[實用新型]一種模塊化擠壓鋁冷凝換熱器結構及冷凝式鍋爐結構

有效

• 申請號: 201920363590.2
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN209944755U
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 趙欽新;鄧世豐;梁志遠;王云剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F24H8/00
• 分類號: F24H8/00;F24H9/00;F24H9/18;F28D21/00;F28F21/08;F23D14/04;F23D14/58;F23D14/64
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 何會俠

本實用新型公開了一種模塊化擠壓鋁冷凝換熱器結構及冷凝式鍋爐結構，根據燃燒器、擠壓鋁冷凝換熱器的相對布置形成單體、左右或上下分體冷凝式鍋爐，由擠壓鋁傳熱單元、進口漸擴煙道、承露盤、進口集箱、出口集箱、全預混火排式燃燒器等組成；鋁棒擠壓成型后經過二次加工和裝配成為具有完整水道的擠壓鋁傳熱單元，組合成冷凝換熱器或冷凝式鍋爐的主體部分；全預混火排式燃燒器的燃燒頭深入擠壓鋁傳熱單元之間，避免密封蓋板受到火焰沖刷帶來的變形、泄露問題；擠壓鋁材料具有高抗拉強度，低密度，耐腐蝕的優點，成本只有鑄鋁硅的30％，不銹鋼的60％；擠壓鋁傳熱單元的盈余設計使鍋爐效率提升6％以上，節能省氣，緩解天然氣緊缺的現狀。

技術領域

本實用新型涉及燃油燃氣鍋爐及煙氣余熱回收技術領域，具體涉及一種以擠壓鋁作為材料的模塊化冷凝式燃氣鍋爐結構和燃油燃氣鍋爐尾氣中潛熱回收的模塊化冷凝換熱器結構。

背景技術

近年來，霧霾問題持續存在，進入供暖季后，霧霾更加頻發。為了治理霧霾，保衛藍天，供暖行業提出了《北方地區冬季清潔取暖規劃2017-2021》，要求到2021年清潔供暖率70％，清潔能源代替供暖散燒煤1.5億噸。2016年冬季供暖天然氣消耗量達363億m³，預計到2021年供暖氣耗量可達640億m³以上，商用燃氣采暖鍋爐的飛速發展使得天然氣供應出現巨大的缺口，到2021年僅天然氣供暖一項就有300億m³以上的新增供應缺口。2017年我國天然氣消費量2374億m³，天然氣產量1536億m³，進口838億m³；預計到2021年天然氣產量上升到1856億m³，進口1000億m³以上，天然氣增量為482億m³。但目前我國的天然氣優先保證城市供應，其次才是工業需求，新增的天然氣供應僅能滿足日益增長的城市供氣需求，供暖天然氣的巨大缺口仍然無法滿足。

解決供暖天然氣的巨大缺口，一方面是開源，另一方面是節流。節流要求提高天然氣鍋爐的效率從而節約天然氣。目前的集中供暖天然氣鍋爐只有在低回水溫度(58℃以下)時才能實現煙氣的冷凝，利用煙氣中水蒸氣的潛熱。當用于暖氣片供暖時，回水溫度普遍在60℃以上，依靠鍋爐回水已無法實現煙氣冷凝，造成排煙中水蒸氣潛熱的巨大浪費。700kW的燃氣鍋爐，排煙溫度從80℃降到35℃，可回收70kW的熱量，鍋爐效率提升至108％，節約12％以上的天然氣。目前市場上的鋼制鍋爐均配備了冷凝器和節能器，但過高的回水溫度使得冷凝器難以發揮功效；同時為了節約成本，目前冷凝器多采用ND鋼材料，易被冷凝水腐蝕泄露。

我國經濟持續高速發展，化石能源消費量逐年增加，空氣質量也日益惡化，全國各地霧霾肆虐頻發。供暖季霧霾發生時相對濕度均在80％以上，高濕環境是霧霾發生的先決條件，為空氣中的各種二次污染物提供了絕佳的反應溫床。化石燃料的大量使用，向大氣排放了巨量水蒸氣，使得原本及其干燥的冬季變得濕潤，為霧霾創造了有利條件，因此控制霧霾首先要降濕。燃油燃氣供暖機組向大氣中排放了巨量的濕蒸汽，在燃油燃氣鍋爐尾部安裝冷凝換熱器，回收汽化潛熱，并脫除水蒸氣，降低排煙濕度，實現控霾和保衛藍天的目標。

目前市場上急需一種能夠真正實現冷凝，耐腐蝕，造價低，換熱好，體積緊湊的冷凝換熱器，提高鍋爐效率的同時，減少水蒸氣的排放，兼顧環保與經濟效益。目前的冷凝換熱器材料有不銹鋼、鑄鋁硅、銅合金等，但不銹鋼導熱系數低、鑄鋁硅造價高、銅合金抗腐蝕性能差，而擠壓鋁單價低于不銹鋼，導熱系數與銅合金相當、抗腐蝕性能優異，是冷凝換熱器的最佳選材。目前常用的6063系擠壓鋁合金抗拉強度可達150MPa以上，經過陽極氧化和表面電泳鍍膜處理后，可在pH為1的環境下長時間使用，具有良好的耐酸、鹽性能。將擠壓鋁材料用于冷凝換熱器，與傳統材料相比有著巨大的優勢，但目前市場上還沒有擠壓鋁冷凝換熱器，也缺乏相關設計標準。本專利將以擠壓鋁型材為換熱器單元件，附加強化傳熱結構和進出口連接組件，設計出可工業化批量生產的擠壓鋁冷凝換熱器。