CN205208614U - 一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，包括若干平行间隔排布的氟塑钢管及2个分别设置在氟塑钢管两端的管板，所述的氟塑钢管为氟塑料管包覆不锈钢管制成，所述的氟塑钢管两端分别通过胀管工艺固定连接在所述的管板上，所述的氟塑钢管侧壁面向预热器烟气入口。本实用新型能够解决传统的钢制空气预热器易发生低温腐蚀、沾灰结渣等问题，同时，克服了一般塑料换热器中，氟塑料管由于管壁太薄，在烟气冲刷作用下，易发生抖动变形，影响工作寿命和换热性能的缺点，既能防止空气预热器低温腐蚀，又能使氟塑料管束在烟气冲刷下保持原设计形态、不易发生抖动变形。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，用于电厂锅炉和各种工业锅炉尾部末级空气预热器的替代及更换。
背景技术
资料显示，截至2013年末，我国煤炭年消耗量达24.75亿吨标准煤，石油年消耗量达6.9亿吨标准煤，天然气年消耗量达2.175亿吨标准煤，化石能源消耗量占全国总能源消费比重的90.2％，庞大的能源消费量，使整个社会和自然环境承受着巨大的压力，同时，全球气候变化问题也已被提上各国政治议程，近年来有关全球各主要国家的碳排放问题已成为舆论的主要焦点，碳排放问题的实质即是能源消费量的问题。我国经济发展长期依赖能源的大量投入，迫于政治、经济、环境和社会的多重压力，在经济转型发展的新时期，节能减排是一项不可忽略的重要课题。
各行业的余(废)热总资源约占其燃料消耗总量的17％—80％，其中容易回收利用的余热资源约为余热总资源的60％，也就是说，易回收利用的余热资源约为燃料消耗总量10.2％—48％。电厂余热占很大一部分比例，其他工矿企业余热主要集中在钢铁、石油、化工、建材等领域。回收余热节能的潜力是非常大的。
在火力发电厂锅炉或者其他工业锅炉中，烟气经过省煤器、上级空气预热器、中级空气预热器后温度降低至160℃-180℃左右，再经末级空气预热器后排烟温度进一步降低至140℃左右后进入除尘、脱硫系统进行烟气的净化处理，而末级空气预热器加热的是环境中的空气，进入的空气温度低，特别在冬季环境温度可低至5℃一下，低温的空气使空气预热器管壁温度显著下降，从而使末级烟气进入低温受热面后，其中的水蒸汽由于烟温降低或接触温度较低的受热面而发生凝结。烟气中水蒸汽开始凝结的温度为水露点。纯净的水蒸汽的露点决定于它在烟气中的分压力，水蒸汽的露点通常低达45～54℃。一般换热管管壁温度在100℃以上时，不易发生低温受热面结露。但是实际烟气中都会含有二氧化硫，其中一部分会进一步氧化为三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸气结合则成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为烟气的酸露点。它比水露点要高得多。由于传统的锅炉空气换热器多用金属材料制成，为使低温烟气在金属材料表面不结露，目前普遍采用的做法是提高锅炉的排烟温度，避免结露的形成，而要使换热器管壁的温度控制在100℃以上，锅炉的排烟温度至少要保证在140℃以上，目的就是避免结露形成酸液，沾灰结渣，腐蚀金属材料，堵塞烟气通道，影响烟气正常流动。这就是为什么锅炉的产品说明书里通常注明的锅炉排烟温度140-145℃(甚至更高)的原因所在。
锅炉低温酸露腐蚀的机理：我们知道煤、石油、天然气等均含硫，燃烧时都产生三氧化硫。三氧化硫与水蒸气结合形成硫酸蒸汽。锅炉受热面(空气预热器)的金属壁面温度若低于硫酸蒸汽的凝结点(酸露点)，就会在其表面形成液态硫酸(称为酸露)。长期以来空气预热器作为锅炉尾部受热装置，由于壁温过低而引起的酸露腐蚀、灰堵现象经常发生，并一直得不到有效解决。因而，世界上各种锅炉设计通常以牺牲锅炉热效率为代价，通过提高排烟温度来缓解(而不是根除)酸露腐蚀现象，而提高排烟温度势必造成大量的低温热源浪费。尽管如此，空气预热器往往运行一至两年后依然出现酸露腐蚀，直至穿孔报废，这是困扰锅炉界的一个世界性难题。
