CN203501868U - 椭圆热管装置及其分离式热交换系统 - Google Patents

Abstract

一种椭圆热管装置及其分离式热交换系统，该椭圆热管装置包含第一循环对接口、第二循环对接口以及椭圆热管，所述椭圆热管包含中空的管本体及散热翅片，所述散热翅片设于管本体的外周；该分离式热交换系统设置于脱硫装置中，所述分离式热交换系统包含设置于烟气流出管内的冷凝段和设置于烟气流入管内的蒸发段，所述冷凝段和蒸发段各包含有至少一椭圆热管装置；本实用新型针对现有技术存在的问题，提高脱硫出口烟温高于露点温度，利用排烟余热加热净烟气，解决石膏雨及烟道腐蚀问题，同时还能简化结构，减少占地面积，提高运行可靠性，降低成本和运行费用，并能有效减少石膏雨及造成烟道腐蚀，提高安全和环保性能。

Description

椭圆热管装置及其分离式热交换系统

技术领域

本实用新型涉及一种椭圆热管装置及其分离式热交换系统，尤其涉及一种在矿山、石油化工、电力、煤矿、水泥厂等多种领域能有效克服锅炉脱硫岛出现石膏雨现象而引起烟道腐蚀缺陷的椭圆热管装置及其分离式热交换系统。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速发展，我国对锅炉烟气污染物排放的控制要求越来越高，而在矿山、石油化工、电力、煤矿、水泥厂等多种领域，锅炉成为必不可少的设备之一。

以电力中的锅炉为例，热电厂发电机的锅炉设计时，为防止锅炉因烧褐煤造成炉膛出口结焦，大大提高了炉膛高度，使得锅炉在运行中存在炉膛出口烟温低，导致热风温度低、制粉干燥出力不足，为满足磨煤机出力要求只能加大烟气量来提高热风温度，造成进入脱硫岛烟速偏高温度，烟速高又造成除雾器效果变差，排出的净烟气容易带水。

采用了回转式GGH的锅炉系统如图6所示，包括：锅炉1，脱硝装置2，空气预热器3，静电除尘器4，回转式GGH5，脱硫装置6和烟囱7。

这种锅炉系统在脱硫岛设计时考虑到回转式GGH存在堵塞问题，没有净烟气加热装置，且在长期运行中，导致了如下缺陷：(1)投资和运行费用大幅增加；(2)回转式GGH内的腐蚀、磨损、积灰、堵塞降低了系统的运行可靠性及电厂的经济效益；(3)回转式GGH中烟气和净烟气间不可避免的泄漏，降低了脱硫效率；(4)由于出口净烟气温度低于水露点温度(净烟温度55℃；露点温度58℃)，而入口排烟温度135℃左右，高于脱硫最佳温度(95～100℃)，形成大量的补水(约60t/h)，补水量中的90％被带出系统，带水严重最终形成石膏雨及造成烟道腐蚀，对锅炉系统的运行造成严重的安全隐患和环保损害。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种椭圆热管装置及其分离式热交换系统，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：提供一种椭圆热管装置及其分离式热交换系统，其针对现有技术存在的问题，提高脱硫出口烟温高于露点温度，利用排烟余热加热净烟气，解决石膏雨及烟道腐蚀问题，同时还能简化结构，减少占地面积，提高运行可靠性，降低成本和运行费用，并能有效减少石膏雨及造成烟道腐蚀，提高安全和环保性能。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种椭圆热管装置，其特征在于该椭圆热管装置至少包含：

