CN203464803U - 一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于能源利用装置领域的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置。该换热装置是将翅片管两侧穿过侧面壳体的定位孔，翅片管与侧面壳体之间通过耐高温橡胶圈柔性密封，然后将上下壳体与侧面壳体连接，形成换热器外壳，具体说，利用高导热填充型复合材料进行回收各种锅炉烟气余热的高效换热装置，可以防止烟气的低温酸露腐蚀，并可以减少或者清除换热器表面的积灰结垢。具有耐酸露腐蚀、不易结垢、导热性能好、易加工成型等综合性能，解决了烟气余热回收的低温酸露腐蚀问题。采用易拆卸的组合式壳体，便于换热器的维护及翅片管单元的更换，换热器整体采用模块化的结构，可以在三个方向上调节尺寸，以满足不同风道尺寸和换热量的要求。
Description
技术领域
本实用新型是属于能源利用装置领域，特别涉及一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置。具体说，利用特种复合材料进行回收各种锅炉烟气余热的高效换热装置，可以防止烟气的低温酸露腐蚀，并可以减少或者清除换热器表面的积灰结垢。
背景技术
锅炉烟气中含有一定量的二氧化硫和三氧化硫，它们与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，其冷凝温度称为烟气的酸露点。当锅炉尾部受热面温度低于烟气酸露点时，表面就会形成硫酸溶液。
金属换热器用于烟气余热回收时，为防止酸露腐蚀，排烟温度设计在120～140℃，考虑到运行中受热面污染造成的传热系数降低，实际排烟温度多在140～180℃，排烟热损失导致大量能源浪费。另一方面，排烟温度高会引起烟气脱硫的水耗增加，这是因为湿法脱硫要求烟气进入脱硫塔的温度为80℃，采用喷水对高温烟气减温需要消耗大量的冷却水。
如采用耐腐蚀的换热设备回收烟气余热，则可以克服腐蚀的限制，将烟气排烟温度至少从120℃降低到80℃。根据已有的研究结果，大型锅炉排烟温度每降低16～20℃，锅炉热效率提高1％。因此，运用耐腐蚀热回收装备降低40℃排烟温度，锅炉效率可提高2～3％，显著提高能量综合利用效率。同时，可以节省喷水降温所需的冷却水量，达到节能节水的双重功效。
现有的烟气防腐蚀方法主要有两种：金属换热器表面涂覆耐腐蚀涂层以及运用耐腐蚀材料的换热器。对于金属表面涂覆耐腐蚀涂层的方法，涂层难以完全覆 盖换热器表面，并且涂层易受热应力作用而脱落。对于耐腐蚀材料的换热器，应用较多的是氟塑料换热器，但由于氟塑料难于加工成型且导热系数低，氟塑料换热器传热性能较弱，局限于薄壁细管的形式，在实际应用中存在密封困难、管束不易固定、易堵塞、流动阻力大等问题。
理想的烟气热回收装置，除了具备良好的耐腐蚀能力外，还应具有优良的传热性能，包括强化烟气侧的传热，减少运行过程中的积灰和结垢所造成的热阻。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于，该换热装置的结构是将翅片管1两侧穿过侧面壳体3的定位孔，翅片管1与侧面壳体3之间通过耐高温橡胶圈4柔性密封，然后将上下壳体2与侧面壳体3连接，形成换热器外壳，在换热器外壳内翅片管1以横排、竖列规则排列；并且在换热器外壳两侧，每横排翅片管中的两根翅片管端头用半圆形弹性耐压弯管5密封连接，形成一排一个通道，最后，将换热器外壳两侧竖直排列的通道口各用一根连通管6连通。
所述换热器外壳在空间三维方向的尺寸以适应锅炉烟道尺寸而变化，根据烟道尺寸确定XY平面内翅片管1在X方向的长度和翅片管1在Y方向的排数，翅片数量随管长成比例增加，换热器在Z方向的列数根据烟道在Z方向的尺寸以及实际所需换热面积来确定。
