[實用新型]利用煙氣冷凝熱能的以黃銅為基管的肋片管式防腐換熱器

有效

• 申請號: 201020254947.2
• 申請日: 2010-07-01
• 公開（公告）號: CN201764847U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 王隨林;劉貴昌;潘樹源
• 申請（專利權）人: 北京建筑工程學院;大連理工大學
• 主分類號: F28D1/04
• 分類號: F28D1/04;F28F21/08;F28F19/02
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型涉及天然氣鍋爐和燃氣直燃機、天然氣熱電聯產等天然氣利用設備回收利用煙氣冷凝熱能的換熱裝置，特別涉及利用煙氣冷凝熱能的肋片管式防腐換熱器，屬于冷凝換熱設備與金屬防腐技術及節能技術領域。

背景技術

普通天然氣鍋爐和直燃機及天然氣熱電聯產等天然氣利用設備，排煙溫度均在100℃以上，造成能源浪費和對環境的污染，其熱效率一般低于90％。

在天然氣利用設備尾部增設煙氣冷凝換熱器，將排煙溫度降到煙氣露點溫度以下，不僅可以利用排煙顯熱，還可利用天然氣燃燒時產生的大量水蒸氣凝結時放出的大量潛熱，熱效率可提高10～20％，理論上，回收水蒸汽潛熱可提高熱效率11％，從而節約能源，并減少有害氣體排放，同時凝結液會溶解吸收排煙中CO_X、NO_X、SO_X等部分有害氣體，對煙氣還有一定的凈化作用。因此，研究與開發煙氣冷凝熱能回收利用裝置，開發冷凝式天然氣利用設備或將普通天然氣利用設備系統改造為冷凝式系統，是高效利用天然氣、減少環境污染最有效途徑。因此，研究開發煙氣冷凝換熱器或換熱裝置，成為熱科學和能源環境工程領域熱點課題。

由于水蒸汽凝結液溶解了煙氣中部分有害氣體，形成含有硝酸根、亞硝酸根、氯酸根和硫酸根離子的具有較強酸性的腐蝕液，會對換熱器造成腐蝕，影響其使用壽命。同時，冷凝式天然氣利用設備通常要求結構緊湊、體積小、重量輕、成本低。因而，提高冷凝換熱設備的防腐與傳熱傳質強化、提高設備壽命周期、降低生產制造成本和碳排放，成為開發冷凝式天然氣利用設備的技術關鍵。

目前，國際上冷凝換熱裝置主要采用如鑄鋁、鋁合金、鎳合金、不銹鋼及特氟隆(Teflon)等材料作為換熱材料。此類換熱設備加工難度大、成本高、材料導熱能力差，不利于設備緊湊化。同時構造理念單一，不能從設備各部分選材到表面處理進行優化、最大限度提高性能和降低成本，使得目前此類產品制造成本高、推廣應用受到限制。

換熱器腐蝕主要為電化學腐蝕，換熱管是腐蝕防護的重點部位，其一旦穿孔將造成漏水事故。綜合利用不同材料和涂鍍層物理化學性能中的耐腐蝕性、熱傳導性、力學性能和經濟性，進行優化組合利用，是研發此類裝置設計理念上的更新，將使得此類產品實用性和經濟性得到根本改善。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對冷凝換熱裝置中肋片基管和肋片的傳熱性能、自腐蝕電位以及防腐涂鍍層的不同情況，對肋片基管和肋片及其表面防護層進行優化組合，提供一種以黃銅為基管的肋片管式防腐換熱器，以進一步提高冷凝換熱裝置的熱能利用率、經濟性及使用壽命。

本實用新型的技術方案如下：

一種利用煙氣冷凝熱能的以黃銅為基管的肋片管式防腐換熱器，其特征在于：所述的肋片管式防腐換熱器包括黃銅肋片基管和設置在黃銅肋片基管上的鋁合金肋片，在所述的黃銅肋片基管的表面上鍍有一層以鉬酸鈉為添加劑的非晶態鎳銅磷復合鍍層，在復合鍍層上還涂有一層有機涂層；所述的鋁合金肋片上涂有一層有機涂層。

上述技術方案中，所述的有機涂層采用氟樹脂、聚氨酯或氟碳樹脂涂層。

本實用新型采取重點部位重點防護的措施，對肋片基管和肋片及其表面防護層進行優化組合，充分發揮了不同材質和涂鍍層的耐腐蝕、傳熱與加工等突出的物理化學特性，使得裝置加工制造簡單、成本低、傳熱性能好、耐腐蝕、可用于燃氣鍋爐和直燃機及天然氣熱電聯產等天然氣利用設備煙氣熱能回收利用。也可用于冷凝式天然氣鍋爐和燃氣直燃機、冷凝式天然氣熱水器/爐等冷凝式天然氣利用設備的冷凝換熱器。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的利用煙氣冷凝熱能的以黃銅為基管的肋片管式防腐換熱器的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施作進一步的說明。

圖1為本實用新型提供的利用煙氣冷凝熱能的以黃銅為基管的肋片管式防腐換熱器的整體結構示意圖，該防腐換熱器包括黃銅肋片基管1和設置在該黃銅肋片基管上的肋片2，肋片采用鋁合金肋片；在所述的黃銅肋片基管的表面鍍一層以鉬酸鈉為添加劑的非晶態鎳銅磷復合鍍層，然后在復合鍍層上再涂一層有機涂層；所述的鋁合金肋片上涂有一層有機涂層，有機涂層可采用氟樹脂、聚氨酯或氟碳樹脂涂層。

加工制造時，分別加工制作黃銅肋片基管和肋片，并對其表面進行預處理(清除污垢)后，在黃銅肋片基管的外表面上先鍍(化學鍍或電鍍)一層以鉬酸鈉為添加劑的非晶態鎳銅磷復合鍍層，然后與鋁合金肋片制成肋片管式換熱器，最后在肋片管式換熱器的表面上整體涂一層有機涂層。

本實用新型主要針對換熱器腐蝕主要為電化學腐蝕這一特點和肋片面積大、消耗鍍層材料多的特點以及重點部位重點防護的措施，從肋片基管和肋片的選材和表面防護上進行優化組合，即選擇在冷凝液中自腐蝕電位稍高的黃銅作為肋片基管，自腐蝕電位較低的鋁合金作為肋片，然后再對肋片基管和肋片分別進行不同的表面處理；這不僅對保證換熱裝置安全運行，且對最大程度簡化加工工藝、節約材料和加工過程的能耗，降低產品成本均具有十分重要意義。