专利名称：复合相变换热器的利记博彩app
技术领域：
本发明是一种热工节能设备，广泛用于锅炉及其它发热装置排放烟气的余热回收中。和现有技术相比，本发明除了包容发明人已发明的实用新型(专利号912131136)所具备的结构紧凑、传热效率高、可以提供热空气和热水两种形式的能量全部优点以外，还具备下述几个显著特点(1)根据烟气对金属壁面腐蚀机理的研究分析，利用复合相变换热器通过各级中间媒质相变压力的调整，实现金属壁面温度可以分级控制的特点，在大大降低烟气排放温度的同时，将复合相变换器及其后继设备都置于金属低温腐蚀的两个安全区内，从而使得锅炉烟气的排放温度从160℃以上降至大型电站锅炉借助于其它设备所达到的110℃～105℃以下的水平，在技术上实现了烟气余热回收的一个突破。
(2)根据可用能分析机理，通过多级加热方式，将被加热流体的温度逐级提高，使回收能量的能质得以大幅度的提高。当入口烟温为250℃时，在考虑到成本等经济性因素前提下，可以将水或空气加热至200℃左右的水平。
(3)工艺简单、成本低廉、回收期短。
金属低温腐蚀机理与现有技术概况
图1为暴露于烟气中金属壁面低温腐蚀速率Ve和金属壁温Tw间的变化关系曲线。对同一种金属来说，图中三个特征点A、B、C的温度值随烟气中腐蚀性气体成份的不同而异。在燃煤锅炉中，A、B、C三点的温度取值范围通常为130～140℃，100℃～110℃及60℃～70℃之间。称A点以右的区域为第一安全区，称B、C两点之间的区域为第二安全区。当和烟气接触的金属壁面温度处于这两个区域中时，金属的低温腐蚀速率被认为是允许的。大型电站锅炉的烟气排放温度之所以能达到100℃～110℃以下的水平，就是已经考虑到其后继设备，如除尘器、风机等都已进入第二安全区的原因。
由于与烟气接触的金属壁还受到另一侧冷流体的影响，其壁温总得低于烟气流的温度，因此如不采取特别的结构形式，烟气从较高温度降至与金属低温腐蚀第二安全区相对应的温度，如105℃的过程，换热器的部分壁面温度一定会落在强低温腐蚀区内。这样，烟气的排放温度一般总取比图1中第一安全区下限温度tw高几十度的大概水平上。下面针对目前使用的几种典型换热设备的现况分别进行讨论。
(1)对一般的管壳式换热器，上述结论十分明显。以单程逆流间壁式换热器为例，其管壁温度tw、烟气温度tg和被加热流体的温度tf沿烟气流程的分布如图2所示。由于壁温是连续变化的，tw都必须取在第一安全区以内。只有这样，才能使换热器中的全部与烟气接触的金属壁面不致产生严重腐蚀。
(2)至于热管式换热器，虽然各排热管的壁温是离散量，但沿烟气流动方向，各排热管的壁温仍按图2中的tw曲线的总体趋势变化，因此其设计排烟温度仍然较高。尽管有人提出，对热管换热器中将会发生严重腐蚀的若干排热管进行特别处理，即大幅度增加这若干排热管冷端一侧和被加热流体间的热阻，使管壁温度更为接近温度较高的烟气温度，从而将这些预测将会发生强烈腐蚀的热管强行控制在温度较高的第一安全区内。其实这种想法并未从本质上解决烟气从较高温度降至相当低温度过程中所引起的低温腐蚀问题，现分析如下①在极端理想情况下，如不考虑传热机理上的不合理性及工艺上的不可实现性，认为热管冷端一侧与冷流体的换热热阻为无穷大量，金属壁面温度等于与之相接触的烟气温度。然而即使在这种极端假设条件下，烟气的排放温度仍不得低于图1中A点的温度，否则总会使热管换热器的若干排热管处于强腐蚀区中。因此试图运用一般的热管换热器将排烟温度降至金属低温腐蚀的第二安全区温度相当的水平是不可能的，这就是目前热管换热器的烟气设计排放温度总取160℃以上甚至更高的缘故。
②大幅度增加热管冷侧一端的热阻将导致传热效率大大降低，结构人为庞大，实际上上述设想是难以实现的。
③锅炉运行中烟气的流量，温度总存在波动，因此运行中实际处于强腐蚀状态下的热管和预测将会发生强腐蚀的热管并不总会吻合。
正是由于上述问题的存在，尽管已将烟气的排放温度控制在160℃以上，普通的热管换热器的低温腐蚀现象在实际应用中仍十分严重，当然更谈不上考虑将烟气的排放温度控制在达到金属低温腐蚀的第二安全区，约105℃左右的温度水平了。
(3)电站锅炉中为了防止最末一级空气预热器中的低温腐蚀，采用了暖风机。采用暖风机的基本思想仍然是基于试图提高与烟气相接触的壁面温度，使其处于温度较高的第一安全区内传统想法。实际上采用暖风机并没有从根本上解决低温腐蚀问题，原因是①经暧风机预加热的冷空气温度虽然得到一定程度的提高，但暧风机出口必须低于烟气的排放温度。因此，烟气的排放温度较低时，最末一级空气预热器中仍然会有部分金属工作在腐蚀区内。这正是一些电站锅炉将最末一级空气预热器制作为定期更换形式的原因。
②用暧风机预热空气不仅额外耗费了一定时量的蒸气，而且降低了空气预热器中冷热流体间的温压，使传热效率降低，从而造成装置整体经济性能的下降。
综上所述，目前各种现存的换热器都无法使烟气的排放温度降至足够低的水平，而不产生严重低温腐蚀现象。增设暖风机也只能在一定程度上达到缓解低温腐蚀的目的。