锅炉的热损失有：排烟损失、飞灰损失、保温散热损失、燃料未完全燃烧损失等。排烟损失占全部热损失的70～80％，排烟温度高是锅炉热损失的最主要指标。大概每降低排烟温度15℃，可提高锅炉热效率1％。采用氟塑钢空气预热器后如能将锅炉排烟温度降低20℃-30℃，则可提高锅炉热效率1.5％-2％以上，对于锅炉而言，这无疑是中低温热源的一次技术性突破。
现有的锅炉末级空气预热器为了防止低温烟气的酸性腐蚀，也想了很多的办法，目前多采用耐腐蚀材料制成的换热器，如ND钢、搪玻璃钢等，或在换热器的表面涂上防腐蚀材料，对换热器金属表面进行渗铝、渗铬处理。这些处理方法虽能有效减小低温烟气中金属材料的酸性腐蚀，但存在价格昂贵、导热系数很低、换热体巨大、以及结垢后人工清理时会造成外衬材料的破损并使内部金属管腐蚀的缺点。同时也不能有效降低锅炉的排烟温度，对锅炉效率的提升没有实质性的改变。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，能够改善现有技术存在的问题，能够解决传统的钢制空气预热器易发生低温腐蚀、沾灰结渣等问题，同时，克服了一般塑料换热器中，氟塑料管由于管壁太薄，在烟气冲刷作用下，易发生抖动变形，影响工作寿命和换热性能的缺点，既能防止空气预热器低温腐蚀，又能使氟塑料管束在烟气冲刷下保持原设计形态、不易发生抖动变形。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，包括若干平行间隔排布的氟塑钢管及2个分别设置在氟塑钢管两端的管板，所述的氟塑钢管为氟塑料管包覆不锈钢管制成，所述的氟塑钢管两端分别通过胀管工艺固定连接在所述的管板上，所述的氟塑钢管侧壁面向预热器烟气入口。
进一步地，为更好地实现本实用新型，所述的氟塑料管为添加石墨的氟塑料制成。本实用新型中，氟塑钢管可以由添加石墨的、具有较高导热系数的氟塑料制成，氟塑料壁厚为0.3～1mm，钢管可按照项目需要设计不同的材质、管径和壁厚，可有效防止塑钢管在烟气冲刷下抖动变形。
进一步地，为更好地实现本实用新型，在所述的管板之间设置有拉撑管，所述的拉撑管两端分别固定连接在所述的管板上。
进一步地，为更好地实现本实用新型，所述的管板的横截面为矩形结构，所述的拉撑管两端分别固定连接在2个所述的管板的顶角及四边中线部位。
进一步地，为更好地实现本实用新型，所述的拉撑管与所述的氟塑钢管相互平行设置。
进一步地，为更好地实现本实用新型，在2个所述的管板的中部设置有拉撑管，该拉撑管两端分别连接2个所述的管板的几何中心。
进一步地，为更好地实现本实用新型，所述的拉撑管分别以2根或3根金属管为一组形成。
进一步地，为更好地实现本实用新型，所述的拉撑管两端分别焊接在所述的管板上。
进一步地，为更好地实现本实用新型，在所述的氟塑钢管中部设置有隔板，所述的隔板与2个所述的管板相平行，所述的氟塑钢管中部分别贯穿所述的隔板。
进一步地，为更好地实现本实用新型，在所述的氟塑钢管靠近所述的烟气入口一侧的侧壁上设置有防磨瓦。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过采用氟塑钢管，能够实现耐低温腐蚀、防积灰、防结垢、能够长期安全稳定高效运行；
(2)本实用新型可广泛应用于电厂锅炉和各种工业锅炉尾部末级空气预热器的替代和更换，避免因空气预热器堵塞、泄露造成的锅炉检修，可大幅度提升锅炉的运行周期，可提高锅炉的整体利用效率；
(3)本实用新型采用氟塑钢空气预热器替代钢制空气预热器，可有效防积灰、防结垢、防止低温腐蚀，从全生命周期角度看，采用本实用新型技术可降低运行成本；
(4)本实用新型采用氟塑钢空气预热器替代钢制空气预热器，有效的解决了烟气凝露的问题，使锅炉的排烟温度进一步降低成为可能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型俯视图；
图2为本实用新型氟塑钢管与管板连接示意图；
图3为本实用新型管板顶角部位拉撑管布置示意图；
图4为本实用新型防磨瓦布置示意图；
图5为本实用新型整体结构示意图。
其中：101.氟塑钢管，102.管板，103.拉撑管，104.隔板，105.防磨瓦。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步详细介绍，但本实用新型的实施方式不限于此。
申请人通过研究发现，氟塑钢管具有如下特性：
a、氟塑钢管具有优良的耐化学腐蚀性，耐酸碱优于搪瓷管，也不会老化；
