CN102393024A - 用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，它包括锅炉原有的烟道内、外设备及其连接管道、控制仪表阀门，烟道内设有一个或多个I级复合相变换热器、一个或多个II级复合相变换热器、混合室；以及烟道外设置的配套调温系统及自控装置。本发明借助复合相变换热器内换热管与套管间的相变工质，在一台设备中实现了蒸发器和冷凝器的复合，实现了对烟气余热的高效回收，节约了大量的脱硫用水，减轻了烟气的低温腐蚀。同时利用经空预器加热后的热空气分流出一部分在混合室与脱硫后净烟气在混合室混合升温，达到烟气排放要求后排入大气，从根本上避免了目前湿法脱硫塔后净烟气加热器的低温腐蚀，减轻了烟气对环境的危害。

Description

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置

技术领域

本发明涉及一种锅炉传热技术领域的装置，具体来说是一种用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置。

背景技术

目前国内火电厂湿法烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）采用气-气换热器(Gas Gas Heater，简称GGH)的约占80 %以上，若按每年新增FGD容量3000万kW计算，安装GGH的直接设备费用就达11亿元左右。其它相关费用包括：因安装GGH 而增加的增压风机，控制系统增加的控制点数，增加烟道长度和GGH支架及相应的建筑安装费用等，其总和约占FGD 总投资的15 %～20 %。安装GGH 对烟气的压降约为1200Pa ，为了克服这些阻力，必须增加增压风机的压头，这就使FGD系统的运行费用大大增加。

湿法烟气脱硫系统中吸收塔净化后的烟气（简称净烟气）温度一般在47±5℃，在此温度下，烟气中含有饱和水蒸汽和酸性气体，如SO₂、SO₃、NO_X等，水蒸气冷凝时会和这些酸性气体产生硫酸、亚硫酸等一些腐蚀性液体，如直接排放，对吸收塔后面的烟道和烟囱有很强的腐蚀性。为解决此问题，目前普遍的做法是设置GGH利用高温原烟气将净烟气加热到82℃左右，满足电力行业标准DL/T 5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》的要求，以抑制酸性冷凝液的大量产生，减轻对吸收塔下游设备的腐蚀程度。但是安装GGH后，烟气中的飞灰会积聚在GGH换热元件上，飞灰中的重金属会起催化剂作用，将烟气中部分SO₂转化为SO₃，尽管数量不多，但对升高烟气的酸露点也是有影响的。

净烟气流经GGH加热后，烟温仍低于其酸露点(一般在90℃～110℃之间，有文献报道甚至可达135℃)，即GGH一般在酸露点以下运行，因此在GGH的冷端会产生大量粘稠的浓酸液，这些酸液不但对GGH 的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用，而且会粘附大量烟气中的飞灰；另外，穿过除雾器的微小浆液液滴在换热元件的表面上蒸发之后会结垢，这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加GGH 的压降。还可能造成因粘污严重而导致增压风机振动过大的问题。图1为FGD流程示意图：A、B-增压风机进、出口，C-脱硫塔原烟气入口，D-脱硫塔净烟气出口，E-脱硫系统出口，F、G从锅炉1来得烟气，H、I-从锅炉2来的烟气，M1为原烟气挡板门，M2为旁路挡板门，M3为冷烟气挡板门，N为增压风机。

常见的回转式GGH，其缺点是：1、由于自身结构原因存在原烟气向净烟气的泄漏问题，会污染湿法脱硫后的净烟气，降低脱硫效率；2、回转式GGH属于整体式换热器，烟道进出的位置相对换热器固定，无法灵活布置；3、在主机负荷降低时无法保证要求的净烟气出口温度；4、各类动设备的存在使得能耗很高。

常见的水媒式GGH，其利用往复循环的高压水在原烟气侧和净烟气侧进行热交换，在低负荷时还可以辅以蒸汽加热，因此可以克服回转式GGH存在的前三个缺点，但是大流量、高扬程的循环水泵的能耗依然很高。

