CN201170694Y - 改进结构的烟气冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进结构的烟气冷凝器，其包括外壳、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。本实用新型与现有技术相比，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

改进结构的烟气冷凝器

技术领域

本实用新型涉及一种热工设备，属于燃油(气)、燃含氢燃料设备的节能技术领域，尤其是一种改进结构的燃气(油)、燃含氢燃料设备的烟气冷凝器。

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％，也存在其他的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

本实用新型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，使烟气中的水蒸气冷凝释放气化潜热，提高设备热效率，回收热能的改进结构的烟气冷凝器。

为了实现上述目的，本实用新型按以下技术方案实现：

一种改进结构的烟气冷凝器，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。毛细管可以增加换热元件与烟气、冷凝水的接触面积，有效克服了传热温差小的限制，极大的提高了换热效率。

上述冷凝器设有喷雾装置，包括喷淋水箱、喷头、水泵以及连接管道。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，所述换热元件设于喷淋水箱中。

进一步，所述毛细管为采用聚四氟乙烯材料制成的盘管式或管排式布置的毛细管。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。

进一步，所述毛细管的外径等于或少于6mm。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，所述喷雾装置设有过滤器，该过滤器的出口与水泵进口连接。燃油烟气中含有灰分，喷雾与烟气接触后会将部分灰分参杂进喷雾水中，因此在管道上加装过滤器，可以滤去灰分，防止水泵堵塞。

上述冷凝器设有气水分离器，该气水分离器设于烟气出口处。在烟气出口下方设置气水分离器，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。

上述冷凝器设有水位监控器。水位监控器的作用在于监控冷凝水的高度，保证水位稳定。

上述冷凝器底部设有排水口。

上述外壳和管道采用耐腐蚀材料制成，或内部涂抹防腐蚀材料。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。

本实用新型与现有技术相比，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实用新型，以下将结合附图说明阐述本实用新型的具体实施方式。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的轴向剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括外壳1、换热元件2、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，外壳1采用玻璃钢材料制成，或内腔涂抹有防腐蚀材料；烟气出口12设于外壳1顶部，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。

如图2所示，本实用新型的换热元件2为采用聚四氟乙烯制成的盘管式布置的毛细管，该毛细管外径等于或小于6mm，设于下述喷雾装置的喷淋水箱中，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，而喷淋水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，克服导热系数大的缺点。

本实用新型还设有喷雾装置3，包括喷淋水箱35、喷头31、水泵32、过滤器33以及连接管道34。它们都采用耐腐蚀材料制成，喷淋水箱35的最低水位高于毛细管的顶端，喷头31设于冷凝器内腔上方，过滤器33的进口通过管道与喷淋水箱连接，出口与水泵32进口连接，水泵出口则通过管道与喷头连接。喷雾装置3产生的喷雾可以将上升的烟气温度降到30～40℃，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变为冷凝水；过滤器33可以滤去冷凝水中的灰分，防止水泵32堵塞损坏。

在烟气出口12下方还设有气水分离器4，该气水分离器4可以分离烟气中的水分，只让气体透过气水分离器4从烟气出口散开。冷凝器的下端设有冷凝水排水口15；喷淋水箱设有水位监控器，监测冷凝器中冷凝水的高度，保证水位稳定。

本实用新型的使用过程为：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气的烟气的温度降到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内腔下部的喷淋水箱中，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，而喷淋水则被冷却到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；烟气经气水分离器脱去水分，从烟气出口散开。

根据冷却水的进口温度范围为20～30℃，可以将烟气温度降到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)。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1、一种改进结构的烟气冷凝器，包括外壳(1)、换热元件(2)、烟气进口(11)、烟气出口(12)、冷却水进口(13)和冷却水出口(14)，其特征在于：所述换热元件(2)为毛细管，其两端分别与冷却水进口(13)和冷却水出口(14)连接。

2、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器设有喷雾装置(3)，包括喷淋水箱(35)、喷头(31)、水泵(32)以及连接管道(34)。

3、根据权利要求2所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述换热元件(2)布置在喷淋水箱(35)中。

4、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述毛细管为采用聚四氟乙烯材料制成的盘管式或管排式布置的毛细管。

5、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述毛细管的外径等于或少于6mm。

6、根据权利要求2所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述喷雾装置(3)设有过滤器(33)，该过滤器(33)的出口与水泵(32)进口连接。

7、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器设有气水分离器(4)，该气水分离器(4)设于烟气出口(12)处。

8、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器设有水位监控器。

9、根据权利要求1所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述冷凝器底部设有排水口(15)。

10、根据权利要求1或2所述的改进结构的烟气冷凝器，其特征在于：所述外壳(1)和管道(34)采用耐腐蚀材料制成，或者内部涂抹防腐蚀材料。

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