b、氟塑钢管具有耐高温，长期使用温度200～260℃；
c、氟塑钢管表面润湿性差，表面能小，其它物体很难在其表面附着，可以有效防止积灰；
d、氟塑钢管摩擦系数是固体中最低的，渗透性也极低；
e、实际使用效果表明：氟塑料管传统上一直应用在化工行业酸腐蚀严重的场合，近年来不断有应用于电厂的报道；
f、有试验比较镍管和氟塑料管在碳酸钙溶液中换热，76小时后镍管的换热性能降低80％，氟塑料管仅下降10％。镍管上的污垢粘结牢固不易清除，氟塑料管上的污垢疏松，易用压缩空气或水清除；
g、使用氟塑钢空气预热器可进一步降低锅炉的排烟温度，对提升锅炉效率有显著地影响。
氟塑料包覆金属管与搪瓷碳钢管的总传热系数相当。搪瓷碳钢管的总传热系数为22.96W/m2·℃；氟塑钢复合管的总传热系数为21.07W/m2·℃，降低约8.2％。若考虑氟塑料换热器的防腐和防堵性能优于搪瓷碳钢管，考虑污垢系数影响，氟塑料包覆金属管总传热系数可以达到23.88W/m2·℃，反而提高了3.99％。本实用新型通过采用氟塑料包覆不锈钢管制成氟塑钢复合管，发挥氟塑料在烟气侧具有防腐蚀和防堵灰的优异性能，而空气侧采用不锈钢管不但可强化复合管的传热性能和机械强度，而且也大大降低传热管的成本。
实施例1：
如图1-5所示，一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，包括若干平行间隔排布的氟塑钢管101及2个分别设置在氟塑钢管101两端的管板102，所述的氟塑钢管101为氟塑料管包覆不锈钢管制成，所述的氟塑钢管101两端分别通过胀管工艺固定连接在所述的管板102上，所述的氟塑钢管101侧壁面向预热器烟气入口。
本实用新型中，采用氟塑料包覆不锈钢管制作成氟塑钢管，发挥氟塑料在烟气侧具有防腐蚀和防堵灰的优异性能，而空气侧采用不锈钢管不但可强化复合管的传热性能和机械强度，而且也大大降低传热管的成本。
本实用新型中，采用烟气走壳程，空气走管程的布置方式，低温烟气经多级换热器换热后自末级空气预热器烟气入口进入壳内，和氟塑钢管的氟塑料材质直接接触，环境空气经送风机作用送至末级空气预热器的管内，和氟塑钢管的不锈钢材质直接接触。经过热交换后，加热的环境空气进入到上级空气预热器继续加热，降温后的烟气排至炉后烟气净化装置继续处理。本实用新型通过采用现有的胀管工艺实现氟塑钢管与管板的相互连接，由于氟塑料的可塑性极强，胀接后的管道和管板之间的密封性能更佳。本实用新型中，所述管式空气预热器防腐防堵试制的氟塑钢复合管，测试的当量导热系数约为0.37W/(m·℃)。
本实用新型中氟塑钢管采用顺排布置，烟气入口、出口的具体排数、间距和空气入口尺寸、孔径大小视工程实际应用背景而定。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上，优选地，所述的氟塑料管为添加石墨的氟塑料制成。氟塑料采用添加石墨的、具有较高导热系数的氟塑料制成，该种材料既保持了一般氟塑料的优点，如粘附性低、耐腐蚀、耐磨损等，又较一般氟塑料的导热系数高，可制成壁厚较大的氟塑料管，克服一般氟塑料管由于管壁薄，易受烟气冲刷而抖动变形，影响设备寿命和换热效果的缺点。
实施例3：
为了提高整体结构的强度和抗冲击性能，本实施例中，优选地，在所述的管板102之间设置有拉撑管103，所述的拉撑管103两端分别固定连接在所述的管板102上。通过设置拉撑管，能够起到连接和支撑两个管板的效果，同时能够对氟塑钢管起到支撑作用，使整体结构更加稳固。
本实施例中，优选地，所述的管板102的横截面为矩形结构，所述的拉撑管103两端分别固定连接在2个所述的管板102的顶角及四边中线部位。
进一步优选地，本实施例中，为了避免拉撑管影响氟塑钢管的热交换效果，优选地，所述的拉撑管103与所述的氟塑钢管101相互平行设置。
为了使两个管板中部相互固定，从而使结构更加稳定，本实施例中，优选地，在2个所述的管板102的中部设置有拉撑管103，该拉撑管103两端分别连接2个所述的管板102的几何中心。
为了提高结构的强度和稳定性，本实施例中，优选地，所述的拉撑管103分别以2根或3根金属管为一组形成。
本实施例中，为了提高结构的稳定性，优选地，所述的拉撑管103两端分别焊接在所述的管板102上。拉撑管采用焊接技术，两端固定，能够保证整体管箱的强度和稳定性。
