兩相流水熱媒換熱系統的製作方法

2023-08-04 20:33:11 1

專利名稱：兩相流水熱媒換熱系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種兩相流水熱媒換熱系統，更具體地講，涉及 一種抗酸露點腐蝕、布置靈活且高效經濟的兩相流水熱媒換熱系統。
背景技術：
石油化工、火力發電、煉鋼等生產企業產生大量高溫煙氣，通常 需要將這些高溫煙氣的熱量進行回收再利用。常用的回收方式是採用 熱管換熱技術，在細管中裝有一定量的導熱介質，利用介質的相變進 行換熱。實踐中，即使在同一生產企業內，高溫煙氣餘熱回收再利用
的工況也各不相同，尤其是煙氣中常含有502、 S03等酸性氣體， 一旦
溫度降到露點溫度，則會產生酸露點腐蝕問題，傳統的熱管換熱器難 以針對各個具體工況分別設置，效率低，成本高。

實用新型內容
鑑於現有技術中的上述問題，本實用新型的目的是提供一種抗酸 露點腐蝕、布置靈活且高效經濟的兩相流水熱媒換熱系統。
為了實現上述目的，根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統包
括分體式兩相流換熱器和沿著煙氣流動方向設置在分體式兩相流換熱 器下遊的可調壁溫水熱媒換熱器，其中分體式兩相流換熱器包括一個或 多個沿著煙氣流動方向串排的換熱單元，該換熱單元包括吸熱部分， 煙氣流過該吸熱部分；放熱部分，位於吸熱部分上方，待加熱的空氣沿 著與煙氣流動方向相反的方向流過放熱部分；上升管，將吸熱部分的上 端與放熱部分的上端相連接；下降管，將放熱部分的下端與吸熱部分的 下端相連接；放氣閥，設置在上升管的上方；和補液閥，連接到下降管， 以補充因放氣減少的水。
其中，可調壁溫水熱媒換熱器包括彎成多程的吸熱彎管和彎成多程的放熱彎管；循環泵，該循環泵通過循環水管與吸熱彎管和放熱 彎管串聯形成循環迴路；調節閥，連接到循環迴路以調節循環迴路中 的水量；放氣閥，設置在循環迴路的最高處；以及補液閥，將循環回 路與水網相連，以補充循環迴路中的水量。
根據需要，吸熱部分可包括單根或多根吸熱管，放熱部分也可包 括單根或多根放熱管。
此外，分體式兩相流換熱器可進一步包括一個或多個單管換熱單 元，所述單管換熱單元的吸熱部分和放熱部分均由單根換熱管構成。
優選地，所述吸熱管是肋化的吸熱管，所述放熱管是肋化的放熱管。
優選地，所述吸熱彎管和所述放熱彎管均是肋化的傳熱管。 通過下面的詳細描述，本實用新型的目的、特徵和優點將變得更 加明顯。


圖l是根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統中分體式兩相流 換熱器的換熱單元一優選實施例的結構示意圖2是根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統中分體式兩相流 換熱器的換熱單元另一優選實施例的結構示意圖3是根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統中可調壁溫水熱 媒換熱器一優選實施例的結構示意圖4是根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統一優選實施例的 總體結構示意圖。
1'分體式兩相流換熱器的放熱部分；2'分體式兩相流換熱器的吸 熱部分； 3'可調壁溫水熱媒換熱器的放熱部分；4'可調壁溫 水熱媒換熱器的吸熱部分；5'兩相流水熱媒換熱系統的放熱部分； 6'兩相流水熱媒換熱系統的吸熱部分
具體實施方式
根據本實用新型的兩相流水熱媒換熱系統是利用煙氣餘熱加熱空 氣或其它工質的換熱系統，具有換熱效率高，耗能少，可調節換熱管 壁溫以抵抗酸露點腐蝕並且布置靈活的特點。
