[發明專利]一種納米多孔結構煙氣冷凝式換熱器

有效

• 申請號: 201010227848.X
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN101893389A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 唐桂華;胡浩威;李增耀;高鐵瑜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28B1/00
• 分類號: F28B1/00;F28F1/00;F28F21/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種煙氣冷凝式換熱器，具體涉及一種納米多孔結構煙氣冷凝式換熱器。

背景技術

傳統煙氣換熱器表面的溫差較小，傳熱效率較低，因此需要大幅增加煙氣冷凝式換熱器的換熱面積作為彌補，并且鍋爐煙氣中的余熱和水通常無法實現同時回收和利用。這些因素使得煙氣冷凝式換熱器成本過高，無法在市場上得到廣泛應用。

同時，傳統的煙氣冷凝式換熱器在應用中面臨的另一個更為嚴峻的技術難題是酸露點腐蝕。為了提高能源的利用效率，通常利用煙氣冷凝式換熱器回收煙氣中的余熱和水蒸氣，這將導致煙氣溫度處于酸露點溫度以下，酸露點腐蝕難以避免，將會使金屬受熱面腐蝕，造成巨大的經濟損失。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠提高鍋爐效率，節省能源消耗量，將納米多孔結構陶瓷管應用于煙氣冷凝，回收煙氣中的余熱和水蒸氣，并且能夠有效地防止受熱面酸露點腐蝕的具有納米多孔結構煙氣冷凝式換熱器。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：該納米多孔結構換熱器由若干單根納米多孔結構陶瓷管裝配成束組成。

所述的組成納米多孔結構煙氣冷凝式換熱器的若干單根納米多孔結構的陶瓷管按陶瓷管孔隙率大小不等布置成多級；同級的陶瓷管孔隙率大小相等；

所述的單根納米多孔結構陶瓷管外徑為2mm～6mm；

所述的單根納米多孔結構陶瓷管內徑為1mm～5mm；

所述的單根納米多孔結構陶瓷管單位體積內表面積為380m²/m³～1200m²/m³：

所述的單根納米多孔結構陶瓷管單位體積外表面積為550m²/m³～2300m²/m³；

所述的單根納米多孔結構陶瓷管多孔結構孔徑為0.001μm～10μm。

本發明采用若干單根納米多孔結構陶瓷管裝配成束，通過納米多孔結構內部的毛細壓力把煙氣中的凝結水自動帶走，能夠有效地實現煙氣中水蒸氣冷凝。當煙氣通過納米多孔陶瓷管時，在露點溫度附近，多孔結構內部的毛細孔在毛細壓力作用下帶走煙氣中的水蒸氣，從而在陶瓷管表面的毛細孔層上實現煙氣冷凝。與傳統的煙氣冷凝式換熱器相比，納米多孔結構陶瓷管的顯著優點是：冷熱流體之間的熱傳遞不僅僅依靠熱傳導，更重要的是依靠冷凝水與多孔結構陶瓷管表面之間的對流換熱。該優點大大強化了傳熱性能，并且相對于傳統的煙氣冷凝式換熱器，明顯地縮小了裝置的尺寸大小，提高了效率，節省了能源消耗量。

附圖說明

圖1為本發明的組成元件及結構示意圖；

圖2所示為納米多孔結構陶瓷管在冷凝過程中的縱截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對該發明的結構原理和工作過程作進一步詳細說明：

如圖1所示，本發明是根據單根納米多孔結構陶瓷管原理發展起來的，即將若干單管納米多孔結構陶瓷管1裝配成大表面積管束2構成，這種結構的陶瓷管束2相對于整體陶瓷管的成本要低。并且，為了適應各種應用需求，單管以及管束都可以制成不同尺寸，還可以按孔隙率大小不等布置成多級結構，同級的陶瓷管孔隙率大小相等。因此，該種納米多孔結構陶瓷煙氣冷凝式換熱器具有很好的靈活性。本發明的單根納米多孔結構陶瓷管外徑為2mm～6mm、內徑為1mm～5mm。單根納米多孔結構陶瓷管單位體積內表面積為380m²/m³～1200m²/m³外表面積為550m²/m³～2300m²/m³，陶瓷管多孔結構孔徑為0.001μm～10μm。

如圖2所示，低溫煙氣通過納米多孔結構陶瓷管1表面，冷卻介質通過納米多孔結構陶瓷管外，其具體過程為：水蒸氣在多孔陶瓷管1表面冷凝，并且與陶瓷管表面發生對流換熱。冷凝環節包括兩個方面：(1)、外側冷卻介質的冷卻作用；(2)、陶瓷管表面上的微納米孔隙毛細作用冷凝。其中，微納米孔隙毛細冷凝占主要方面，因為即使在壓力低于同溫度的飽和壓力的情況下，水蒸氣也能夠在微納米孔隙內部冷凝。因此，該發明能夠有效地吸收煙氣中的水蒸氣，強化冷凝效果。