专利201010527957.3公布了一种解决上述问题的方法，即利用共知的相变换热器技术回收锅炉烟气余热，用来加热空气，回收余热后的空气再经锅炉原有的空预器升温后，引出其中的一部分高温空气与脱硫塔出口处的低温净烟气在混合室进行混合，达到提升净烟气温度并满足烟气排放要求的目的。为进一步回收烟气余热，还提出了所述的II级相变换热器，即将通常的翅片圆管式相变换热器增加防腐措施，从而在烟气酸露点下使用。其典型流程如附图2所示。图中：锅炉1、空气预热器2、空气连接管道3、I级相变换热器4、除尘器5、引风机6、脱硫风机7、旁通烟道8、II级相变换热器9、脱硫塔10、混合室11、烟囱12、热空气管道13、控制系统14。其I、II级相变换热器结构示意图分别如图3、图4所示：汽包101、相变下段102、相变下段上端121、相变下段下端122、中间隔板103、换热翅片管束104、联箱105、I级相变换热器测温仪301、I级相变换热器除盐水流量调节阀303、汽包201、相变下段202、相变下段上端221、相变下段下端222、中间隔板203、换热翅片管束204、联箱205、I级相变换热器测温仪302、I级相变换热器除盐水流量调节阀304。附图3、4中部分文字标示有错误。

上述专利201010527957.3确实为一种解决问题的方法，但其也存在一定的缺点：即相变下段102中的蒸发段和冷凝段，以及所谓的汽包（亦为冷凝段，系管壳式换热器）101必须分体布置，相变换热器冷凝段必须布置在蒸发段的上方，设备体积庞大，所占空间大，不紧凑；相变换热器蒸发段只能布置在水平烟道中，对于竖直烟道则无法应用，倾斜烟道布置也较为困难；冷凝段部分包括所谓的汽包即管壳式换热器必须布置在蒸发段的上方一定位置，才能依靠高位差使冷凝液回收到蒸发段入口处；当烟气酸露点发生变化时，仅能依靠管壳式换热器除盐水旁路或空气旁路进行调节，调节余量小。

因此，如何克服上述技术的缺点，消除GGH的缺陷，利用热空气升温脱硫后的净烟气，达到烟气排放要求，并解决竖直烟道或倾斜烟道布置翅片圆管蒸发段困难的难题，以及相变换热器蒸发段、冷凝段分体式布置的难题，实现相变换热器蒸发段、冷凝段一体化紧凑布置，实现真正意义上的复合相变换热器，并降低低温腐蚀危害，成为合理利用锅炉烟气余热、降低湿法脱硫过程水的消耗、简化流程、满足烟气排放标准要求的追求目标。

发明内容

本发明的目的就是解决上述现有技术存在的问题，利用热空气升温脱硫后的净烟气，消除GGH的缺陷，同时解决竖直烟道或倾斜烟道布置换热圆管蒸发段困难的难题，以及相变换热器蒸发段、冷凝段必须分体式布置的难题，实现相变换热器蒸发段、冷凝段一体化紧凑布置，实现真正意义上的一体化的复合相变换热器，有效降低脱硫塔前的烟气温度，节约脱硫用水，并降低低温腐蚀的危害程度，达到节能、节水、减排的目的。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，它包括锅炉原有的省煤器22、空气预热器23、除尘器26、脱硫塔30；原有烟道内、外设备及其连接管道、控制仪表阀门；其特征在于：还包括设置于烟道内的一个或多个I级复合相变换热器24、一个或多个II级复合相变换热器29、混合室31；

以及烟道外设置的I级复合相变换热器24的配套调温系统：包括换热器34、I级调温系统35、I级泵33、以及相配套的自控装置；

烟道外设置的II级复合相变换热器29的配套调温系统：包括II级调温系统40、II级泵39，以及相配套的自控装置；

所述I级复合相变换热器24包括至少一个内换热管24-1、至少一个相配套的套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4以及管板之间的箱体24-5；所述II级复合相变换热器包括至少一个内换热管29-1、至少一个相配套的套管29-2、第一管板29-3、第二管板29-4以及管板之间的箱体29-5；

所述I级和II级复合相变换热器分别形成内换热管管程、内换热管与套管间的套管程和套管外的壳程的三程一体式结构；I级和II级复合相变换热器依次设置于锅炉烟道和排放烟囟之间的通道上。

