CN201434623Y - 两相流水热媒换热系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种两相流水热媒换热系统，包括：分体式两相流换热器和沿着烟气流动方向设置在分体式两相流换热器下游的可调壁温水热媒换热器。分体式两相流换热器包括一个或多个沿着烟气流动方向串排的换热单元，其中换热单元包括：吸热部分，烟气流过该吸热部分；放热部分，位于吸热部分上方，待加热的空气沿着与烟气流动方向相反的方向流过放热部分；上升管，将吸热部分的上端与放热部分的上端相连接；下降管，将放热部分的下端与吸热部分的下端相连接；放气阀，设置在上升管的上方；和补液阀，连接到下降管，以补充因放气减少的水。通过调节壁温可抗酸露点腐蚀，并且可根据具体的工况灵活布置以高效经济地进行余热回收。

Description

两相流水热媒换热系统

技术领域

本实用新型涉及一种两相流水热媒换热系统，更具体地讲，涉及一种抗酸露点腐蚀、布置灵活且高效经济的两相流水热媒换热系统。

背景技术

石油化工、火力发电、炼钢等生产企业产生大量高温烟气，通常需要将这些高温烟气的热量进行回收再利用。常用的回收方式是采用热管换热技术，在细管中装有一定量的导热介质，利用介质的相变进行换热。实践中，即使在同一生产企业内，高温烟气余热回收再利用的工况也各不相同，尤其是烟气中常含有SO₂、SO₃等酸性气体，一旦温度降到露点温度，则会产生酸露点腐蚀问题，传统的热管换热器难以针对各个具体工况分别设置，效率低，成本高。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述问题，本实用新型的目的是提供一种抗酸露点腐蚀、布置灵活且高效经济的两相流水热媒换热系统。

为了实现上述目的，根据本实用新型的两相流水热媒换热系统包括：分体式两相流换热器和沿着烟气流动方向设置在分体式两相流换热器下游的可调壁温水热媒换热器，其中分体式两相流换热器包括一个或多个沿着烟气流动方向串排的换热单元，该换热单元包括：吸热部分，烟气流过该吸热部分；放热部分，位于吸热部分上方，待加热的空气沿着与烟气流动方向相反的方向流过放热部分；上升管，将吸热部分的上端与放热部分的上端相连接；下降管，将放热部分的下端与吸热部分的下端相连接；放气阀，设置在上升管的上方；和补液阀，连接到下降管，以补充因放气减少的水。

其中，可调壁温水热媒换热器包括：弯成多程的吸热弯管和弯成多程的放热弯管；循环泵，该循环泵通过循环水管与吸热弯管和放热弯管串联形成循环回路；调节阀，连接到循环回路以调节循环回路中的水量；放气阀，设置在循环回路的最高处；以及补液阀，将循环回路与水网相连，以补充循环回路中的水量。

根据需要，吸热部分可包括单根或多根吸热管，放热部分也可包括单根或多根放热管。

此外，分体式两相流换热器可进一步包括一个或多个单管换热单元，所述单管换热单元的吸热部分和放热部分均由单根换热管构成。

优选地，所述吸热管是肋化的吸热管，所述放热管是肋化的放热管。

优选地，所述吸热弯管和所述放热弯管均是肋化的传热管。

通过下面的详细描述，本实用新型的目的、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是根据本实用新型的两相流水热媒换热系统中分体式两相流换热器的换热单元一优选实施例的结构示意图；

图2是根据本实用新型的两相流水热媒换热系统中分体式两相流换热器的换热单元另一优选实施例的结构示意图；

图3是根据本实用新型的两相流水热媒换热系统中可调壁温水热媒换热器一优选实施例的结构示意图；

图4是根据本实用新型的两相流水热媒换热系统一优选实施例的总体结构示意图。

具体实施方式

根据本实用新型的两相流水热媒换热系统是利用烟气余热加热空气或其它工质的换热系统，具有换热效率高，耗能少，可调节换热管壁温以抵抗酸露点腐蚀并且布置灵活的特点。

本系统由两部分组成。顺烟气流入的第一部分是换热的主体部分，称作分体式两相流换热器。位于烟气流出尾端的第二部分兼有换热和调节换热管壁温的作用，称作可调壁温水热媒换热器。

根据本实用新型的分体式两相流换热器包括一个或多个顺烟气流动方向串排的换热单元，各个换热单元互相独立。如图1所示，各个换热单元分成上下俩部分，下面是吸热部分，上面是放热部分，中间用上升管4和下降管10连接起来。下面的吸热部分由一组相互间隔垂直布置的吸热管2通过上下两端连接管3、1并联连接，上端的连接管3通过上升管4与放热部分相连，下端的连接管1通过下降管10与上面的放热部分相连。吸热部分的换热管和下端的连接管中充有水工质。当烟气横向掠过下部的吸热部分时，换热管中的水工质吸热汽化，蒸汽通过上升管，进入上面的吸热部分。吸热部分也与放热部分一样，由一组相互间隔的放热管7通过上下两端连接管6、8并联连接。由上升管4输送来的蒸汽经由上端的连接管6进入放热管7，将蒸汽热量通过放热管7把热量释放给逆向流过的冷空气，使空气升温，蒸汽则在放出汽化潜热后液化成冷凝水，汇集到下降管10再流入吸热部分下端的连接管1，进行新的一轮循环。

