一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器的制作方法

本发明涉及一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，可广泛应用于工业锅炉烟气处理中，尤其应用于电站锅炉烟气处理领域中。

背景技术：

1、目前我国火电机组装机总量达到了全国发电总装机容量的70％以上，能源消耗方面存在着较大的热量损失，电站锅炉占主要能量损失的70～80％，对锅炉尾部烟气进行余热利用迫在眉睫。

2、现有的低温省煤器，一般为间壁式管式换热结构，通常布置在除尘器入口烟道内，因此处的烟气未经除尘处理，烟尘浓度高，受热面受烟尘颗粒冲刷。当烟气与冷却管壁接触时，由于烟气温度较高，而冷却管壁温度较低，烟气容易在低温壁面冷凝形成酸液，酸液会腐蚀壁面材料，产生烟气酸露点低温腐蚀问题，换热管会发生磨损、低温腐蚀及泄漏现象，磨损后大量冷却水泄漏到烟气侧，设备使用寿命短，严重影响机组的安全运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种体积小、结构紧凑、增加内管外壁面冷凝换热面积、提高换热效果、低温余热回收利用、节约能源、具有很好的等温性能、防腐性能好、使用寿命长、设备可靠性提高、热管更换容易的抗磨损与防腐蚀的低温省煤器。

2、为了达到上述目的，本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，包括机架，安装在机架上的左管板、中间管板、右管板，位于机架内部的后侧、并安装在左管板、中间管板与右管板上的若干个进水内管，与进水内管一端相连接的进水集箱，偏心安装在进水内管上的低温侧外管，将进水内管与低温侧外管连接在一起、并且进水内管与低温侧外管之间形成封闭工质空腔的低温侧左封头、低温侧右封头，位于机架内部的前侧、并安装在左管板、中间管板与右管板上的若干个出水内管，与出水内管一端相连接的出水集箱，偏心安装在出水内管上的高温侧外管，将出水内管与高温侧外管连接在一起、并且出水内管与高温侧外管之间形成封闭工质空腔的高温侧左封头、高温侧右封头，位于机架内部的中间部位、并安装在左管板、中间管板与右管板上的若干个翅片管，将前述的进水内管、翅片管、出水内管的两端依次连接起来形成闭合水循环管路的内弯头、外弯头，安装在低温侧外管的外壁上的温度计。

3、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的翅片管，为螺旋翅片管或h型翅片管。

4、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的低温侧外管，为螺旋翅片管、h型翅片管、针型管或光管。

5、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的高温侧外管，为螺旋翅片管、h型翅片管、针型管或光管。

6、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的进水内管与低温侧外管，采用不同轴心线的偏心结构布置，二者构成低温侧偏心套装换热管。

7、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的出水内管与高温侧外管，采用不同轴心线的偏心结构布置，二者构成高温侧偏心套装换热管。

8、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的进水内管与低温侧外管之间形成封闭空腔，空腔设有工质。

9、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的出水内管与高温侧外管之间形成封闭空腔，空腔设有工质。

10、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的工质，为水、氨或氟利昂。

11、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，所述的温度计，为贴片式温度计。

12、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，其工作原理是：

13、（1）所述的进水内管与低温侧外管，采用不同轴心线的偏心结构布置，二者构成低温侧偏心套装换热管；所述的出水内管与高温侧外管，采用不同轴心线的偏心结构布置，二者构成高温侧偏心套装换热管。本发明采用偏心套装换热管结构，为大管套小管，由内管、外管组成。内管内侧是水通道，同时内管与外管之间形成封闭空腔，内管与外管之间的空腔填充工质。偏心结构可有效增加内管外壁面冷凝换热面积，传热性能好，传热效率高，提高换热效果。

14、（2）偏心套装换热管具有传热性好、传热速度快的特性，在传热过程中，是充分利用了物理学原理：热管在制作过程中，管内为真空状态，液体在真空状态下沸点会降低；同种物质的汽化潜热比显热要高很多；由于内管为细管结构，液体在细管结构的抽吸力作用下，可从热管的一端流向另一端。