根据情况，所述I级复合相变换热器24还设置管板之间的箱体24-6；所述II级复合相变换热器还设置管板之间的箱体29-6。

其中I级复合相变换热器24的相变工质回路：由I级泵33、复合相变换热器24的套管程、换热器34和I级调温系统35，经管路连接形成回路；

其中II级复合相变换热器29的相变工质回路：由II级泵39、II级复合相变换热器29的套管程、II级调温系统40，经管路连接形成回路。

所述的I级复合相变换热器24主要包括内换热管24-1、套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4以及管板之间的箱体24-5。必要时设置套管外的第一管板24-3之间的壳程箱体。

所述的I级复合相变换热24的套管与内换热管之间的工作介质为水或其他合适的工质，本发明中以水为例加以说明。饱和水经I级泵33打入复合相变换热器24的套管与内换热管之间的腔体，与内换热管24-1的高温烟气进行换热产生蒸汽，此高温侧相当于蒸发器，汽水混和物与套管外的待加热工质进行热交换，起冷却作用，低温侧相当于冷凝器，与高温烟气进行热交换产生的蒸汽或汽水混和物，出来后进入换热器34冷却后，饱和冷凝水进入I级调温系统调35，再经过I级泵33打入复合相变换热器24，从而形成相变工质循环回路。

所述的复合相变换热器24出来的蒸汽经换热器34加热冷流体37，产生的冷凝水回到I级调温系统调35，经换热器34加热的热流体38供后续工段使用。

所述I级调温系统35包括膨胀水箱35-4、I级加热器35-3以及调压部分；调压部分包括调压器35-2及氮气瓶35-1。当烟气酸露点变化时，例如增大，调节调压部分，使膨胀水箱35-4中的气压适当增大，启动I级加热器35-3，由于压力增大，原先的饱和水经加热后从不饱和状态变成饱和状态，调节温度值以饱和水温高于酸露点5℃～10℃以上为宜。

所述的I级复合相变换热器24的内换热管、套管作为优选可以采用成熟的强化传热的措施，比如采用带翅片的圆管、螺旋槽管等强化传热结构。

所述的I级复合相变换热器24的内换热管与套管间通过的是相变工质，高温烟气走内换热管管程或走套管外的壳程，待加热的冷流体相应走另外一侧，从而实现一个设备、三种换热介质的有效结合。

所述的I级复合相变换热器24的内换热管内工作介质是高温烟气时，套管外的壳程的工作介质为待加热的冷流体；所述的内换热管内工作介质是待加热的冷流体时，套管外的壳程的工作介质为高温烟气。

本发明采用的I级调温系统35可以根据烟气酸露点调节相变工质温度，进而控制相变换热器壁面温度，保证复合相变换热器24有效避免烟气的低温腐蚀，调节灵活方便。

所述的冷流体，介质可以为空气、电厂凝汽器产生的冷凝水、导热油或其他合适的工艺介质。

所述的内换热管24-1及套管24-2材料可选择金属或非金属材料或复合材料，材料应为热的良导体。可按常规选择碳钢或不锈钢材料。

本发明的核心设备之一是复合相变换热器24，由至少一个内换热管24-1、相配套的至少一个套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4，以及第一管板及第二管板之间的箱体24-5等组成。所述的箱体24-5可以为圆筒型、矩形或其他曲面型的结构。必要时设置套管外的第一管板24-3之间的壳程箱体24-6。

所述的内换热管24-1与套管24-2之间可以设置相应的支撑结构，作为优选，支撑结构与两者的连接可以采用热的良导体材料。

所述的内换热管24-1采用圆管或中空扁管或其他曲面腔体结构，相应地，套管24-2也采用与之匹配的结构。比如内换热管、套管采用薄壁中空扁管结构时，相当于平行流复合相变换热器。具体结构可参照ZL201020573126.5加以设计。

所述的复合相变换热器24可以根据烟道结构及现场情况采用竖直、水平或倾斜结构布置。因此对锅炉系统实施节能改造的可操作性大大增强，可供选择的因地制宜的可行方案多。

本发明所述的II级复合相变换热器的结构与I级复合相变换热器相似，主要包括内换热管29-1、套管29-2、第一管板29-3、第二管板29-4以及管板之间的箱体29-5。必要时设置套管外的第一管板29-3之间的壳程箱体29-6。