第一循环对接口、第二循环对接口以及椭圆热管，所述椭圆热管连通所述第一循环对接口和第二循环对接口；

支撑架，所述支撑架对第一循环对接口、第二循环对接口和椭圆热管进行支撑；

其中，所述椭圆热管包含中空的管本体及散热翅片，所述散热翅片设于管本体的外周，所述管本体为椭圆形或圆形，所述散热翅片为椭圆形。

其中：所述管本体为椭圆形或圆形，所述散热翅片为椭圆外形。

其中：所述散热翅片以螺旋状排列于管本体的外周。

其中：所述支撑架包含多个平行排列的横向支撑件和纵向支撑件，所述横向支撑件和纵向支撑件相互交错并通过支撑连接件进行连接。

其中：所述椭圆热管设置于所述支撑架的支撑空间内，所述第一循环对接口和第二循环对接口设置于所述支撑架的同一侧或分别设置于所述支撑架的相对两侧或相邻两侧。

其中：所述第一循环对接口和第二循环对接口的外侧设有保温层。

还公开一种分离式热交换系统，设置于脱硫装置中，所述脱硫装置至少包含脱硫塔和增压风机，所述增压风机的入口连接有烟气流入管，出口连接至脱硫塔的进风口，所述脱硫塔的出风口连接有烟气流出管，其特征在于：

所述分离式热交换系统包含设置于烟气流出管内的冷凝段和设置于烟气流入管内的蒸发段，所述冷凝段和蒸发段各包含有如上任一所述的椭圆热管装置。

通过上述结构，本实用新型的椭圆热管装置及其分离式热交换系统实现了如下技术效果：

1、吸热段吸收排烟余热，管内介质水吸热发生相变，通过上升管引到放热段，管内蒸汽释放汽化潜热加热净烟气后，通过下降管回到吸热段，循环往复实现热量的源源不段的传递；利用热管壁温的均温性与可调性，保证金属壁温高于露点温度，避免了管壁酸腐蚀及堵灰；

2、通过温度的有效调节，在锅炉运行期间保护了脱硫塔，防止出口温度和入口温度的过高和过低，避免了石膏雨现象，有效地解决烟道烟道腐蚀问题，提高烟道使用寿命显著，适应性广泛；

3、无需外部设备，简化了整体结构，减少整个锅炉的占地面积，还提高运行可靠性，降低成本和运行费用。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型分离式热交换系统的结构示意图。

图2显示了本实用新型椭圆热管装置的结构示意图。

图3显示了本实用新型椭圆热管装置另一方向的结构示意图。

图4显示了本实用新型椭圆热管的结构示意图。

图5显示了本实用新型椭圆热管的纵向剖视图。

图6显示了现有技术中采用了回转式GGH的锅炉系统。

附图标记：

1、锅炉；2、脱硝装置；3、空气预热器；4、静电除尘器；5、回转式GGH；6、脱硫装置；7、烟囱；101、脱硫塔；102、增压风机；103、烟气流出管104、烟气流入管；105、冷凝段；106、蒸发段；11、第一循环对接口12、第二循环对接口；13、椭圆热管；131、管本体；132、散热翅片；14、支撑架；141、横向支撑件；142、纵向支撑件；143、支撑连接件；15、保温层；16、保温层。

具体实施方式

参见图1，显示了本实用新型分离式热交换系统的结构示意图。

该分离式热交换系统设置于脱硫装置中，所述脱硫装置至少包含脱硫塔101和增压风机102，所述增压风机102设置于脱硫塔101的前端，其入口连接有烟气流入管104，出口通过烟道连接至脱硫塔101的进风口，所述脱硫塔101的出风口连接有烟气流出管103，由此，烟气经烟气流入管104进入增压风机102，增压风机102对烟气进行增压后使之进入脱硫塔101，脱硫后的烟气从烟气流出管103流出，完成锅炉中的烟气脱硫。

所述分离式热交换系统包含冷凝段105和蒸发段106，所述冷凝段105设置于烟气流出管103内，所述蒸发段106设置于烟气流入管104内，所述冷凝段105和蒸发段106之间通过液体管道进行连接，优选的是，所述冷凝段105和蒸发段106之间通过上升管和下降管连接以形成循环热交换，即所述冷凝段105的出口和蒸发段106的入口通过上升管连接，所述冷凝段105的入口和蒸发段106的出口通过下降管连接。