15、（3）偏心套装换热管在传热过程中，内外管间的工质处在真空状态下，当烟气冲刷外管时，外管首先吸收烟气中的热量，然后将热量传递给内外管之间的液态工质，工质吸收热量后蒸发变成气态，气态工质再将热量释放传递给内管中的水，待放出热量后工质又冷凝成液态，如此反复的吸热放热。当外管壁不间断地受到高温烟气的冲刷，热量通过外管持续向热管内输送，热管吸收的热量一部分以潜热的形式在液体工质蒸发时被带走，另一部分则被工质蒸汽吸收以显热的形式存在，使得饱和工质蒸汽成为过热蒸汽。热管的内管外壁面是工质蒸汽的冷凝表面，其周围工质蒸汽的温度接近饱和状态下的温度，因此，在内外管间工质蒸汽之间会存在一定的温度差，这就使得过热蒸汽从外管向内管沿径向流动，在内管外壁面上发生冷凝放热，将热量传递给内管中的冷却介质。同时，工质蒸汽放热后变为液态，内管外壁面形成了一层液膜，当表面的液珠聚集到足够数量时，就会滴落到液池当中，然后液体工质再次吸热蒸发，如此循环往复地工作。

16、（4）偏心套装换热管内气相工质和液相工质两者是饱和的平衡状态，在偏心套装换热管的轴向则是一个传热和传质的循环，偏心套装换热管的外壁因此能够维持较好的等温特性，也就避免了局部冷区的出现，进而避免了换热器内部出现低温腐蚀。

17、（5）采用偏心套装换热管，不仅换热效率高，而且有效将烟气和冷却水分隔开来，达到了防磨、防泄漏的效果。因为：一方面，由于所述径向热管利用的是传热学中相变传热的吸收和释放两个过程，够进行高效率的传递热能。另一方面，由于烟气和内管中冷却水之前还隔着所述外管，当外管受到冲刷而破裂泄露时，仅仅是外管内的换热工质泄漏到烟气中，由于量很小，所以很快就挥发掉了，不会对烟道造成过多影响。而所述内管由于外管的保护不易受到烟气冲刷，从而达到了防磨、防泄漏的效果。

18、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，径向热管的内管与外管采用不同轴心线的偏心结构型式，可有效增加内管外壁面冷凝换热面积，提高换热效果。与传统技术相比，在处理相同烟气量时，设备体体积要小35%，因此，体积小、结构紧凑。

19、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，采用偏心套装换热管结构，传热性好，传热速度快，具有很好的等温性能，不凝性气体对其影响极小，传热性能好，大大提高了换热效果，低温余热回收利用，节约能源。温度计具有远传功能，实时监测低温侧外管的管壁温度，能够有效地控制外管的温度，避免或降低受到烟气中酸露点腐蚀风险，使热管尽可能避开最大腐蚀区域，使用寿命长。当壁温低于安全值时，提高入口水温，避免低温腐蚀。因此，解决了传统技术普遍存在低温露点腐蚀的问题，防腐性能好，使用寿命长。

20、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，偏心套装换热管的烟气侧和冷却介质侧是分别在各自独立的腔体中的，因而，烟气和冷却介质之间可以实现很好的隔离。在迎烟侧，设有出水内管与高温侧外管，构成高温侧径向热管。冷却水流经出水内管，出水内管外套有高温侧外管，使得冷却水与烟气实现了双层隔离。特别是当烟气流经的外管管壁遭到破坏时，内管内的冷却水也不会漏入烟气侧，即烟气和冷却介质并不会因此而混合在一起，可以防止泄漏导致的积灰、堵塞问题，提高机组运行可靠性、经济性，并不影响换热器的继续使用，无需停产，设备可靠性提高，能够长期运行。只有在较大面积的基管均受到损坏时才需要考虑更换。

21、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，很少会出现机械故障，这是因为其内部没有运动部件，是一种静止设备，此外，由于偏心套装换热管之间相互独立，结构简单，若热管有损坏而需要更换，非常便利，热管更换容易。

22、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，即使外管有破损，内管仍可以继续工作，仅传热效率有所降低，大大提高系统运行的可靠性，对有腐蚀气体更为重要，一旦发生腐蚀泄漏，冷、热介质也不会串流。

23、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，采用翅片管结构，具有耐磨和承压能力。经过加工后的整体型翅片管，比原母管表面硬度及机械强度更高，其耐磨性能及承压能力比原母管大幅提高。

24、本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，采用翅片管结构，具有抗积灰性能。整体型翅片管的翅片根部圆角过渡，气流在齿槽形成的涡旋，以及翅片根部的轴向风速共同作用，起到了自清灰的作用。

25、综上所述，本发明一种抗磨损与防腐蚀的低温省煤器，体积小，结构紧凑，增加内管外壁面冷凝换热面积，提高换热效果，低温余热回收利用，节约能源，具有很好的等温性能，防腐性能好，使用寿命长，设备可靠性提高，热管更换容易。