需要注意的是：为保证湿法脱硫的脱硫塔进口烟气温度达到要求，即90℃～100℃，II级复合相变换热器29中与温度高的烟气接触的金属壁面可能会发生低温腐蚀，因此与烟气接触的金属壁面应采用可靠的防腐措施或选用防腐的管子材料。

所述的II级复合相变换热29的套管与内换热管之间的工作介质为水或其他合适的工质。相变工质经II级泵39打入复合相变换热器29的套管与内换热管之间的腔体，与高温烟气进行间接换热产生蒸汽，此高温侧相当于蒸发器，同时汽水混和物与另一侧的低温工质进行热交换，起冷却作用，低温侧相当于冷凝器，出来的相变工质经管道送入II级调温系统调40，再经过II级泵39打入II级复合相变换热器29，从而形成相变工质循环回路。

所述的II级调温系统调40包括膨胀箱40-1、II级加热器40-2以及配套的仪表阀门。当相变工质温度过低时，启动II级加热器40-2加热相变工质，达到要求的温度值。

所述的II级复合相变换热器29与I级复合相变换热器24中的套管与内换热管之间的工作介质为水。作为优选，也可选择沸点80℃左右的相变工质，比如乙醇等。此时可设置与I级调温系统35相似的调压部分。

设有烟气排出温度自控装置36，多个自控装置时，可区分为36-1、36-2等，自控装置36根据烟气侧的金属壁温（如通过壁温测试仪25测定）（或烟道出口处烟温）的高低，通过控制换热器34的调节阀的开度等手段，特别地，可以通过调温系统方便调节相变工质的温度，在酸露点温度变化的时候能迅速调节排烟温度，可使排烟温度满足复合相变换热器的运行要求。

设有混合室31，经空预器加热后的热空气42分流出一部分经净烟气升温用热空气管道42-1到达混合室31，在混合室中与脱硫塔后的净烟气均匀混合，达到烟气排放温度要求，通过烟囱排入大气。混合室中可设置保证热空气和净烟气均匀混合的部件。

所述的I级、II级复合相变换热器可根据需要设置烟气旁路通道。

所述的I级、II级复合相变换热器参照管壳式换热器标准进行设计、制造。

本发明中所述的相变工质循环部分利用高位差能实现冷凝液顺利回流时，可以不设置调频泵。

同时利用高效紧凑的复合相变换热器充分回收原烟气的低温余热，在有效提高整个发电机组热效率的同时，节约了大量的脱硫用水。

本发明的复合相变换热器应考虑采用成熟的防止烟气中灰尘磨损的措施。

与现有技术相比，本发明具有如下益效果：

1、本发明借助内换热管与套管间的相变工质，在一台设备中实现了蒸发器和冷凝器的复合，从而实现了真正意义上的一体化的复合相变换热器；

2、利用II级复合相变换热器回收脱硫塔前烟气余热，与烟气接触侧壁面采用防腐措施或采用防腐材料，有效减轻低温腐蚀危害，并节约脱硫用水，达到最大限度利用烟气废热的目的；

3、同时设置的调温系统调节手段灵活，能保证I级、II级复合相变换热器的安全运行；

4、采用复合相变换热器可以加热冷空气，取消原来的暖风机，保证原有锅炉空预器的安全运行；

5、取消了GGH，通过原空预器出口的热空气在混合室混合加热净烟气达到烟气排放要求，机组可能发生的故障率有效降低，从根本上避免了目前湿法脱硫塔后净烟气加热器必然发生的低温腐蚀，以及加热器失效对整个机组运行造成的不利影响。

6、对于不设置湿法脱硫塔的锅炉系统，通过II级复合相变换热器的设置，可以有效回收烟气中水蒸气的冷凝潜热，水蒸汽冷凝结露过程中，吸收了烟气中的NO_X、SO₂、SO₃等有害气体，排放物中的有害气体大大低于国家排放标准；再通过原空预器出口的热空气在混合室混合提升烟气温度，消除原来湿烟气排放时可能出现的烟羽，以及对烟囱的危害，与环境的相容性大大增强。