由此，通过分离式的热交换系统，吸热段受热的蒸发段安装在脱硫岛入口适合烟道(位置确定原则应考虑现场布置条件及风机余量)，放热段放热的冷凝段安装在出口水平烟道。蒸发段吸收排烟余热，管内的冷介质(例如水)吸热发生相变，通过导汽管(上升管)引到冷凝段，冷凝段内的蒸汽释放汽化潜热加热净烟气后，通过导液管(下降管)回到吸热段，循环往复实现热量的源源不段的传递。由于热管壁温的均温性与可调性，因而通过适当的设计保证金属壁温高于露点温度，不会产生管壁酸腐蚀及堵灰。

所述冷凝段105和蒸发段106各包含有至少一椭圆热管装置，参见图2和图3，显示了该椭圆热管装置的一优选实施例。

所述椭圆热管装置至少包含有第一循环对接口11、第二循环对接口12以及椭圆热管13，所述椭圆热管13连通所述第一循环对接口11和第二循环对接口12，该椭圆热管13在第一循环对接口11和第二循环对接口12之间提供冷却介质的通道，实现冷却介质在接口之间的流通。

可选的是，所述椭圆热管13可为多根横向和纵向并列的椭圆热管13，该多根椭圆热管13之间通过管接头连接成一条液体通道或多条液体通道。

可选的是，所述椭圆热管13可为一根，其回旋转折设置，以提供足够的长度，所述椭圆热管13还可包含位于两端的两根椭圆热管13及相互平行设置于上述两端的椭圆热管之间的椭圆热管，中间的椭圆热管两端分别连通于上述两端的椭圆热管之间，以形成多个平行的液体通道，在另一实施例中，所述多根椭圆热管13平行设置，且相互之间通过接头连接，以形成一条液体通道，由此，可通过多种方式实现接口之间的椭圆热管连接，形成冷却介质的流通。

所述椭圆热管13的一优选实施例可参见图4和图5，该椭圆热管13可包含中空的截面为椭圆的管本体131，所述管本体131采用椭圆形状，能更有效的提高流体速度，在支撑架14中，椭圆外形能更有效的利用空问，便于椭圆热管的密集排列和设置，提高了排列效率，能在有限空间提供足够的热交换效率，以节约空间，减少成本。

可选的是，所述管本体131的外周设有径向延伸的散热翅片132，其能提高热交换效率，所述散热翅片132同样为椭圆外形，且可选的是，所述散热翅片132以螺旋状排列于管本体131的外周，由于螺旋状的设置，一根管上可通过一次工艺即可成型，进一步降低了成本，提高了散热和吸热的效果，实现冷却介质的快速蒸发和凝结。

当然，本领域技术人员可知的是，所述椭圆热管的管本体131可为圆形，而将散热翅片132设为椭圆形，同样能保留空间效率和热交换效率。

为提供有效的固定和支撑，所述椭圆热管装置还设有支撑架14，所述支撑架14包含多个平行排列的横向支撑件141和纵向支撑件142，所述横向支撑件141和纵向支撑件142相互交错并通过支撑连接件143进行连接，以形成对第一循环对接口11、第二循环对接口12和椭圆热管13的有效支撑。

如图2所示，在一实施例中，所述第一循环对接口11和第二循环对接口12设置于所述支撑架14的同一侧，所述椭圆热管13设置于所述支撑架14的支撑空间内，可选的是，所述述第一循环对接口11和第二循环对接口12可分别设置于支撑架14的相对两侧或相邻两侧，以便于椭圆热管装置之间的连接，如当接口分别设于相对两侧时，两两椭圆热管装置可形成串接，且连接起来更加便捷。

优选的是，所述第一循环对接口11的外侧设有保温层15，以避免热量的流失，所述保温层15优选的由保温层棉构成。

优选的是，所述第二循环对接口12的外侧设有保温层16，以避免热量的流失，所述保温层16优选的由保温层棉构成。

由此可见，本实用新型的发明人通过创造性劳动，深入研究工程热物理学效应等，结合锅炉运行特点，分析热气流流体的运动规律及计算物理热传导之间的传导比、设计燃料特性、计算燃料消耗量、计算理论空气流量、计算理论烟气流量、计算热管换热器漏风系数、对酸露点温度校核计算、对烟气及空气焓校核计算；确定了原烟气流量、原烟气入口烟温、原烟气出口烟温、净烟气流量、净烟气入口烟温、净烟气出口烟温、原烟气侧换热面积、净烟气侧换热面积、传热量、热管吸热段气阻力、热管放热段气阻力、冷、热段换热器烟速等大量计算工作。并对锅炉运行的现象进行分析原因，找出脱硫岛产生石膏雨现象并引起烟道腐蚀的原因，有针对性的进行开发。

