[实用新型]组合式热管烟气冷凝节能器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种燃油、燃气锅炉烟气余热利用装置，是充分利用烟气的显热和潜热的组合式热管烟气冷凝节能器。

背景技术

燃油、燃气中含有大量氢元素，使得燃油、燃气锅炉排烟中含有大量水蒸气。燃油、燃气锅炉的排烟温度较高，一般在150℃以上，烟气携带走大量的物理显热和汽化潜热。目前，燃油燃气锅炉余热利用的设备主要是利用锅炉烟气的显热，对于烟气的潜热没有充分利用。燃油、燃气锅炉烟气中含有大量的水蒸气，回收利用烟气中的水蒸气的潜热可以有效提高锅炉的效率。当前，回收烟气余热的设备型式主要是水管式换热器和烟管式换热器。水管式换热器主要存在以下缺点：烟道阻力大幅度增大，影响燃烧器工作性能；水在管内流动，烟气在管外流动，为避免腐蚀，需要耐腐蚀材料较多，成本较高；换热器整体布置在烟道中，增大了施工难度和维修难度。烟管式换热器主要存在以下缺点：为了克服烟气对后部烟道的腐蚀，都必须布置旁通烟道，使部分烟气直接通过旁通烟道与经过冷却后的烟气混合后排放，降低了余热利用效率；烟气经过管程后排放，只一个通程，换热效率不高；换热器整体布置在烟道中，增大了施工难度和维修难度；旁通烟道的布置，增大了成本。无论水管式换热器还是烟管式换热器，传热系数小，换热面积大，造成设备体积较大，占地空间较大。

热管是最有效的传热元件之一，依靠热管内部工作液体的相变来实现传热。热管研究于上世纪40年代起源于美国，并在60年代应用于空间技术，从而吸引前苏联、英国、意大利、前西德等积极从事热管技术的研究与开发，70年代热管技术迅速发展，80年代以后热管技术在民用各个领域开始发挥作用。我国于70年代开始热管技术的研究，主要侧重于空间技术和电子元器件冷却方面的应用研究，80年代后期，热管技术研究开始转向能源利用及节能技术方面的研究，近年来，随着热管技术研究和开发的深入，热管技术已经广泛应用于能源、化工、交通、电子、建筑等各个领域。随着科学技术水平的提高和社会需求的变化，热管技术研究开发的领域将不断拓展。整个热管可以分成三个部分：蒸发段、绝热段和冷凝段。工作液在蒸发段吸热汽化成蒸汽，在微压差作用下，蒸汽在管腔内蒸汽通道中通过绝热段进入冷凝段，在冷凝段内，蒸汽释放热量，凝结形成凝结液，在吸液芯的毛细力作用下，通过内管壁周围的吸液芯回流到蒸发段。如此循环工作，热管可以在很小截面积下远距离传输热量而无需外力。

发明内容

为了克服现有烟气余热利用设备传热系数小、换热设备大的缺点，本实用新型设计了一种组合式热管烟气冷凝节能器，该节能设备利用热管的原理，充分提高传热系数，同时可以组合蒸发箱和冷凝箱内的换热面积，实现换热效果的最优化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该节能设备包括：蒸发箱、冷凝箱、连接管、冷凝液收集排放装置四部分，其结构特征在于：蒸发箱内为蛇形盘管，管为翅片管；材质为铜、不锈钢、碳钢；冷凝箱内为蛇形盘管，管为翅片管，材质为铜、不锈钢、碳钢；连接管把蒸发箱与冷凝箱中的翅片管连接起来，分为上升管和下降管；冷凝液收集排放装置设置在蒸发箱下部，主要收集排放蒸发箱内的凝结水，材质为普通碳钢；蒸发箱内蛇形盘管与冷凝箱内蛇形盘管对应布置，通过对应的上升管和下降管连接，管内抽真空，冲入热管工质，形成一个个独立的环路热管。其工作特征：烟气进入蒸发箱内，在管外流动，管内为热管工质；冷却水或冷却空气进入冷凝箱，在管外流动，管内为热管工质；烟气进入蒸发箱把翅片管内工质加热，烟气温度降低，烟气中的水蒸气凝结形成凝结水，由冷凝液收集装置收集排放，蒸发箱内翅片管中热管工质吸热蒸发形成蒸汽，由上升管进入冷凝箱内翅片管，通过管壁把热量传递给冷却水或冷却空气，把冷却水加热或把冷却空气加热，管内蒸汽放热凝结形成液态工质，由下降管流回蒸发箱；被加热的冷却水或冷却空气可以加以利用。烟气在该设备中既有显热放热，又有水蒸气的潜热放热，提高了烟气余热利用效率。

本实用新型的有益效果是：锅炉烟气进入本节能设备的蒸发箱，冲刷蒸发箱内一组组蛇行盘管，烟气温度降低，显热得以回收，同时烟气中水蒸气凝结，潜热得以回收；有效地提高了锅炉余热回收效率；由于烟气烟温进入蒸发器后逐渐降低，前排盘管和后部盘管传热效率发生变化，可以通过改变不同热管组内充液率和真空度实现不同热管组换热的均匀性：由于锅炉负荷不同，换热量发生变化时，可以通过增、减热管组实现换热的最优化；由于热管传热的高效性，在获得同样换热量的情况下，换热面积大大减少，使得换热节能设备体积减小，同时，由于蒸发箱布置在烟道中，同冷凝箱分体布置，有利于锅炉房中设备布置方便。

附图说明