CN202254993U - 耐低温腐蚀的气气式换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐低温腐蚀的气气式换热器，包括冷却段壳体、加热段壳体和隔板，所述冷却段壳体、加热段壳体上下连成一体，并通过所述隔板从中间隔开；所述加热段壳体位于冷却段壳体的下方，在所述加热段壳体上设置有烟气入口和烟气出口，所述冷却段壳体上设置有空气入口和空气出口；在所述隔板上设置有至少一根热管，所述热管由热管冷却段和热管加热段组成，且所述热管冷却段和热管加热段的热管表面均设置有翅片；所述热管加热段及其翅片的表面均烧结有搪瓷层。本实用新型利用搪瓷材料耐酸腐蚀的特性，克服了目前锅炉烟气余热回收中存在的低温腐蚀换热面问题，并具有耐磨及不易粘灰的特性，可用于含硫含灰的热流体的热量传递。

Description

耐低温腐蚀的气气式换热器

技术领域

本实用新型涉及低温烟气回收的换热器领域，具体涉及一种耐低温腐蚀的气气式换热器。

背景技术

在锅炉及工业炉的烟气余热回收中，普遍采用空气预热器来提高热能设备的热效率。空气预热器是一种典型的利用热流体烟气加热冷流体空气的换热器。目前广泛应用有碳钢管气气式换热器。

但是，现有技术的换热器在燃煤、燃油锅炉或工业炉低温烟气余热回收中寿命很短，甚至数月就会报废。究其原因是因为燃煤、燃油中都含有硫分，燃料中的硫在燃烧后会产生二氧化硫，一部分二氧化硫会与燃烧产物中的氧反应生成三氧化硫，当三氧化硫与烟气中的水蒸气结合又会生成硫酸蒸汽。

若烟气中的换热面低于酸露点温度，此时烟气中的硫酸蒸汽会在换热面上凝结成液体，造成碳钢传热管的严重腐蚀。另外凝结在换热面上的硫酸液体也容易粘附烟气中的飞灰，导致传热管的堵塞。酸腐蚀及灰堵的相互作用，致使空气预热器很快失效，严重影响锅炉或工业炉的经济安全运行。

目前，虽然出现了一些空气预热器，诸如玻璃管式换热器、耐酸不锈钢管式换热器等，但由于这些换热器易破碎、价格昂贵等原因，未能推广应用。

可见，当前在节能减排的形势下，开发适用于低温烟气余热回收的气气式换热器具有重大意义。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种耐低温腐蚀的气气式换热器，可克服目前锅炉及工业炉烟气余热回收中存在的低温腐蚀问题，具有耐酸、耐磨、不易积灰、寿命长、易于推广应用的特点。

本实用新型的技术方案如下：

一种耐低温腐蚀的气气式换热器，包括冷却段壳体、加热段壳体和隔板，所述冷却段壳体、加热段壳体上下连成一体，并通过所述隔板从中间隔开；所述加热段壳体位于冷却段壳体的下方，其中，在所述加热段壳体上设置有烟气入口和烟气出口，所述冷却段壳体上设置有空气入口和空气出口；在所述隔板上设置有至少一根热管，所述热管由热管冷却段和热管加热段组成，且所述热管冷却段和热管加热段的热管表面均设置有翅片；所述热管加热段及其翅片的表面均烧结有搪瓷层。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，在热管外壁与隔板之间紧配有热管密封环。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，所述热管密封环的底面上设置有紧套在热管外壁上的耐酸垫圈。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，所述翅片呈环形，沿热管的轴向平行间隔排列设置在热管表面上。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，所述隔板的底面涂覆有耐酸胶泥层。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，在加热段壳体的底壁上涂覆有耐酸胶泥层。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，在加热段壳体的内壁上涂覆有耐酸胶泥层。

所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其中，在加热段壳体的底部设置有用于排出酸液的排液口。

本实用新型所提供的一种耐低温腐蚀的气气式换热器，采用了热管技术使换热器的传热效率高、流阻小；由于在与含硫烟气相接触的热管及其翅片表面烧结有一层光滑的搪瓷层，利用搪瓷材料耐酸腐蚀的特性，克服了目前锅炉烟气余热回收中存在的低温腐蚀换热面问题，并具有耐磨及不易粘灰的特性，可用于含硫含灰的的热流体的热量传递，特别适用于锅炉及工业炉的低温余热回收，其节能减排效果好、寿命长，其节能减排效果明显，在当前节能减排的形势下具有重大实践意义。

附图说明

图1是本实用新型提供的耐低温腐蚀的气气式换热器的内部结构原理图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