所述换热器外壳内翅片管1排列的排数与列数相等或不等。
所述多个换热器外壳通过其侧面的法兰孔进行串联，或与锅炉烟道固定。
所述翅片管的材料是高导热填充型复合材料，复合材料的基材为尼龙、聚烯烃、聚苯硫醚类塑料材料、或者橡胶材料、或者陶瓷材料，在这些基材的内部填充石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属微粒和金属化合物微粒，以提高复合材料的 热导率。
所述耐高温橡胶圈为工字型结构，卡在侧面壳体3翅片管固定孔内。
所述翅片管与壳体之间柔性密封、翅片管相互之间采用柔性连接，翅片管可沿管长方向移动1～10mm，提供机械扰动，去除运行中的积灰结垢。
所述翅片管的翅片间距和翅片管排列为翅片间距在1～15mm之间，翅片管呈顺排或叉排布置，间距为翅片管管径的0.5～3倍。
本实用新型的有益效果：（1）本防腐蚀抗结垢的复合材料换热装置采用翅片管换热器的形式，管内部流体为水，管外翅片间流体为烟气，解决了烟气余热回收的低温酸露腐蚀问题；（2）本装置所用的复合材料具有高导热性，可以有效传递热量，同时材料使用温度包含室温至200℃，满足烟气热量回收的温度要求，可消除烟气温度波动对翅片管的损害；（3）采用翅片结构强化烟气侧换热，提高热量回收效率；（4）根据燃料种类优化翅片间距和翅片管排列方式，减少运行中积灰结垢；（5）翅片管与壳体之间柔性密封、翅片管相互之间采用柔性连接，翅片管可沿管长方向移动，提供机械扰动，去除运行中的积灰结垢；（6）换热器壳体由可拆卸的模块组成，可根据清洗需要，拆装部分壳体，清洗及更换翅片管单元；（7）换热器整体采用模块化的结构，可以在三个方向上调节尺寸，以满足不同风道尺寸和换热量的要求。
附图说明
图1是带有壳体的耐腐蚀高效烟气余热回收装置的三维视图。换热装置采用翅片管1顺排布置的形式，在垂直于翅片管1的YZ平面上是3×3排的示例布置。
图2是换热装置的零部件示意图，图中a为上下壳体形状示意图;b为翅片管形状示意图;c为侧面壳体形状示意图。
图3是换热器壳体的结构图。
图4是翅片管与侧面壳体之间通过耐高温橡胶圈柔性密封的剖面图。
具体实施方式
本实用新型提供一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，下面结合附图予以说明。
图1是带有壳体的耐腐蚀高效烟气余热回收装置的三维视图。该换热装置的结构是将翅片管1两侧穿过侧面壳体3的定位孔，翅片管1与侧面壳体3之间通过耐高温橡胶圈4柔性密封，如图所示的耐高温橡胶圈为工字型结构，卡在侧面壳体3翅片管固定孔内。然后将上下壳体2与侧面壳体3连接，形成换热器外壳，在换热器外壳内翅片管1以横排、竖列规则排列；并且在换热器外壳两侧，每横排翅片管中的两根翅片管端头用半圆形弹性耐压弯管5密封连接，形成一排一个通道，最后，将换热器外壳两侧竖直排列的通道口各用一根连通管6连通。
图2是换热装置的零部件示意图，图中a为上下壳体形状示意图;b为翅片管形状示意图;c为侧面壳体形状示意图。其中1为翅片管，翅片的形状为矩形；2为上下壳体，上下壳体2为平板四周翻边结构，其中前后两侧翻边是风道法兰，设置有法兰孔7、左右两侧翻边是与侧面壳体3连接的孔板；3是侧面壳体，为平板两侧翻边结构，其中前后两侧翻边是风道法兰，设置有法兰孔7，上下两端是与上下壳体2连接的孔板；侧面壳体3上分布翅片管1的定位孔。
图3是换热器壳体的结构图。换热器壳体由上下壳体2和侧面壳体3组成。所述换热器外壳在空间三维方向的尺寸以适应锅炉烟道尺寸而变化，根据烟道尺寸确定XY平面内翅片管1在X方向的长度和翅片管1在Y方向的排数，翅片数量随管长成比例增加，换热器在Z方向的列数根据烟道在Z方向的尺寸以及实际所需换热面积来确定。换热器外壳内翅片管1排列的排数与列数相等或不等，如图1中换热装置采用翅片管1顺排布置的形式，在垂直于翅片管1的YZ平面上是3×3排的示例布 置。
