CN103216805A - 热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，涉及热管技术，由一级蒸汽发生器，二级蒸汽发生器，集汽包，上升管，下降管组成，用于生产饱和蒸汽；一级蒸汽发生器的换热管，为套管结构，多根套管结构换热管构成热管管束。一次蒸汽发生器的套管式内管中过冷态水与较高温度的壁面进行换热，强化了传热，从而系统结构更紧凑，重量减少。本发明的耐腐蚀烟气余热回收装置克服了传统热管换热器采用光管式所带来的比表面积小、工质充装量大的缺陷；其热管壁面温度高于烟气余热流体的酸露点，消除了腐蚀隐患。本发明的装置可用于有较大烟气量、温度270℃左右的余热回收系统，典型的应用是在焦化领域的含硫烟气余热回收，能够实现节能增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收热管技术领域，是热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置。
背景技术
在烟气余热回收换热器中，由于烟气中或多或少含有硫组份，现有换热设备的换热管两侧为气-液换热，由于气、液侧的对流换热系数的巨大差异，管壁温度更接近与水侧的温度，因而换热管壁面温度即使在烟气温度高于酸露点时，也会造成严重腐蚀，从而影响到设备的安全运转。为降低热管式换热器成本，目前通常在热管外采用翅片，然而飞灰会严重影响到长期的传热效果，而导致传热过程的恶化，同时导致流动阻力明显增加，对动力提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，克服现有技术存在的问题。它在一级蒸汽发生器中使用套管式热管，冷却水经套管式内管流入蒸汽发生腔进行预热，套管式热管管壁温度均匀，提高了能量利用率，也使热管管壁高于烟气中酸露点温度，从而避免腐蚀的发生。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，包括一级蒸汽发生器，二级蒸汽发生器，集汽包，上升管，下降管，冷水进口，蒸汽出口，及外围系统；其一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器并列置于烟气流道中，相互平行设置，一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器的换热管长度大于烟气流道高度；
一级蒸汽发生器的换热管，为套管结构，多根套管结构换热管构成套管式热管管束；
二级蒸汽发生器的换热管，为普通热管，多根普通热管构成热管管束；
一级蒸汽发生器换热管入口伸出于烟气流道侧壁上的入口通孔，锅炉给水进口上端外周圆与侧壁入口通孔周缘固接，并由下隔板将锅炉给水进口与烟气流道密封隔离，换热管入口与锅炉给水进口相通连；二级蒸汽发生器换热管的下端与一级蒸汽发生器换热管入口处的下隔板位于同一平面内，与烟气流道侧壁密封固接；
一中隔板横向密封固接于一级、二级蒸汽发生器的换热管外周圆上，将烟气流道与第一、第二蒸汽发生腔隔离，第一、第二蒸汽发生腔周缘分别密封固接于烟气流道侧壁上；
第一蒸汽发生腔与第二蒸汽发生腔之间相对侧壁以水平连通管相通连；
第一蒸汽发生腔与第二蒸汽发生腔上方水平设有集汽包，集汽包顶端有一蒸汽出口；
第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔与集汽包之间，设有多根上升管、下降管，多根上升管、下降管垂直平行设置，每根管的上端与集汽包底侧壁固接，下端分别与第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔顶端固接，第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔与集汽包内腔，经多根上升管、下降管相通连。
所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其所述套管结构换热管，包括内管、外管及上下堵头，内、外管之间的空间封闭，充有工质；内管入口端与锅炉给水进口相通连，内管出口端与第一蒸汽发生腔相通连。
所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其所述内、外管为光管形式；工质，在相对高温区，为导热姆A，联苯，导热姆E，萘，汞及水其中之一；相对低温区，为水、乙醇其中之一。
所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其工作流程为：
a)锅炉补充水经锅炉给水进口流入一级蒸汽发生器换热管内管；
b)烟气由烟气进口进入，由烟气出口排出；
c)过冷态水由套管式热管管束的内管流入第一蒸汽发生腔内，烟气横掠烟气流道，在流动过程中，烟气与套管式热管管束进行换热，内管中的冷水被第一次加热后，进入第一蒸汽发生腔；
d)在第一蒸汽发生腔中，被加热的水被套管式热管的外壁再进行沸腾换热，生成蒸汽，经上升管进入集汽包，由蒸汽出口排出；
e)由蒸汽携带进入集汽包中的液态水，经下降管回流进入第一蒸汽发生腔、或第二蒸汽发生腔，再与套管式热管的外壁、或二级蒸汽发生器换热管热管的外壁进行沸腾换热，生成蒸汽，经上升管又进入集汽包，往复循环。
所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其所述e)步中，当第二蒸汽发生腔内存积的液态水超过水平连通管底侧壁时，即经连通管反流入第一蒸汽发生腔。
本发明的热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，可以解决由于烟气中含有硫组份，而引发的烟气腐蚀问题。本发明的耐腐蚀余热回收装置可用于有较大烟气量、温度270℃左右的余热回收系统，典型的应用是在焦化领域的含硫烟气余热回收，能够实现节能增效的目的。
附图说明
图1为本发明的一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置结构示意图；