请参阅图1，本实用新型的一种耐低温腐蚀的气气式换热器包括冷却段壳体10、加热段壳体20和隔板30，所述冷却段壳体10、加热段壳体20上下连成一体，加热段壳体20位于冷却段壳体10的下方，在冷却段壳体10与加热段壳体20中间横向设置有一隔板30，用于将冷却段壳体10的内部空间与加热段壳体20的内部空间相互隔离开。所述加热段壳体20上设置有烟气入口21和烟气出口22，所述冷却段壳体10上设置有空气入口11和空气出口12。

本实用新型实施例中，在隔板30上设置有至少一根热管，所述热管是由热管冷却段41和热管加热段42组成的一整根通管，热管内部设置有可气液转换的工质。并且，热管冷却段41和热管加热段42的热管表面均设置有翅片43、44。所述翅片43、44呈环形，并沿热管的轴向平行间隔排列设置。

本实施例中，在所述热管加热段42及其翅片44的表面上均烧结有一层光滑的搪瓷层。由于搪瓷层是烧结在热管加热段42表面及其翅片44表面上的，因此除了具有耐腐蚀的特点之外，该搪瓷层还具有附着力强结实不易脱落的特点。

在具体实施时，所述热管为多根，且各热管之间平行间隔排列呈束状、或顺排，或者错排。所述翅片43、44沿热管的轴向平行间隔排列设置在热管表面上，所述翅片43、44大大提高了气气式换热器的传热面积，并且在热管冷却段41和热管加热段42上均设置翅片43、44，强化了传热性能。

具体的，在加热段壳体20的一侧设置有烟气入口21，用于连通烟气输入管道，以输入燃煤、燃油燃烧后产生的废气即含硫的烟气，烟气入口21的口径不宜太小，以避免烟气流动阻力过大；温度较高的含硫烟气在经过加热段壳体20内部空间时，与热管加热段42和翅片44进行热交换，该热管加热段42内液相工质吸热后由液体状态变成蒸汽状态升腾进入到位于冷却段壳体10部分的热管冷却段41中；在加热段壳体20的另一侧设置有烟气出口22，该烟气出口22与烟气入口21相对设置，用于连接烟气输出管道，以输出加热段壳体20内经过热交换之后温度较低的烟气。

在冷却段壳体10的一侧设置有空气入口11，用于引入需要加热的空气，在冷却段壳体10的另一侧（即与烟气出口22的相对一侧）设置有空气出口12，用于连接热空气管。在具体实施时，温度较低的空气从空气入口11处进入冷却段壳体10内，与冷却段壳体10中的热管冷却段41中温度较高的流体介质进行热量传导变成温度较高的空气；而该热管冷却段41内的工质放热后由蒸汽状态变成液体状态靠重力回流进入到位于加热段壳体20部分的热管加热段42中完成一个传热的工作循环，与此同时，经过热交换的空气从空气出口12输出，进入热空气管。

在本实用新型气气式换热器的优选实施方式中，在位于加热段壳体20内部的热管加热段42及其翅片44表面烧结形成的搪瓷层厚度范围可设置在0.1~0.8mm之间。当烧结出的搪瓷层厚度太薄时，虽然可使热管加热段42的传热效率损失较小，但是在反复的热胀冷缩后易出现裂纹甚至脱落；而烧结出的搪瓷层厚度太厚时，尽管不易出现裂纹甚至脱落，但是却大大降低了热管加热段42的传热性能；优选的是，烧结出的搪瓷层厚度为0.4±0.1mm，这样既不易出现龟裂，也不会使热管加热段42损失太多的传热量并且，经实际测试的结果表明，0.4mm厚度的光滑搪瓷层仅使其覆盖的热管降低5%左右的传热量

本实用新型实施例中，所述空气入口11与烟气入口21采用相对的方向设置，使烟气和空气的流向相反，进一步提高了气气式换热的热传递效率。当然，在其它实施例中，空气入口11与烟气入口21还可以设置在换热器的同一侧，使烟气和空气的流向相同。

请继续参阅图1，在热管的外壁与隔板30之间紧配有热管密封环45，该热管密封环45位于冷却段壳体10的一侧，用于密封隔离冷却段壳体10与加热段壳体20；在热管密封环45的底面上设置有耐酸垫圈46。具体地，所述耐酸垫圈46镶嵌在隔板30中间，用于防止加热段壳体20内的硫酸蒸汽凝结在热管密封环45处而造成的腐蚀。其中，所述耐酸垫圈46优选耐酸腐蚀性能较好的聚四氟乙烯垫圈。