本系統由兩部分組成。順煙氣流入的第一部分是換熱的主體部分，
稱作分體式兩相流換熱器。位於煙氣流出尾端的第二部分兼有換熱和調節換熱管壁溫的作用，稱作可調壁溫水熱媒換熱器。
根據本實用新型的分體式兩相流換熱器包括一個或多個順煙氣流 動方向串排的換熱單元，各個換熱單元互相獨立。如圖1所示，各個 換熱單元分成上下倆部分，下面是吸熱部分，上面是放熱部分，中間 用上升管4和下降管IO連接起來。下面的吸熱部分由一組相互間隔垂
直布置的吸熱管2通過上下兩端連接管3、 l並聯連接，上端的連接管 3通過上升管4與放熱部分相連，下端的連接管1通過下降管10與上 面的放熱部分相連。吸熱部分的換熱管和下端的連接管中充有水工質。 當煙氣橫向掠過下部的吸熱部分時，換熱管中的水工質吸熱汽化，蒸 汽通過上升管，進入上面的吸熱部分。吸熱部分也與放熱部分一樣， 由一組相互間隔的放熱管7通過上下兩端連接管6、 8並聯連接。由上 升管4輸送來的蒸汽經由上端的連接管6進入放熱管7，將蒸汽熱量通 過放熱管7把熱量釋放給逆向流過的冷空氣，使空氣升溫，蒸汽則在 放出汽化潛熱後液化成冷凝水，匯集到下降管IO再流入吸熱部分下端 的連接管l，進行新的一輪循環。
由於水的汽化潛熱很大，且水蒸汽在管中的運動速度極快，水側 熱阻很小，因此整個換熱過程是高效的。為了降低水的汽化溫度，換 熱單元可以抽成真空，這樣同時也可降低整個循環的運行壓力，有利
於降低系統的製造和運行成本。又由於水和系統中的鋼管作用會產生 氣體，阻礙換熱，因此在上升管的上方應設置放氣閥5，也正因為此， 在下降管中要設置補液閥9，以補充放氣減少的水。
分體式兩相流換熱器可以靈活布置，通過延長或縮短上升管4和 下降管IO可將吸熱部分和放熱部分合在一個箱體中或分置於兩個分隔 的箱體裡。根據需要，也可以將2 4個換熱單元串聯起來組成一個較 大的換熱單元，然後和其他換熱單元再組成分體式兩相流換熱器，圖2
所示的就是其中的一個組合的例子。
分體式兩相流換熱器完全依靠自力進行封閉循環，不需額外的外 界動力，因此結構簡單，耗能少，管理方便。
參照圖3，根據本實用新型的可調壁溫水熱媒換熱器也分為放熱 和吸熱兩部分，同樣以水作工質，只是水溫要維持在酸露點溫度以上，
6以使管壁溫度恆定保持高於酸露點溫度，避免發生酸露點腐蝕，且始 終保持液態進行循環，因此在系統的換熱管中運行的水需要維持一定 的壓力，這就需在系統中設置一個循環泵11。在可調壁溫水熱媒換熱 器的煙氣換熱部分，流通水的換熱管也可有若干根，由前後兩根集水 連接管分別連接並聯布置的換熱管前後進出水口。換熱管從煙氣進口 到煙氣出口彎成多程，並成垂直布置。圖中示出為彎成多程的吸熱彎
管13，當煙氣橫向掠過換熱彎管13時，水逆向流動完成熱交換。加熱 後的水從循環水管14流向空氣換熱部分。空氣換熱部分的結構與煙氣 換熱部分完全相同，即彎成多程的放熱彎管15，只不過這時水工質作 為熱源，而空氣作冷源。為了控制煙氣部分換熱管的壁溫，就必須調 節水量以控制熱交換量，為此在水循環管路上設置了流量調節閥17。 當煙氣量或煙氣成分發生變化使得壁溫過低時，可啟動流量調節閥17 減少水的流量來提高壁溫，反之也然。
考慮到水在鋼質管道中長期運行會產生不凝氣體，影響熱交換的 正常進行，因此在水循環系統的最高處也應設置放氣閥16，當然補水 和放水也是需要考慮的，這只要加裝補液閥12就可做到。
可調壁溫水熱媒換熱器也可靈活布置，既可合在一個箱體中也可 分置於兩個分隔的箱體裡，因此可以與分體式兩相流換熱器完美組成 一個整體，付之應用，其組合如圖4所示。