图2为本发明装置中的套管式热管结构示意图。
图中标记：
1-烟气出口；2、13-中隔板；3-传统热管；4-二级蒸汽发生器；5-集汽包；6、9-下降管；7、10-上升管；8-连通管；11-一级蒸汽发生器；12-套管式热管；14-烟气进口接口；15、17-下隔板；16-锅炉给水进口121-上堵头；122-内管；123-工质；124-外管；125-下堵头
具体实施方式
本发明的一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，在一级蒸汽发生器中采用了套管式热管结构，改变了现有换热器的冷水流通路径及形式。
如图1所示，为一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，一级蒸汽发生器11由套管式热管12的管束组成；二级蒸汽发生器4由传统热管3组成，中隔板2及13分别将二级蒸汽发生器及一级蒸汽发生器分成两个部分，两部分之间用连通管8相连通。隔板上部的集气发生腔与集汽包5由上升管7及10和下降管6及9相连；过冷态水由锅炉给水进口16进入余热回收装置，从套管式热管12的内套管流入蒸汽发生腔内，并在流动过程中与套管式热管12进行换热，隔板下部为热流体流道(即一级蒸汽发生器与二级蒸汽发生器的蒸发段)，烟气横掠该流道，与一级蒸汽发生器11发生换热后，再经二级蒸汽发生器4换热，经过套管式热管12内管的冷水在内管被一次加热后，进入蒸汽发生腔后，在一级蒸汽发生器11的隔板上部的套管式热管的外壁及二级蒸汽发生器1的隔板上部的热管的外壁进行沸腾换热，生成蒸汽，由上升管7及10进入集汽包5，由蒸汽携带进入集汽包中的液态水，由下降管6及9回流进入蒸汽发生腔。
图2所示，为本发明装置中的套管式热管12，结构上由上堵头121、内管122、外管124及下堵头125组成，四者构成封密腔体，内侧充有工质123，工质在相对高温区，为导热姆A，联苯，导热姆E，萘，汞及水其中之一；相对低温区为水或乙醇。
本发明的主体部分在于在烟气余热回收装置中使用了套管式热管，特别是在一级蒸汽发生器中使用套管式热管，对于整体外围的改进，如：1、在管束方向上设置一个或多个流道，达到多流体换热；2、热管管束内管的流道只使用部分热管内管；3、热管管束的设置为一排或多排等，以上这些也应归为本发明权利要求书的保护范围。
Claims (5)
1.一种热管结构的耐腐蚀烟气余热回收装置，包括一级蒸汽发生器，二级蒸汽发生器，集汽包，上升管，下降管，冷水进口，蒸汽出口，及外围系统；其特征在于：一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器并列置于烟气流道中，相互平行设置，一级蒸汽发生器、二级蒸汽发生器的换热管长度大于烟气流道高度；
一级蒸汽发生器的换热管，为套管结构，多根套管结构换热管构成套管式热管管束；
二级蒸汽发生器的换热管，为普通热管，多根普通热管构成热管管束；
一级蒸汽发生器换热管入口伸出于烟气流道侧壁上的入口通孔，锅炉给水进口上端外周圆与侧壁入口通孔周缘固接，并由下隔板将锅炉给水进口与烟气流道密封隔离，换热管入口与锅炉给水进口相通连；二级蒸汽发生器换热管的下端与一级蒸汽发生器换热管入口处的下隔板位于同一平面内，与烟气流道侧壁密封固接；
一中隔板横向密封固接于一级、二级蒸汽发生器的换热管外周圆上，将烟气流道与第一、第二蒸汽发生腔隔离，第一、第二蒸汽发生腔周缘分别密封固接于烟气流道侧壁上；
第一蒸汽发生腔与第二蒸汽发生腔之间相对侧壁以水平连通管相通连；
第一蒸汽发生腔与第二蒸汽发生腔上方水平设有集汽包，集汽包顶端有一蒸汽出口；
第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔与集汽包之间，设有多根上升管、下降管，多根上升管、下降管垂直平行设置，每根管的上端与集汽包底侧壁固接，下端分别与第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔顶端固接，第一蒸汽发生腔、第二蒸汽发生腔与集汽包内腔，经多根上升管、下降管相通连。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其特征在于：所述套管结构换热管，包括内管、外管及上下堵头，内、外管之间的空间封闭，充有工质；内管入口端与锅炉给水进口相通连，内管出口端与第一蒸汽发生腔相通连。
3.如权利要求2所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其特征在于：所述内、外管为光管形式；工质，在相对高温区，为导热姆A，联苯，导热姆E，萘，汞及水其中之一；相对低温区，为水、乙醇其中之一。
4.如权利要求1所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其特征在于：工作流程为：
a)锅炉补充水经锅炉给水进口流入一级蒸汽发生器换热管内管；
b)烟气由烟气进口进入，由烟气出口排出；
c)过冷态水由套管式热管管束的内管流入第一蒸汽发生腔内，烟气横掠烟气流道，在流动过程中，烟气与套管式热管管束进行换热，内管中的冷水被第一次加热后，进入第一蒸汽发生腔；
d)在第一蒸汽发生腔中，被加热的水被套管式热管的外壁再进行沸腾换热，生成蒸汽，经上升管进入集汽包，由蒸汽出口排出；
e)由蒸汽携带进入集汽包中的液态水，经下降管回流进入第一蒸汽发生腔、或第二蒸汽发生腔，再与套管式热管的外壁、或二级蒸汽发生器换热管热管的外壁进行沸腾换热，生成蒸汽，经上升管又进入集汽包，往复循环。
5.如权利要求4所述的耐腐蚀烟气余热回收装置，其特征在于：所述e)步中，当第二蒸汽发生腔内存积的液态水超过水平连通管底侧壁时，即经连通管反流入第一蒸汽发生腔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141029 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |