[实用新型]用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热器，属锅炉烟气余热回收领域。 

背景技术

锅炉尾部烟道中通常设有省煤器和/或空气预热器，吸收部分烟气余热，但排烟温度通常在140℃～160℃或更高。由于烟气中硫化物的存在，空气预热器尾部受热面的烟气出口温度受到限制，排烟温度过低会导致受热面的壁面温度低于烟气酸露点而发生严重的结露腐蚀、堵灰甚至穿孔，这是继续利用烟气余热、降低排烟温度必须要克服的难题。 

专利91213113.6、92102776.1、99226380.8、99240424.X、01238824.6、200710046604.X、201010527948.4、201010528313.6、201110077458.3等提供了多种复合相变换热器技术，该系列技术的核心是相变换热器的蒸发器，采用翅片圆管换热器作为蒸发器的换热管。相变换热器可以在维持较低壁面温度的前提下回收利用余热、大幅度降低排烟温度，并将排烟温度控制在仅比最低壁面温度高15℃左右。但在实际应用中也必须处理好热平衡的限制，才有可能达到既避免结露又降低排烟温度的效果。 

该系列技术也有一定的缺点，即应用于竖直烟道极为困难，只宜在水平烟道布置，对于竖直烟道、倾斜烟道与引风机或烟囱之间距离太短、无布置空间的装置，则该技术实施极为困难。因为翅片圆管中饱和水吸热汽化时，竖直布置时饱和水蒸汽容易排出。烟气如竖直方向流动，因管道的翅片阻碍，将产生很大的阻力，不利于锅炉的运行，引风机的电耗增大。而且相变换热器的蒸发器和冷凝器采用分体式结构，两者之间必须保持一定的高度差才能保证冷凝器出来的冷凝液顺利回流到蒸发器的进口端。 

因此，如何克服上述技术的缺点，解决竖直烟道或倾斜烟道布置蒸发器的难题，以及蒸发器、冷凝器分体式布置的难题，实现蒸发、冷凝设备一体化紧凑布置，成为合理利用锅炉烟气余热、避免烟气低温腐蚀、降低排烟温度、达到节能降耗目的的研究热点。 

发明内容

本实用新型的目的就是解决上述现有技术存在的问题，解决竖直烟道或倾斜烟道管式相变换热器布置困难的问题，实现烟气余热的高效回收。本实用新型采用调温器根据烟气酸露点调节相变工质温度，进而控制相变换热器壁面温度，利用复合相变换热器有效避免烟气的低温腐蚀，实现烟气余热的高效回收。 

本实用新型的目的是通过以下措施实现的：

用于锅炉烟气余热回收的复合相变换热器，它包括锅炉原有的省煤器2、空气预热器3，其特征在于：它还包括设置在锅炉烟道1内的至少一个流体加热器10、至少一个复合相变换热器4，以及设置在烟道外的调温器7、换热器9、调频水泵8和配套的管道、仪表阀门；

所述的复合相变换热器4包括：至少一个内换热管4-1、至少一个套装于内换热管4-1外的套管4-2、第一管板4-3、第二管板4-4以及管板之间的箱体4-5；

该复合相变换热器形成由内换热管管程、内换热管与套管之间的套管程、套管外的壳程三程一体式结构。

根据需要，复合相变换热器4还设置管板之间的箱体4-6，以便壳程采用液体介质。 

其中复合相变换热器4的相变工质回路：由调频水泵8、复合相变换热器4的套管程、换热器9和调温器7，经管路连接形成回路。 

设置多个复合相变换热器4时，应配套各自独立运行的调温器，对各个独立相变换热单元控制不同的壁面温度，亦即控制内换热管与套管之间的套管程中的相变工质对应不同的饱和温度。 

所述的复合相变换热器4主要包括内换热管4-1、套管4-2、第一管板4-3、第二管板4-4以及管板之间的箱体4-5。 

所述的复合相变换热器4的套管与内换热管之间的工作介质为水或其他合适的工质（例如乙醇等），本实用新型中以水为例加以说明。饱和水经调频水泵8打入复合相变换热器4的套管与内换热管之间的腔体，与内换热管4-1的高温烟气进行换热产生蒸汽，此高温侧相当于蒸发器，汽水混和物与套管外的待加热工质进行热交换，起冷却作用，低温侧相当于冷凝器，借助内换热管与套管间的相变工质，在一台设备中实现了蒸发器和冷凝器的复合，从而实现了真正意义上的一体化的复合相变换热器。由于是沸腾换热，因此换热系数高，结构紧凑。与高温烟气进行热交换产生的蒸汽或汽水混和物，出来后进入换热器9冷却后，饱和冷凝水进入调温器7，再经过调频水泵8打入复合相变换热器4，从而形成相变工质循环回路。