其中，所述烟气流出管103和烟气流入管104的管径可按设计需要进行配作。

其中，运行过程可以连续作业，可选的是，在所述烟气流出管103和烟气流入管104内设有温度检测器，所述温度检测器连接至控制单元以进行显示和控制，由此，整个脱硫岛的温度经调试后可远程监控。

在具体的施工过程中，通过反复测试和实验，对于蒸发段，椭圆热管选择56mm×38mm×4mm(Φ48×4mm制作)，单根长度4.5m，总共1974根，各椭圆热管的横向节距130mm、纵向节距80mm，47根×42排，结构尺寸6.1m×4.5m×3.4m。对于冷凝段，总共2638根，63根×42排，结构尺寸8.2m×4.5m×3.4m，前6排采用椭圆光管。两侧换热器用14根Φ133×4mm＼Φ80×3mm组成上升＼下降管，对于不同结构在安装前需要核算承载能力。

通过上述描述和分析可知，本实用新型的椭圆热管装置及其分离式热交换系统具有如下优点：

1、吸热段吸收排烟余热，管内介质水吸热发生相变，通过上升管引到放热段，管内蒸汽释放汽化潜热加热净烟气后，通过下降管回到吸热段，循环往复实现热量的源源不段的传递；利用热管壁温的均温性与可调性，保证金属壁温高于露点温度，避免了管壁酸腐蚀及堵灰；

2、通过温度的有效调节，在锅炉运行期间保护了脱硫塔，防止出口温度和入口温度的过高和过低，避免了石膏雨现象，有效地解决烟道烟道腐蚀问题，提高烟道使用寿命显著，适应性广泛；

3、无需外部设备，简化了整体结构，减少整个锅炉的占地面积，还提高运行可靠性，降低成本和运行费用。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (6)

1.一种椭圆热管装置，其特征在于该椭圆热管装置至少包含：

第一循环对接口、第二循环对接口以及椭圆热管，所述椭圆热管连通所述第一循环对接口和第二循环对接口；

支撑架，所述支撑架对第一循环对接口、第二循环对接口和椭圆热管进行支撑；

其中，所述椭圆热管包含中空的管本体及散热翅片，所述散热翅片设于管本体的外周，所述管本体为椭圆形或圆形，所述散热翅片为椭圆形。

2.如权利要求1所述的椭圆热管装置，其特征在于：所述散热翅片以螺旋状排列于管本体的外周。

3.如权利要求1所述的椭圆热管装置，其特征在于：所述支撑架包含多个平行排列的横向支撑件和纵向支撑件，所述横向支撑件和纵向支撑件相互交错并通过支撑连接件进行连接。

4.如权利要求1所述的椭圆热管装置，其特征在于：所述椭圆热管设置于所述支撑架的支撑空间内，所述第一循环对接口和第二循环对接口设置于所述支撑架的同一侧或分别设置于所述支撑架的相对两侧或相邻两侧。

5.如权利要求1所述的椭圆热管装置，其特征在于：所述第一循环对接口和第二循环对接口的外侧设有保温层。

6.一种分离式热交换系统，设置于脱硫装置中，所述脱硫装置至少包含脱硫塔和增压风机，所述增压风机的入口连接有烟气流入管，出口连接至脱硫塔的进风口，所述脱硫塔的出风口连接有烟气流出管，其特征在于：

所述分离式热交换系统包含设置于烟气流出管内的冷凝段和设置于烟气流入管内的蒸发段，所述冷凝段和蒸发段各包含有至少一如权利要求1-5中任一所述的椭圆热管装置。

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