所述翅片管的材料是高导热填充型复合材料，复合材料的基材为尼龙、聚烯烃、聚苯硫醚类塑料材料、或者橡胶材料、或者陶瓷材料，在这些基材的内部填充石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属微粒和金属化合物微粒，以提高复合材料的热导率。
本装置工作原理为：该防腐蚀抗结垢的复合材料换热装置采用翅片管换热器的形式，管内部流体为水，管外翅片间流体为烟气；烟气在管外翅片间流动，水在管内部流动，两者呈总体逆流布置。高导热的复合材料可以有效传递热量，翅片结构强化了烟气侧的换热。烟气热量传递给管内的水，烟气温度从入口到出口逐渐降低，水温从入口到出口逐渐升高。所述翅片管的使用温度范围为室温至200℃，不仅包含了烟气余热回收的所有温度范围，还在烟气温度波动时，有效防止热冲击对翅片管的损害。翅片管与壳体之间柔性密封、翅片管相互之间采用柔性连接，翅片管可沿管长方向移动1～10mm，提供机械扰动，去除运行中的积灰结垢。所述翅片管应该根据锅炉的燃料种类和成分，调节翅片间距和翅片管排列方式，其中翅片间距在1～15mm之间，翅片管呈顺排或叉排布置，间距为翅片管管径的0.5～3倍。
当运行中发生积灰和积垢的问题时，由于翅片管与壳体之间柔性密封、翅片管相互之间采用柔性连接，翅片管可沿管长方向移动1～10mm，提供机械扰动，去除运行中的积灰结垢。另外，换热器壳体由可拆卸的模块组成，可根据清洗需要，拆装部分壳体，清洗及更换翅片管单元。
Claims (6)
1.一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于，该换热装置的结构是将翅片管（1）两侧穿过侧面壳体（3）的定位孔，翅片管（1）与侧面壳体（3）之间通过耐高温橡胶圈（4）柔性密封，然后将上下壳体（2）与侧面壳体（3）连接，形成换热器外壳，在换热器外壳内翅片管（1）以横排、竖列规则排列；并且在换热器外壳两侧，每横排翅片管中的两根翅片管端头用半圆形弹性耐压弯管（5）密封连接，形成一排一个通道，最后，将换热器外壳两侧竖直排列的通道口各用一根连通管（6）连通。
2.根据权利要求1所述的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于，所述换热器外壳内翅片管（1）排列的排数与列数相等或不等。
3.根据权利要求1所述的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置其特征在于，所述多个换热器外壳通过其侧面的法兰孔进行串联，或与锅炉烟道固定。
4.根据权利要求1所述的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于，所述耐高温橡胶圈为工字型结构，卡在侧面壳体（3）翅片管固定孔内。
5.根据权利要求1所述的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于所述翅片管与壳体之间柔性密封、翅片管相互之间采用柔性连接，翅片管可沿管长方向移动1～10mm，提供机械扰动，去除运行中的积灰结垢。
6.根据权利要求1所述的一种防腐抗垢的高效烟气余热回收装置，其特征在于所述翅片管的翅片间距和翅片管排列方式为翅片间距在1～15mm之间，翅片管呈顺排或叉排布置，间距为翅片管管径的0.5～3倍。
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