由于水的汽化潜热很大，且水蒸汽在管中的运动速度极快，水侧热阻很小，因此整个换热过程是高效的。为了降低水的汽化温度，换热单元可以抽成真空，这样同时也可降低整个循环的运行压力，有利于降低系统的制造和运行成本。又由于水和系统中的钢管作用会产生气体，阻碍换热，因此在上升管的上方应设置放气阀5，也正因为此，在下降管中要设置补液阀9，以补充放气减少的水。

分体式两相流换热器可以灵活布置，通过延长或缩短上升管4和下降管10可将吸热部分和放热部分合在一个箱体中或分置于两个分隔的箱体里。根据需要，也可以将2～4个换热单元串联起来组成一个较大的换热单元，然后和其他换热单元再组成分体式两相流换热器，图2所示的就是其中的一个组合的例子。

分体式两相流换热器完全依靠自力进行封闭循环，不需额外的外界动力，因此结构简单，耗能少，管理方便。

参照图3，根据本实用新型的可调壁温水热媒换热器也分为放热和吸热两部分，同样以水作工质，只是水温要维持在酸露点温度以上，以使管壁温度恒定保持高于酸露点温度，避免发生酸露点腐蚀，且始终保持液态进行循环，因此在系统的换热管中运行的水需要维持一定的压力，这就需在系统中设置一个循环泵11。在可调壁温水热媒换热器的烟气换热部分，流通水的换热管也可有若干根，由前后两根集水连接管分别连接并联布置的换热管前后进出水口。换热管从烟气进口到烟气出口弯成多程，并成垂直布置。图中示出为弯成多程的吸热弯管13，当烟气横向掠过换热弯管13时，水逆向流动完成热交换。加热后的水从循环水管14流向空气换热部分。空气换热部分的结构与烟气换热部分完全相同，即弯成多程的放热弯管15，只不过这时水工质作为热源，而空气作冷源。为了控制烟气部分换热管的壁温，就必须调节水量以控制热交换量，为此在水循环管路上设置了流量调节阀17。当烟气量或烟气成分发生变化使得壁温过低时，可启动流量调节阀17减少水的流量来提高壁温，反之也然。

考虑到水在钢质管道中长期运行会产生不凝气体，影响热交换的正常进行，因此在水循环系统的最高处也应设置放气阀16，当然补水和放水也是需要考虑的，这只要加装补液阀12就可做到。

可调壁温水热媒换热器也可灵活布置，既可合在一个箱体中也可分置于两个分隔的箱体里，因此可以与分体式两相流换热器完美组成一个整体，付之应用，其组合如图4所示。

这样通过分体式两相流换热器和可调壁温水热媒换热器的多种组合就能达到既可高效换热，耗用较少动力又可防止低温酸露点腐蚀，且能因地制宜灵活布置的目的。

Claims (8)

1.一种两相流水热媒换热系统，其特征在于，包括：

分体式两相流换热器，该分体式两相流换热器包括一个或多个沿着烟气流动方向串排的换热单元，其中所述换热单元包括：

吸热部分，烟气流过该吸热部分；

放热部分，位于所述吸热部分上方，待加热的空气沿着与烟气流动方向相反的方向流过所述放热部分；

上升管，将所述吸热部分的上端与所述放热部分的上端相连接；

下降管，将所述放热部分的下端与所述吸热部分的下端相连接；

放气阀，设置在所述上升管的上方；和

补液阀，连接到所述下降管，以补充因放气减少的水；以及

可调壁温水热媒换热器，该可调壁温水热媒换热器沿着烟气流动方向设置在所述分体式两相流换热器的下游。

2.根据权利要求1所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述可调壁温水热媒换热器包括：

弯成多程的吸热弯管和弯成多程的放热弯管；

循环泵，该循环泵通过循环水管与所述吸热弯管和所述放热弯管串联形成循环回路；

调节阀，连接到所述循环回路以调节所述循环回路中的水量；

放气阀，设置在所述循环回路的最高处；以及

补液阀，将所述循环回路与水网相连，以补充所述循环回路中的水量。

3.根据权利要求2所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述吸热部分包括多根吸热管，所述放热部分包括多根放热管。

4.根据权利要求2所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述吸热部分包括单根吸热管，所述放热部分包括单根放热管。

5.根据权利要求3所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述分体式两相流换热器进一步包括一个或多个单管换热单元，所述单管换热单元的吸热部分和放热部分均由单根换热管构成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述吸热管是肋化的吸热管。

7.根据权利要求6所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述放热管是肋化的放热管。

8.根据权利要求7所述的两相流水热媒换热系统，其特征在于，所述吸热弯管和所述放热弯管均是肋化的传热管。

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