进一步地，隔板30的底面（即位于加热段壳体20内的一部分）涂覆有一层耐酸胶泥层50，用于防止加热段壳体20内的硫酸蒸汽凝结在隔板30表面而造成的腐蚀。在加热段壳体20的底壁上也涂覆有一层耐酸胶泥层50；或者，在整个加热段壳体20的内壁上都涂覆有一层耐酸胶泥层50，均可用于防止冷却段壳体10内的硫酸蒸汽凝结在加热段壳体20表面而造成的腐蚀。

本实用新型实施例中，仅在加热段壳体20内部的热管加热段42和翅片44进行搪瓷处理，而在加热段壳体20内壁或底壁采用涂覆耐酸胶泥处理，既能提高整体耐酸程度，工艺上也容易实现，并且成本低、造价低。

优选的，耐酸胶泥层50的厚度范围可设置在20~40mm之间，优选30mm。若耐酸胶泥层50的厚度太薄则起不到防腐蚀的作用，而若耐酸胶泥层50的厚度太厚则缩小了加热段壳体20的内部空间。

此外，如果在热管加热段42和翅片44外表面采用涂覆耐酸胶泥的话，因耐酸胶泥的30mm厚度较厚，相比较搪瓷层的0.4mm厚度，耐酸胶泥层50影响了热管的导热性能，并且也容易脱落。而在热管密封环45底部涂覆耐酸胶泥用来抗腐蚀，相比较采用耐酸的聚四氟乙烯垫圈，则聚四氟乙烯垫圈还具有耐压的功能。

进一步地，在加热段壳体20的底部设置有用于排出酸液的排液口13。当含硫烟气的温度低于酸露点时，含硫烟气就会凝结并积聚形成酸液，因此采用排液口13可将酸液排除，这也是提高耐腐蚀性的一个措施，可用于各种含有腐蚀性气体的热回收或换热场合。

以一台75t/h电站锅炉尾部烟气余热回收为例，采用本实用新型的气气式换热器作为空气预热器，如图1所示，气气式换热器中设置有420根热管，其中，热管外径为38mm，热管加热段42的长度为2200mm，热管冷却段41的长度为1600mm，翅片43、44呈环形，高度为19mm；烧结在热管加热段42及其翅片44上搪瓷层的厚度设置0.4mm；换热器中隔板30下部及烟气侧加热段壳体20内部涂覆30mm厚的耐酸胶泥层50。

锅炉的烟气流量为78592Nm3/h；气气式换热器的烟气入口温度为130℃；烟气出口温度为100℃；空气入口11温度为20℃；空气出口12温度为56℃，经换算可知余热回收量为830KW。

与现有技术中的气气式换热器相比，采用了热管技术使换热器的传热效率高、流阻小；由于在与含硫烟气相接触的热管及其翅片表面烧结有一层光滑的搪瓷层，利用搪瓷材料耐酸腐蚀的特性，克服了目前锅炉烟气余热回收中存在的低温腐蚀换热面问题，并具有耐磨及不易粘灰的特性，可用于含硫含灰的热流体的热量传递，特别适用于锅炉及工业炉的低温余热回收，其节能减排效果好、寿命长，其节能减排效果明显，在当前节能减排的形势下具有重大实践意义。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种耐低温腐蚀的气气式换热器，包括冷却段壳体、加热段壳体和隔板，所述冷却段壳体、加热段壳体上下连成一体，并通过所述隔板从中间隔开；所述加热段壳体位于冷却段壳体的下方，其特征在于，在所述加热段壳体上设置有烟气入口和烟气出口，所述冷却段壳体上设置有空气入口和空气出口；在所述隔板上设置有至少一根热管，所述热管由热管冷却段和热管加热段组成，且所述热管冷却段和热管加热段的热管表面均设置有翅片；所述热管加热段及其翅片的表面均烧结有搪瓷层。

2.根据权利要求1所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，在热管外壁与隔板之间紧配有热管密封环。

3.根据权利要求2所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，所述热管密封环的底面上设置有紧套在热管外壁上的耐酸垫圈。

4. 根据权利要求1所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，所述翅片呈环形，沿热管的轴向平行间隔排列设置在热管表面上。

5. 根据权利要求1所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，所述隔板的底面涂覆有耐酸胶泥层。

6. 根据权利要求5所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，在加热段壳体的底壁上涂覆有耐酸胶泥层。

7. 根据权利要求5所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，在加热段壳体的内壁上涂覆有耐酸胶泥层。

8. 根据权利要求1至7中任意一项所述的耐低温腐蚀的气气式换热器，其特征在于，在加热段壳体的底部设置有用于排出酸液的排液口。

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