO₂·CuO·NiO，其中Ag₂O的含量为5%，MnO₂的含量为30-50%，CuO的含量为50-30%，NiO的含量为15%。

16、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂中可以加入Al₂O₃和BaCO₃等有助于粘结成型和形成稳定多孔结构的成份。

17、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合氧化剂制成块状、粒状、线状、粉状或成型块状等形状，最好形成多孔结构（粉状物除外）。

18、根据权利要求1所述的热管，其特征在于复合剂氧化剂固定置于热管冷凝段的顶端。