[发明专利]一种防低温腐蚀烟气余热交换器及基于该交换器的换热系统

说明书

本发明公开的一种防低温腐蚀烟气余热交换器，属于烟气余热利用和防低温腐蚀设计领域。包括壳体及翅片管，壳体上部设有出水联箱，下部设有进水联箱；翅片管的直管段设置于壳体内，弯管段伸出壳体外，在翅片管直管段的管底设有凹槽，在相邻翅片管直管段之间且沿翅片管轴向密布若干烟气导流块。经计算本发明热应力及结构强度均达到工程要求，且一定程度上可增加换热效率，具有明显的工业应用价值。

技术领域

本发明属于烟气余热利用和防低温腐蚀设计领域，具体涉及一种防低温腐蚀烟气余热交换器。

背景技术

节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。为了减少排放，我国大中城市均采用了燃气集中供暖的方式，但按照已有的国家标准，出于设备安全型考虑，锅炉的排烟温度均在150-180℃，燃气锅炉烟气热量损失严重，影响能源利用效率，所以回收烟气余热来降低能耗对我国实现节能减排战略具有重要的现实意义。以西安城市供热为例，如将排烟温度降低10℃，每年四个月发的采暖期计算，可节约燃气5200万立方，经济效益可观。同时，余热利用对改善劳动条件、节约能源、增加产量、提高产品质量、降低生产成本等方面起着愈发重要的作用。余热属于二次能源，是燃料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后剩下的量，主要分类为：高温烟气余热、高温蒸汽余热、高温炉渣余热、高温产品余热等。

近些年，我国在余热利用技术方面取得了长足进步，很多技术已经投入生产，其常用利用方法有：余热锅炉、预热空气、烟气-流体换热器、加热物料等。由于天然气品质较高，酸性杂质含量较低，同时耐酸性材料和余热回收利用技术的发展，都为降低排烟温度提高余热利用的可能性大幅度提高。

换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备，广泛应用于工业生产，其作用主要是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体。在余热回收利用领域，核心设备便是换热器，如实际应用中的省煤器。其在壳体中放置了由许多蛇形管组成的管束，可以有叉排和顺排排列方式，换热器的两侧端盖上装有高温流体的进出口接管，待加热的低温流体在管内流动，高温流体通过管壁与低温流体进行热量交换。换热器的换热效率受很多因素影响，包括流体粘度和导热系数、流速、特征长度、特征温度等。余热利用交换器主要目的是降低排烟温度，提高热效率。另外，有的余热利用换热器有其特殊用途，如省煤器可以冲当部分加热受热面或蒸发受热面，空气预热器可以改善燃料的着火条件和燃烧过程，并且提高燃烧温度强化炉膛辐射传热。

烟气余热交换器大多结构简单，经济性好，技术成熟。但有两方面内容值得特别注意。第一个值得注意的问题是换热效率，换热效率是衡量换热器工作能力的重要指标，设计者对换热器进行各种结构优化，目的就是使换热效率尽可能提高。由此发展出了强化传热技术，该技术的主要思路包括：增加受热面(螺纹管、管外各种形状的翅片)、增强流体扰动等。第二个是低温腐蚀问题，烟气中的水蒸气和硫酸蒸汽进入低温受热面，与温度较低的受热面金属接触，并可能发生凝结而对金属壁面造成腐蚀，其腐蚀速率受燃料含硫量、过量空气系数、受热面金属温度、烟气温度、积灰结渣情况影响。目前，防止或减轻低温腐蚀的方法主要有燃料脱硫、提高受热面温度至酸露点以上(热风再循环、加装暖风器)、采用抗腐蚀材料。但每种措施都有其制约因素，一旦抑制效果失效，换热管很容易发生穿孔泄漏等严重安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防低温腐蚀烟气余热交换器，该交换器结构设计合理，换热效率高，使用年限久，能够有效解决目前烟气余热交换器中存在的低温腐蚀问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种防低温腐蚀烟气余热交换器，包括壳体及翅片管，壳体上部设有出水联箱，下部设有进水联箱；翅片管的直管段设置于壳体内，弯管段伸出壳体外，在翅片管直管段的管底设有凹槽，在相邻翅片管直管段之间且沿翅片管轴向方向设有烟气导流块。

优选地，所述烟气导流块靠近翅片管的侧面带有弧度。更进一步优选地，烟气导流块侧面的弧度与翅片管圆弧段的弧度大小相等。