[發明專利]一種分段式煙氣換熱裝置

在審

• 申請號: 201610506025.8
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107560462A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張曉俊;單加民;許建豪
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及熱交換器，具體地，本發明涉及一種主要適用于利用煙氣溫度來加熱所需能源介質的熱交換器。與傳統的熱交換器相比較，本發明的新型煙氣換熱裝置具有維護成本低、運行穩定性強、延長設備使用壽命的特點，有效的解決了低溫腐蝕對換熱器帶來的危害。

技術背景

我們所熟知的動力燃料包括煤、高爐煤氣、焦爐煤氣、重油、輕油、天然氣等。通過對這些燃料的燃燒來獲取相應的熱量。這些燃料燃燒后都會產生大量的煙氣。而這些煙氣的溫度在化工工藝中經常被加以利用，所需介質通過熱交換器來吸收煙氣的余熱，一方面能夠提高所需介質的溫度，另一方面能夠提升熱效率。

上述動力燃料的成分中包含硫，燃燒生成SO₂(S+O₂→SO₂)，之后進一步氧化生成SO₃(2SO₂+O₂→2SO₃)，SO₃與煙氣中的水蒸汽生成硫酸蒸汽(SO₃+H₂O＝H₂SO₄)。當待換熱介質進口溫度較低，使得管壁溫度低于硫酸蒸汽露點時，就會導致硫酸蒸汽析出凝結在受熱面管道上造成硫酸腐蝕，稱之為低溫腐蝕。

迄今為止，工業上的煙氣換熱器多采用管式換熱器，在管式換熱器內進行換熱的兩種流體,一種在管內流動,其行程稱為管程；另一種(煙氣)在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。流體在管內每通過管束一次稱為一個管程,每通過殼體一次稱為一個殼程。為提高管內流體的速度,可在兩端封頭內設置適當隔板,將全部管子平均分隔成若干組。這樣,流體可每次只通過部分管子而往返管束多次,稱為多管程。同樣,為提高管外流速,可在殼體內安裝縱向檔板使流體多次通過殼體空間,稱多殼程。在管式換熱器內,由于管內外流體溫度不同,殼體和管束的溫度也不同。

由于內部管束溫度不同，管式煙氣換熱器低溫段常受到低溫腐蝕的困擾，低溫腐蝕造成管束腐蝕破損。另一方面，現有技術中的換熱器多為一體式，修復難度大，受結構限制，無法對腐蝕破損管束進行局部更換，想要恢復換熱器功效只能采取整體更換的方式。由此導致現有煙氣換熱器易出現低溫腐蝕現象，且由于現有煙氣換熱器的結構限制，其修復難度大、工期長、耗費大。

發明內容

針對所述現有煙氣換熱器易出現低溫腐蝕現象，且由于結構限制修復難度大、工期長、耗費答等問題，本發明目的在于：提供一種可很好的解決低溫腐蝕，且更易維護和修復的煙氣換熱器。

本發明的一種分段式煙氣換熱裝置技術方案如下：

一種分段式煙氣換熱裝置，包括換熱器低溫段與高溫段，其特征在于：

所述換熱器低溫段與高溫段分離，所述換熱器低溫段與高溫段中間通過一個密閉的空腔相連接。

根據本發明所述一種分段式煙氣換熱裝置，其特征在于：待加熱介質首先在換熱器低溫段進行加熱之后，進入換熱器的空腔室內，然后，再進入到換熱器的高溫段進行加熱。

由此，可確保腔室后的管束壁溫高于煙氣中酸的露點。

根據本發明所述一種分段式煙氣換熱裝置，其特征在于：

所述低溫段管束采用分段連接，可以進行局部更換。

根據本發明所述一種分段式煙氣換熱裝置，其特征在于：

所述空腔室開設有檢修人孔門。

由此，可方便人員進入內部維護。

根據本發明所述一種分段式煙氣換熱裝置，其特征在于：所述低溫段長度計算方法如下，

煙氣中SOx與水結合的露點溫度在80℃左右，因此計算出換熱器入口溫度至達到酸露點溫度的距離即可確定低溫段長度，

F＝Q/(K*B*△tpj) (1)

式中F—低溫段換熱面積，m²；

Q—換熱量,W；

B—污垢系數；

K—換熱器傳熱系數，W/(m²·K)

△tpj—對數平均溫度差，℃

式中△ta，△tb—熱媒入口及出口處的最小溫度差值，℃

得到低溫段總換熱面積F后即可求出低溫段長度l

l＝F/(2πr*n) (3)

式中r＝單根受熱面管半徑，m

n＝受熱面管數量

由于計算中一些偏差值，在確認低溫段長度時乘以保證系數t＝1.25，確保其準確性，

L＝1.25l。