本发明的抗腐蚀机理、结构形式和主要优点通过对现有技术的分析不难看出，在保证锅炉后继设备处于低温腐蚀安全区的前提下，使烟气降低至足够低的温度水平的关键技术是使烟气经过一个理想的换热器的降温过程中，保证换热器中与烟气相接触的全部金属表面的温度不直接受约于与之相接触的烟气的温度状况，而能较均衡地控制在一个设定的较小温度范围内，使之处于低温腐蚀安全区内的问题。采用本发明所提供的基本构思和相应的结构形式可以完全解决这一关键技术问题。
下面结合附图3、4所示的换热器结构形式，对本发明的抗腐蚀机理加以说明。
图3为本发明的总体示意图，由若干级相变换热器串接面成，其中1至6分别表示烟气，被加热流体，换热器的第一级、第二级、第n级，压力调节装置。每级单独的相变换热器的结构形式大致相仿，如图4所示，图中1为烟所，2为被加热流体，3为金属管，4为隔板，5为压力调节装置，6为水管，7为翅片，每一级相变换热器的具体尺寸、压力控制部件形式的选择随媒质相变压力的不同而变化。被加热的流体可以是空气、水或空气与水一般同一种被加热的流体采用串联形式，以使该流体被加热至较高的温度水平。图4所示两种形式的相变换热器都可以采用，但对加热空气来说，只能用图4中的b型，以保证较高的传热效率。
相应的工作过程为当烟气流1外掠金属管3时，使管内的中间媒质8气化，气化了的媒质通过图4a中的水管6的壁对其内侧的水加热，或通过图4b中金属管3上侧的壁对其外侧的冷流体2加热，并重新液化，循环不止。
在本专利所提供的这种换热器中，前面各级相变换热器中的烟气流和被加热流体的温度均处于较高水平，易于将这几级的金属壁面控制在第一安全区中。因此，仅仅最末一级相变换热器，即图3中的第n级换热器需要考虑低温腐蚀问题，并要求该级换热器的出口烟温达到和金属低温腐蚀第二安全区相当的较低温度水平，使锅炉的后继设备仍处安全区中。考虑到图4所示全部金属管3的内侧进行着相变换热过程，外侧进行的是与烟气之间的对流放热过程，因此尽管沿烟气流向，不同纵向位置上金属管外侧烟气的温度不断变化，但由于相变换热热阻大大小于对流放热热阻(几达二个量级以上)，而同一级全部金属道内的中间媒质处于相互贯通的同一空间中，故这些金属壁面的温度都十分接近，完全决定于中间媒质的状态，从而能够方便地将该级与烟气接触的全部管件控制在低温腐蚀的安全区以内。例如在该级相变换热器中，假设烟气从170℃降至105℃，若将中间媒质的相变压力控制在表压为-0.3×105Pa，则该级和烟气接触的全部金属表面温度约为90℃，完全处在低温腐蚀的安全区以内，从而避免了强低温腐蚀问题。
与现有技术相比，本发明具有下述优点(1)基于金属低温腐蚀机理的研究，利用本发明所提供的结构形式，在保证换热器自身及其后继设备都处于低温腐蚀安全区的前提下，使烟气排放温度得以大幅度的降低，这一技术构思为本发明首次提出。
(2)中间媒质可以在微负压及正压下工作。负荷变化较大时，可以借助于被加热流体流量的调整对中间媒质的压力加以控制。被加热流体的流量调整可以通过人工进行，或微机自动进行。
(3)采用逐级加热形式，将部分或全部流体加热至较高温度水平，以提高回收热量的能质。
权利要求
1.一种用于回收利用锅炉等热设备排放烟气余热的热工节能设备，其特征在于a.各段与烟气接触的全部金属管壁内侧的中间媒质分别处于一个可以相互贯通的空间中，如图4所示。b.通过直接调正和控制中间媒质压力的方法，将换热器中与烟气相接触的金属管壁及其后继设备中与烟气相接触的金属表面都处于烟气低温腐蚀的安全区以内。c.采用分段加热、分段控制的形式，以使被加热流体的温度水平得以逐级提高，如图3所示。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于将换热器某些段的中间媒质分别处于一个相互贯通的空间中。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是在将换热器的高温段控制于处于露点以上的安全区的同时，通过直接调正中间媒质状态的方法，将可能处于温度较高的强低温腐蚀区中的金属壁面温强行降低，使之处于第二安全区中。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是换热器为多级布置，每段可以灵活配置。
全文摘要
复合相变换热器，新型热工节能设备，可用于锅炉等排放烟气的余热回收。除结构紧凑、传热率高、可提供热空气或热水两种形式的能量外，还具备如下技术特征1、通过各级中间媒质相变压力的调整，控制金属壁温在低温腐蚀的二安全区内，实现烟气排放温度低达105～110℃以下水平。2、通过多级加热方式，提高回收能量的能质。当入口烟温为250℃时，顾及经济性，可将空气或水加热至160℃以上。3、工艺简单，成本低，应用广泛，回收期短。
文档编号F22D1/24GK1078033SQ9210277
公开日1993年11月3日 申请日期1992年4月23日 优先权日1992年4月23日
发明者杨本洛 申请人:杨本洛