[發明專利]充氣熱管在防止露點腐蝕中的應用

無效

• 申請號: 200810012027.7
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN101303205A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 余傳林;劉紀福
• 申請（專利權）人: 余傳林;劉紀福
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 安寶貴

技術領域

本發明涉及具有狀態變化的兩種熱交換介質均為氣體或蒸汽的直接接觸的熱交換設備，尤其涉及帶有蒸發段和冷凝段的熱管。

背景技術

為了提高能源利用率，實現“降耗減排”的節能目標，能源設備如鍋爐等的排煙溫度要求盡可能降低，由原來的220～180℃的排煙溫度，降至160～150℃，甚至要求降的更低，達120～100℃。

熱管換熱器如熱管空預器，熱管省煤器等，在低溫排煙環境下的應用遇到的最大挑戰是煙氣的酸露點腐蝕，尤其在燃燒含硫高的煤和重油時，腐蝕更為嚴重。為了避開露點腐蝕，通常所采取的技術措施是：(1)改變加熱段和冷卻段的長度比；(2)在冷卻段采用大節距的翅片，甚至采用光管，旨在進一步改變兩段的傳熱面積，提高加熱段的壁面溫度；(3)逐排計算，力圖精確掌握在設計工況下各排的壁溫，以便采取適當措施和(4)調節煙氣和空氣的局部流速，以期改變煙氣和空氣側的換熱系數。

在采取了上述一系列技術措施后，大部分熱管空預器和省煤器的應用取得了成功，但是仍有相當部分的熱管換熱器沒能逃脫露點腐蝕的厄運。有的設備經過多次停爐維修，都不能徹底解決。究其原因，有下列幾個方面，這些因素是設計人員難以控制和預料的：(1)用戶給出的排煙流量和煙溫數據不準確，或者由于上游換熱設備的運行情況發生了變化，往往使實際排煙溫度低于設計數據，或出現較大地波動，因而造成露點腐蝕；(2)設備(鍋爐)經常停爐。頻繁的停爐，開機，再停爐，使煙氣參數經常處于低溫，低負荷運行，因而極易產生腐蝕；(3)在北方，冬季空氣進口溫度長期低于設計入口溫度，因而冬季成為露點腐蝕的高發季節；而在南方，由于空氣的濕度過大，造成了排煙的濕度增加，從而改變了煙氣的酸露點；(4)燃料品質，含硫的變化，水分含量及過?？諝庀禂档淖兓紩淖儫煔獾乃崧饵c溫度；(5)腐蝕和積灰的相互影響，相互促進，是設計者難以預料的。

綜上所述，可以得出這樣一個印象：我們設計者根據某一條件和設想設計出的熱管空預器或省煤器具有產品的固定性，它有固定的翅化比，固定的長度比，固定的結構和形狀；而實際參與換熱的流體參數如流量，溫度，成份等則具有變動性。我們以往所采取的防止露點腐蝕的技術方案都是以“固定的”設備應對隨時“變動的”流體，不能以變應變，因而防露點腐蝕的效果并不理想。

為了對付露點腐蝕，我們需要換一種思維：即從“固定”應對“變動”改為以“變動”應對“變動”。當流經熱管換熱器的冷、熱流體的參數發生變化時，熱管本身應具有自動調節能力，能自動改變參與換熱的面積，以保證在任何情況下都可避開露點腐蝕。這使我們想到了可以自動調溫和改變傳熱功率的充氣熱管。所謂充氣熱管，就是在熱管的冷凝段內充裝上一定量的惰性氣體，根據管內介質的蒸汽溫度和壓力的變化，惰性氣體會自動地改變占有的體積和冷凝段的充氣長度，從而改變和調節管內蒸汽溫度和壁面溫度，以達到避開露點腐蝕的目的。充氣熱管的概念雖然提出很久，但其應用背景主要是航天和需要精確控制熱負荷的領域，在相關文獻上稱之為“可變導熱性熱管”，目前尚未看到為了防止露點腐蝕在低溫段煙氣余熱回收中的應用。

發明內容

本發明的目的，就是將這一高科技領域中調節溫度和熱負荷的手段應用于余熱回收中，尤其是低溫煙氣的余熱回收中，為防止露點腐蝕開辟一條新的途徑。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

一種充氣熱管在防止熱管換熱器露點腐蝕中的應用，所述充氣熱管包括蒸發段和冷凝段，冷凝段中充裝工質，同時還充裝惰性氣體或氮氣，并能形成一個充氣段，其特征在于：

所述的充氣段長度β和充氣質量M_g分別按下述公式進行計算，其中：

(1)充氣段長度β根據下式確定：

(L_c-β)＝h_eL_e(T_g-T_w)/h_c(T_w-T_a)，亦即

β＝L_c-[h_eL_e(T_g-T_w)/h_c(T_w-T_a)]

式中：L_c——熱管冷凝段長度，m

β——充氣段長度，m