总而言之，利用高效紧凑的复合相变换热器充分回收原烟气的低温余热，在有效提高整个锅炉机组热效率的同时，节约了大量的脱硫用水，利用热空气与脱硫后净烟气混合升温，避免了目前湿法脱硫塔后净烟气加热器的低温腐蚀，达到节能、降耗、减排的目的。

附图说明

图1是FGD流程示意图。

图2～图4是专利201010527957.3工艺流程及结构示意图。

图5～图7是本发明用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置的三种结构示意图。

图中：21—锅炉，22—省煤器，23-空气预热器，24-I级复合相变换热器，24-I级复合相变换热器，24-1-内换热管，24-2-套管，24-3-第一管板，24-4-第二管板，24-5-管板之间的箱体，25-测温仪表，26-除尘器，27-引风机，28-增压风机，29-II级复合相变换热器，29-1-内换热管，29-2-套管，29-3-第一管板，29-4-第二管板，29-5-管板之间的箱体，30-脱硫塔，31-混合室，32-烟囱，33-I级泵，34-换热器，35-I级调温系统，35-1-氮气瓶，35-2-调压器，35-3-I级加热器，35-4-膨胀水箱，36-自控装置， 37-冷流体，38-热流体，39-II级泵，40-II级调温系统，40-1-膨胀箱，40-2-II级加热器，41—冷空气，42—热空气，42-1-净烟气升温用热空气管道。

具体实施方式

以下结合附图5对本发明创造作进一步详细描述。

实施例1：

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置（见附图5及附图标识说明），利用空气作为回收利用余热的工质，包含锅炉烟道及烟道内、外设备及其连接管道、控制仪表阀门。烟道内设有一个I级复合相变换热器24、一个II级复合相变换热器29、配套的控制系统、混合室31，以及锅炉原有的省煤器22、空气预热器23、除尘器26、脱硫塔30等。烟道外设置I级调温系统35、II级调温系统40、I级泵33、换热器34、II级泵39，以及相配套的自控装置36、配套的管道、仪表阀门等。从空气预热器23出来的热空气42分流出一部分，经净烟气升温用热空气管道42-1送至混合室31中与脱硫塔后的净烟气混合均匀后，送入烟囱32排入大气。

所述的I级复合相变换热器24主要包括至少一个内换热管24-1、至少一个套于内换热管外的套管24-2、第一管板24-3、第二管板24-4以及管板之间的箱体24-5。

所述的I级复合相变换热24的套管与内换热管之间的工作介质为水。饱和水经I级泵33打入复合相变换热器24的套管与内换热管之间的腔体，与内换热管24-1的高温烟气进行换热产生蒸汽，此高温侧相当于蒸发器，汽水混和物与套管外的冷空气进行热交换，起冷却作用，低温侧相当于冷凝器，与高温烟气进行热交换产生的蒸汽或汽水混和物，出来后进入换热器34冷却后，饱和冷凝水进入I级调温系统调35的膨胀水箱35-4中，再经过I级泵33打入复合相变换热器24，从而形成相变工质循环回路。

所述的复合相变换热器24出来的蒸汽经换热器34加热冷流体37（比如水或导热油），产生的冷凝水回到I级调温系统调35，经换热器34加热的热流体38供后续工段使用。

所述I级调温系统35包括膨胀水箱35-4、I级加热器35-3以及调压部分；调压部分包括调压器35-2及氮气瓶35-1。当烟气酸露点变化时，例如增大，调节调压部分，使膨胀水箱35-4中的气压适当增大，启动I级加热器35-3，由于压力增大，原先的饱和水经加热后从不饱和状态变成饱和状态，调节温度值以饱和水温高于酸露点5℃～10℃以上为宜。I级加热器35-3采用蒸汽或电加热等加热方式。

所述的I级加热器35-3设置在膨胀水箱35-4内，也可以设置在换热器34、膨胀水箱35-4、I级调频泵33之间连接的管道上。

所述的I级复合相变换热器24的内换热管、套管作为优选可以采用成熟的强化传热的措施，比如套管外加装翅片等。

所述的I级复合相变换热器24的内换热管内工作介质是高温烟气时，套管外的壳程的工作介质为冷空气；所述的内换热管内工作介质是冷空气时，套管外的壳程的工作介质为高温烟气。