這樣通過分體式兩相流換熱器和可調壁溫水熱媒換熱器的多種組 合就能達到既可高效換熱，耗用較少動力又可防止低溫酸露點腐蝕，且 能因地制宜靈活布置的目的。
權利要求1.一種兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於，包括分體式兩相流換熱器，該分體式兩相流換熱器包括一個或多個沿著煙氣流動方向串排的換熱單元，其中所述換熱單元包括吸熱部分，煙氣流過該吸熱部分；放熱部分，位於所述吸熱部分上方，待加熱的空氣沿著與煙氣流動方向相反的方向流過所述放熱部分；上升管，將所述吸熱部分的上端與所述放熱部分的上端相連接；下降管，將所述放熱部分的下端與所述吸熱部分的下端相連接；放氣閥，設置在所述上升管的上方；和補液閥，連接到所述下降管，以補充因放氣減少的水；以及可調壁溫水熱媒換熱器，該可調壁溫水熱媒換熱器沿著煙氣流動方向設置在所述分體式兩相流換熱器的下遊。
2.根據權利要求1所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於， 所述可調壁溫水熱媒換熱器包括彎成多程的吸熱彎管和彎成多程的放熱彎管；循環泵，該循環泵通過循環水管與所述吸熱彎管和所述放熱彎管串 聯形成循環迴路；調節閥，連接到所述循環迴路以調節所述循環迴路中的水量； 放氣閥，設置在所述循環迴路的最高處；以及補液閥，將所述循環迴路與水網相連，以補充所述循環迴路中的水
3.根據權利要求2所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於， 所述吸熱部分包括多根吸熱管，所述放熱部分包括多根放熱管。
4. 根據權利要求2所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於， 所述吸熱部分包括單根吸熱管，所述放熱部分包括單根放熱管。
5. 根據權利要求3所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於，所述分體式兩相流換熱器進一步包括一個或多個單管換熱單元，所述單 管換熱單元的吸熱部分和放熱部分均由單根換熱管構成。
6. 根據權利要求1-5中任一項所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特 徵在於，所述吸熱管是肋化的吸熱管。
7. 根據權利要求6所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於， 所述放熱管是肋化的放熱管。
8. 根據權利要求7所述的兩相流水熱媒換熱系統，其特徵在於， 所述吸熱彎管和所述放熱彎管均是肋化的傳熱管。
專利摘要公開了一種兩相流水熱媒換熱系統，包括分體式兩相流換熱器和沿著煙氣流動方向設置在分體式兩相流換熱器下遊的可調壁溫水熱媒換熱器。分體式兩相流換熱器包括一個或多個沿著煙氣流動方向串排的換熱單元，其中換熱單元包括吸熱部分，煙氣流過該吸熱部分；放熱部分，位於吸熱部分上方，待加熱的空氣沿著與煙氣流動方向相反的方向流過放熱部分；上升管，將吸熱部分的上端與放熱部分的上端相連接；下降管，將放熱部分的下端與吸熱部分的下端相連接；放氣閥，設置在上升管的上方；和補液閥，連接到下降管，以補充因放氣減少的水。通過調節壁溫可抗酸露點腐蝕，並且可根據具體的工況靈活布置以高效經濟地進行餘熱回收。
文檔編號F28D15/02GK201434623SQ20092007237
公開日2010年3月31日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者侯欣生, 熊亞東 申請人:上海澤宇機電設備製造有限公司