实施例4：
为了提高结构的稳定性，本实施例在实施例的基础上，优选地，在所述的氟塑钢管101中部设置有隔板104，所述的隔板104与2个所述的管板102相平行，所述的氟塑钢管101中部分别贯穿所述的隔板104。
本实施例中，在实施例1的基础上，采用顺排布置，针对换热管的撞击磨损主要发生在管排的前三排，在所述的氟塑钢管101靠近所述的烟气入口一侧的侧壁上设置有防磨瓦105，在空气预热器结构设计时采用了防磨瓦保护在烟气入口处设有一排防磨瓦，以避免高速烟气对氟塑钢管的撞击磨损。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：包括若干平行间隔排布的氟塑钢管(101)及2个分别设置在氟塑钢管(101)两端的管板(102)，所述的氟塑钢管(101)为氟塑料管包覆不锈钢管制成，所述的氟塑钢管(101)两端分别通过胀管工艺固定连接在所述的管板(102)上，所述的氟塑钢管(101)侧壁面向预热器烟气入口。
2.根据权利要求1所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：所述的氟塑料管为添加石墨的氟塑料制成。
3.根据权利要求1所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：在所述的管板(102)之间设置有拉撑管(103)，所述的拉撑管(103)两端分别固定连接在所述的管板(102)上。
4.根据权利要求3所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：所述的管板(102)的横截面为矩形结构，所述的拉撑管(103)两端分别固定连接在2个所述的管板(102)的顶角及四边中线部位。
5.根据权利要求4所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：所述的拉撑管(103)与所述的氟塑钢管(101)相互平行设置。
6.根据权利要求4所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：在2个所述的管板(102)的中部设置有拉撑管(103)，该拉撑管(103)两端分别连接2个所述的管板(102)的几何中心。
7.根据权利要求3-6任一项所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：所述的拉撑管(103)分别以2根或3根金属管为一组形成。
8.根据权利要求7所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：所述的拉撑管(103)两端分别焊接在所述的管板(102)上。
9.根据权利要求1所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：在所述的氟塑钢管(101)中部设置有隔板(104)，所述的隔板(104)与2个所述的管板(102)相平行，所述的氟塑钢管(101)中部分别贯穿所述的隔板(104)。
10.根据权利要求1所述的一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器，其特征在于：在所述的氟塑钢管(101)靠近所述的烟气入口一侧的侧壁上设置有防磨瓦(105)。
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|---|---|---|---|---|
| CN105402760A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-16 | 杭州佰强能源科技有限公司 | 一种具有防腐防堵功能的氟塑钢空气预热器 |
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- 2015-12-09 CN CN201521016384.2U patent/CN205208614U/zh active Active
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