[实用新型]分体式长寿高效相变换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力、冶金、化工、建材及节能环保等领域的余热回收装置，尤其涉及一种分体式长寿高效相变换热器。

背景技术

在全球能源安全和气候变暖形势日益严峻的情况下，迫切要求实施高效、低污染和低排放的技术经济模式。近年来，我国能源利用量大幅增加，尽管新能源技术开发使煤炭使用比例有所减低，但在未来相当长的一段时间内，以煤炭为主的能源结构不会发生根本性改变。以燃煤发电为例，我国2010年发电用煤量达到9.8亿吨以上，煤电比例达到59％。据预测，2020年的发电用煤量将达到20亿吨以上，煤电比例可达70％。SO2、NOx和粉尘(如烟气中的PM2.5细微颗粒物)等是大气的主要污染物，2009年全国SO2年排放总量达2214.4万吨，NOx排放量居全球首位。我国SO2排放量的90％、NOx的70％来自于燃煤，而其中50％又来自火电厂，在电力行业深化实施节能减排责任尤为重大。因此，在现有燃煤电站和发电工艺的基础上进一步提高能源利用效率、减少污染物排放是实现国家节能减排总体目标的重要途径之一。排烟热损失是工业锅炉各项热损失中最大的一项，降低排烟温度、回收烟气余热是提高锅炉效率的最直接和最有效的途径。我国燃煤产生的烟气酸露点一般在90℃～110℃，为防止尾部换热器受热面的低温露点腐蚀，燃煤锅炉设计的排烟温度在酸露点以上，一般维持在150℃甚至更高，造成了约8％～12％的锅炉效率损失。对于水分含量或氢元素含量较高的燃煤，燃烧后烟气的水蒸汽含量较高，若能将烟气温度大幅降低到酸露点以下，使其中一部水蒸汽凝结放热，不仅能够回收烟气的物理显热，还能回收可观的水蒸汽凝结热(即凝结潜热)。若将烟气排放温度降到100～60℃左右，锅炉效率可在原有的基础上提高3～8个百分点，折算得每度电节省标准煤2～3g，仅在电力行业内部若能获得推广，相当于节约燃煤约5000万吨/年，SO2排放量减少50万吨/年。若能在冶金、化工、水泥、陶瓷及节能环保等领域也都获得推广，总 体经济效益和环保效益是相当可观的。因此，大幅降低原有工业锅炉和加热炉的排烟温度，深度回收烟气余热成为节能减排、深入发展的一个必然选择。

但是，我国目前在发电、冶金、化工、水泥、陶瓷及节能环保等领域所使用的换热器，若要深度回收余热而将排烟温度大幅降到远低于露点温度，必然导致换热器受热面的低温露点腐蚀和积灰堵塞，同时还存在冷流体与热流体之间难以远距离进行换热、冷流体与热流体之间窜漏等诸多缺陷。

实用新型内容

为解决现有技术所存在的缺陷，本实用新型提供一种分体式长寿高效相变换热器，实现换热器的排烟温度远低于露点温度，深度回收烟气的低温余热，并能有效防止受热面的低温露点腐蚀，不积灰堵塞，冷流体与热流体之间进行远距离换热，冷流体与热流体之间不发生窜漏。

本实用新型所提供的分体式长寿高效相变换热器，其特征在于：包括吸热管束、放热管束和再生阀；所述吸热管束包括若干吸热端对流换热管、以及两端封闭的吸热端上连通管和吸热端下连通管；所述吸热端对流换热管的两端分别与吸热端上连通管、吸热端下连通管的侧壁连通连接；所述放热管束包括若干放热端对流换热管、以及两端封闭的放热端上连通管和放热端下连通管；所述放热端对流换热管的两端分别与放热端上连通管、放热端下连通管的侧壁连通连接；所述吸热端上连通管通过蒸汽输送管与所述放热端上连通管连通；所述放热端下连通管通过液体回流管与所述吸热端下连通管连通；所述放热端下连通管高于所述吸热端上连通管；所述再生阀设置在所述放热管束的上方，该再生阀与所述放热端上连通管或放热端下连通管连接。

吸热管束与放热管束组成一个相互连通的密闭区域，根据热流体和冷流体的温度、换热量等参数，选用一定量的传热介质充入其中并形成高真空，然后将其密封，确保不漏入空气。位于热流体通道内的吸热管束中的传热介质与烟气进行一次相变换热，传热介质由液相转变为气相，吸收大量的汽化潜热，并通过蒸汽输送管送至位于冷流体通道内的放热管束，与冷流体进行二次相变换热，传热介质由气相转变为液相，放出大量的凝结潜热，再经液体回流管回流到吸热管束内，完成两次高效相变换热，并无限重复如此循环。再生阀可实现换热器运行时在线再生，也可在换热器运行数年后因不凝性气体的产生而导致换热效率降低时，及 时在线排放不凝性气体，提升换热效率。由于吸热管束与放热管束分别设置在热流体流通通道和冷流体流通通道中，吸热管束与放热管束通过蒸汽输送管、液体回流管连接，实现冷流体与热流体之间进行远距离换热，冷流体与热流体之间不发生窜漏。