[实用新型]一种多维度组合模块化铸造冷凝强化换热器结构

说明书

一种多维度组合模块化铸造冷凝强化换热器结构，包括模块化换热元件、上端变径烟道、水管、螺杆、水道堵头和下端变径烟道；模块化换热元件中针翅采用高低错列布置，是多种截面形状组合的翅片；采用烟气侧进出口分流、导流肋片结构减少烟气流动滞止区；烟气冷凝段设置钝体突起使烟道两侧壁面冷凝液膜转向形成射流对冲，强烈撕裂液膜，强化两侧壁冷凝液膜交互传热传质性能；模块化换热元件采用一维、二维、三维的模块化连接组合，换热器整体采用串联或并联灵活布置满足各种换热烟气量和换热功率需求；模块化换热元件采用整体铸造工艺，根据冷凝换热器内各部位换热与腐蚀情况选用最佳材料，最终实现强化烟气传热传质，安装方便，设计灵活等多重目标。

技术领域

本实用新型属于强化烟气传热传质、提高能量利用效率、节能环保领域，具体涉及一种多维度组合模块化铸造冷凝强化换热器结构。

背景技术

近年来，全球能源问题日益突出，化石能源的不可再生性决定了节能环保是人类面临的重大课题。因此高效节能环保己成为全球能源利用的发展方向。我国是能源生产和消费的大国，节能减排、提高能源利用效率、加强环境保护是我们面临的重要任务。目前大多电站的排烟温度较高，没有充分利用烟气中水蒸气的潜热，降低了热效率。冷凝换热器通过进一步降低排烟温度，降低烟气中的水分压使之冷凝，充分吸收水蒸气中的潜热，具分析计算，加装冷凝换热器将8吨天然气炉的排烟温度从85℃降至45℃其潜热占总换热量的73.27％。冷凝换热器是吸收烟气中水蒸气潜热的关键部件，强化热交换器传热，提高传热效率对高效热利用、节能环保具有至关重要的作用。

另一方面，传统燃煤发电或工业以及集中供热机组的脱硫塔仍排出接近饱和水蒸气的含各种酸性气体污染物的烟气，极易导致湿烟囱，出现白色烟羽的现象。最新的研究也表明白色烟羽的危害诸多，锅炉排烟含水量和溶解颗粒物的急剧增加，造成大气中水蒸气、硫酸盐和硝酸盐气溶胶颗粒物含量上升，成为雾霾产生的重要原因。同时白色烟羽中含有大量的水蒸气，造成水资源的浪费。若加以冷凝回收，可解决华北西北地区火力发电厂的缺水问题，节约宝贵的水资源。上海、浙江、邯郸、天津等地纷纷出台地方性烟羽治理新规。湿法脱硫后的烟气呈气液固三相混合物，其中气相中水蒸气含量相对饱和，并包含NO_x、SO_x、H₂SO₄、HNO₃、H₂SO₃、HCl、HF等酸性污染物；烟气中携带有20～50g/Nm³的水溶液液滴，液滴中存在Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、 F^-等多种离子，总体呈弱酸性；固体颗粒物含量为5～20mg/Nm³，存在形式为粒径5m以下的极细颗粒物，主要成分为硅酸盐、CaSO₄等。这些污染物能够诱导雾霾的产生，是致使我国大气污染严重的原因之一。

目前冷凝热交换器主要为焊接型的螺旋翅片管、H型翅片管和针形管等冷凝热交换器，焊接之后的换热器在冷凝水活性离子和焊接残余应力的双重作用会发生应力腐蚀开裂(SCC)，而铸造的模块化冷凝换热器能有效地避免焊接工艺使用，兼具安装方便，易于检修，设计灵活等多种优势。尤其是Cl^-离子含量小于100mg/L时，铸铝硅合金具有较好的抗腐蚀能力，铸铝硅导热系数比较高，是碳钢的5倍，不锈钢的8倍，冷凝换热器非常紧凑，显著提高冷凝换热系数，极大地减轻设备重量。

目前，已投运的燃油燃气、生物质蒸汽锅炉和热水锅炉的排烟温度仍高达85℃以上，甚至达到140℃，大量的显热和潜热被白白浪费掉，使用本冷凝换热器专利可以极大地节约清洁燃料，节能减排，实现保卫蓝天的重要任务，未来本专利提出的冷凝换热器结构无论应用于新建还是改造都具有极大的市场前景。

发明内容