本发明采用的I级调温系统35可以根据烟气酸露点调节相变工质温度，进而控制相变换热器壁面温度，保证复合相变换热器24有效避免烟气的低温腐蚀，调节灵活方便。

所述的内换热管24-1与套管24-2之间可以设置相应的支撑结构，作为优选，支撑结构与两者的连接可以采用热的良导体材料。

所述的复合相变换热器24可以根据烟道结构及现场情况采用竖直、水平或倾斜结构布置。只要将复合相变换热器沿烟道方向平行或垂直布置即可。因此对锅炉系统实施节能改造的可操作性大大增强，可供选择的因地制宜的可行方案多。

本发明所述的II级复合相变换热器的结构与I级复合相变换热器相似，主要包括内换热管29-1、套管29-2、第一管板29-3、第二管板29-4以及管板之间的箱体29-5。

II级复合相变换热器29中与温度高的烟气接触的金属壁面应采用可靠的防腐措施或选用防腐的管子材料。

所述的II级复合相变换热29的套管与内换热管之间的工作介质为水或其他合适的工质。相变工质经II级泵39打入复合相变换热器29的套管与内换热管之间的腔体，与高温烟气进行间接换热产生蒸汽，此高温侧相当于蒸发器，同时汽水混和物与另一侧的冷空气41进行热交换，起冷却作用，低温侧相当于冷凝器，出来的相变工质经管道送入II级调温系统调40的膨胀箱40-1中，再经过II级泵39打入II级复合相变换热器29，从而形成相变工质循环回路。

所述的II级调温系统调40包括膨胀箱40-1、II级加热器40-2以及配套的仪表阀门。当相变工质温度过低时，启动II级加热器40-2加热相变工质，达到要求的温度值。加热工质采用蒸汽。

所述的II级复合相变换热器29与I级复合相变换热器24中的套管与内换热管之间的工作介质为水。作为优选，也可选择沸点80℃左右的相变工质，比如乙醇等。此时可设置与I级调温系统35相似的调压部分。

I、II级复合相变换热器分别设有烟气排出温度自控装置36，自控装置根据烟气侧的金属壁温（如通过壁温测试仪25测定）的高低，通过控制相应调节阀的开度等手段，特别地，可以通过调温系统方便调节相变工质的温度，在酸露点温度变化的时候能迅速调节排烟温度，可使排烟温度满足复合相变换热器的运行要求。

设有混合室31，经空预器加热后的热空气42分流出一部分经净烟气升温用热空气管道42-1到达混合室31，在混合室中与脱硫塔后的净烟气均匀混合，达到烟气排放温度要求，通过烟囱排入大气。混合室中可设置保证热空气和净烟气均匀混合的部件。总之，要针对净烟气的流量及温度状况，使用适当流量的热空气与之混合达到烟气的排放要求温度。

实施例二：

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置（见附图6及附图标识说明），该装置在I级复合相变换热器24还设置管板之间的箱体24-6；II级复合相变换热器还设置管板之间的箱体29-6。该结构适用于内换热管管程走烟气，套管程走相变工质，壳层的冷流体为液体。如壳程采用所述的冷流体37如水、导热油或其他适宜的工艺介质作为余热回收的介质。其余具体实施方法见实施例一。

实施例三：

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置（见附图7及附图标识说明），对于没有设置脱硫装置的锅炉，采用II级复合相变换热器29继续回收烟气余热，由于可能发生结露现象，因此仍设置混合室31，经空预器加热后的热空气42分流出一部分经热空气管道42-1到达混合室31，在混合室中与II级复合相变换热器29的出口烟气均匀混合，避免结露，再通过烟囱排入大气。其余具体实施方法见实施例一或实施例二。

实施例四：

如设置多个I级复合相变换热器时，应配套各自独立运行的调温器，对各个独立相变换热单元控制不同的壁面温度，亦即控制内换热管与套管之间的套管程中的相变工质对应不同的饱和温度，高温烟气走内换热管管程或套管外的壳程，其余具体实施方法同上；如设置多个II级复合相变换热器时，可采用共同调温或单独调温，其余具体实施方法同上。

本发明未涉及部分如绝热夹板、夹板用螺栓、换热管的结构、安装方式、控制系统等均与现有的相变换热器相同或可采用现有技术加以实现。

本发明实施例中未列出的复合相变换热器工艺流程图例，参照本申请人同时申请的发明专利即《用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热器》进行选用。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。例如，本发明的复合相变换热器的结构及其回收余热方式同样可以应用于工业炉窑等。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，它包括锅炉原有的省煤器（22）、空气预热器（23）、除尘器（26）、脱硫塔（30）；原有烟道内、外设备及其连接管道、控制仪表阀门；其特征在于：还包括设置于烟道内的一个或多个I级复合相变换热器（24）、一个或多个II级复合相变换热器（29）、混合室（31）；

以及烟道外设置的I级复合相变换热器（24）的配套调温系统：包括换热器（34）、I级调温系统（35）、I级泵（33）、以及相配套的自控装置；

烟道外设置的II级复合相变换热器（29）的配套调温系统：包括II级调温系统（40）、II级泵（39），以及相配套的自控装置；

所述I级复合相变换热器（24）包括至少一个内换热管（24-1）、至少一个相配套的套管（24-2）、第一管板（24-3）、第二管板（24-4）以及管板之间的箱体（24-5）；所述II级复合相变换热器包括至少一个内换热管（29-1）、至少一个相配套的套管(29-2)、第一管板(29-3)、第二管板(29-4)以及管板之间的箱体(29-5)；

所述I级和II级复合相变换热器分别形成内换热管管程、内换热管与套管间的套管程和套管外的壳程的三程一体式结构；I级和II级复合相变换热器依次设置于锅炉出口烟道和烟囟之间的通道内。

2.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：所述I级复合相变换热器(24)还设置管板之间的箱体(24-6)；所述II级复合相变换热器还设置管板之间的箱体(29-6)。

3.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

其中I级复合相变换热器(24)的相变工质回路：由I级泵(33)、复合相变换热器(24)的套管程、换热器(34)和I级调温系统(35)，经管路连接形成回路；

其中II级复合相变换热器(29)的相变工质回路：由II级泵(39)、II级复合相变换热器(29)的套管程、II级调温系统(40)，经管路连接形成回路。

4.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

I级复合相变换热器(24)的内换热管(24-1)采用圆管或中空扁管或曲面腔体结构，相应地，套管(24-2)采用与之匹配的结构；II级复合相变换热器(29)的内换热管(29-1)采用圆管或中空扁管或曲面腔体结构，相应地，套管(29-2)也采用与之匹配的结构；所述的箱体(24-5)、(24-6)、(29-5)为圆筒型、矩形或曲面型的结构。

5.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

所述I级调温系统(35)包括膨胀水箱（35-4）、I级加热器（35-3）以及调压部分；调压部分包括调压器（35-2）及氮气瓶（35-1）；所述的I级加热器（35-3）设置在膨胀水箱内，或设置在换热器(34)与膨胀水箱或膨胀水箱与I级泵(33)之间的管道上；

所述的II级调温系统调(40)包括膨胀水箱(40-1)、II级加热器(40-2)以及配套的仪表阀门；所述的II级加热器(40-2)；设置在膨胀水箱内，或设置在膨胀水箱与II级泵(39)之间的管道上。

6.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

所述的复合相变换热器的内换热管与套管间通过的是相变工质，高温烟气走内换热管管程或走套管外的壳程。

7.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

所述的复合相变换热器的内换热管管程工作介质是高温烟气时，套管外的壳程的工作介质为待加热的冷流体；所述的内换热管管程工作介质是待加热的冷流体时，套管外的壳程的工作介质为高温烟气；其中的冷流体，介质为空气、电厂凝汽器产生的冷凝水、导热油或其他的工艺介质。

8.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

该系统设有混合室(31)，经空预器加热后的热空气(42)分流出一部分经净烟气升温用热空气管道(42-1)到达混合室(31)，送入烟囱(32)。

9.根据权利要求1所述的用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热装置，其特征在于：

所述I级复合相变换热器采用竖直、水平或倾斜式布置在烟道内。

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