一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器

本发明电站锅炉尾部调控防腐，具体涉及一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器。

背景技术：

1、翅片管换热器是一种换热效率价高的热交换设备，常应用于低温时热量回收系统，锅炉烟气余热利用系统常采用翅片管换热器，在烟气余热利用的过程中，烟气温度降低会导致烟气中的硫酸蒸汽发生冷凝，然后附着在换热器的壁面上，从而导致换热管壁面的低温腐蚀。

2、在现有的热交换设备中，一部分采用搪瓷管等低导热系数的耐蚀性材料制作锅炉尾部的低温换热器，而这样会导致换热器的换热效率低，造成大量的热损失。还有一部分热交换设备会选择价格昂贵的耐蚀性金属制作换热器，如此必然导致经济效益差，收益与投资不成比例的问题。同样地，对于翅片管换热器，由于无法对腐蚀进行有效控制，故而出现换热器使用寿命急剧缩短的现象。现有的翅片管换热器通常会以在换热管壁面涂覆防腐涂层的方式解决腐蚀问题，该防腐手段较为单一，且防腐涂层可能存在脱落风险；另外，现有的翅片管换热器一般为水平布置，因此粘附在换热管壁面的酸液无法沿管道流动，从而无法实现酸液的导向聚集。针对上述的情况，本发明提供了一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器，有效解决了现有的翅片管换热器仅采用防腐涂层进行防腐保护，手段单一且防腐涂层易脱落以及现有的翅片管换热器中由于换热管为水平布置导致换热管壁面酸液无法沿管道流动，从而无法对酸液进行导向聚集的技术问题，当活性金属块被腐蚀后产生电子，电子传递到被保护的换热管和翅片上，使换热管和翅片的壁面的电位高于周围环境，从而避免了换热管和翅片管上电子的流失，即可防止换热管和翅片管被腐蚀，从而进一步提升防腐蚀效果。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

3、本发明提供一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器，包括箱体，其特征在于，所述箱体内倾斜设置有换热管，所述换热管采用空气或水冷凝的方式回收硫酸，所述换热管的一端连接设置有冷工质进口，另一端连接设置有冷工质出口；经冷工质进口通入冷工质降低换热管的壁面温度，从而对硫酸蒸汽进行冷凝，得到硫酸溶液，实现热能的高效化利用，同时避免换热管低温受热面发生酸腐蚀；

4、翅片，其电连接设置于所述换热管上；靠近所述换热管的下壁面，在所述翅片上开设有凹槽；

5、活性金属块，其设置于所述凹槽内，所述活性金属块电连接于所述换热管与翅片的连接界面处；

6、在倾斜设置的所述换热管的最低端，沿换热管周向套设有活性金属环，所述的活性金属环通过导线与换热管连接，所述活性金属环与换热管之间设置有绝缘弹性垫片；

7、所述活性金属块与换热管和翅片形成电流回路，所述活性金属环与换热管形成电流回路，通过硫酸腐蚀所述活性金属块和活性金属环，降低换热管和翅片上的电位，从而减轻换热管和翅片的腐蚀。当活性金属块或活性金属环被腐蚀后产生电子，电子传递到被保护的换热管和翅片上，使换热管和翅片的壁面的电位处于腐蚀速率较低的电位区域，从而抑制了换热管和翅片上电子的流失，即可减缓或者防止换热管和翅片被腐蚀，从而进一步提升防腐蚀效果，延长使用寿命，保证锅炉的安全稳定运行。

8、作为一种优选的实施方式，所述换热管在箱体中呈“s”型排列，所述换热管倾斜设置，从而增加换热管对酸冷凝后形成硫酸液体的流动性，提高硫酸的收集能力。所述活性金属块与换热管和翅片形成回路，当活性金属块被腐蚀后产生电子，电子传递到被保护的换热管和翅片上，使换热管和翅片的壁面的电位高于周围环境，使腐蚀电位维持在腐蚀相对较弱的区域，保证换热管和翅片壁面处于钝化状态，从而避免了换热管和翅片上电子的流失，即可防止换热管和翅片被腐蚀，从而进一步提升防腐蚀效果，延长使用寿命，保证锅炉的安全稳定运行。

9、作为一种优选的实施方式，所述换热管包括若干个管程，相邻管程之间采用绝缘法兰连接，保证各管程之间独立性，精确确定各管程的换热管上的腐蚀电位信息，并通过各管程设置的活性金属调控换热管和翅片的腐蚀电位维持在腐蚀相对较弱的区域，钝化换热管和翅片的壁面，从而有效降低低温受热面的腐蚀速率。

10、作为一种优选的实施方式，每个管程的所述换热管上均设置有若干翅片，每个翅片对应位置的换热管上均设置有活性金属块，这样的设置可保证在换热管的很多位置都会存在双电极体系，各个位置的活性金属块、换热管和翅片均可以形成独立的回路，故当腐蚀发生时，活性金属块被腐蚀产生电子，电子传递到被保护的换热管和翅片上，使换热管和翅片的壁面的电位高于周围环境，即处于腐蚀速率较低的电位区域，从而高效抑制了各个位置的换热管和翅片上电子的流失，即可防止换热管和翅片被腐蚀，从而进一步提升防腐蚀效果。

11、作为一种优选的实施方式，靠近所述绝缘法兰处，在每个管程的低端上均设置有活性金属环，前一个换热管管程的最低端与下一个换热管管程的最高端都由绝缘法兰进行连接，故在靠近绝缘法兰的前一个换热管的外壁面周向套设活性金属环，即将活性金属环设置在酸液聚集的地方，所述活性金属环与换热管形成电流回路，当活性金属环被酸液腐蚀后产生电子，电子传递到被保护的换热管上，使换热管壁面的电位处于腐蚀速率较低的电位区域，从而抑制了换热管上电子的流失，即可减缓或者防止换热管被腐蚀，故设置活性金属环的目的在于通过牺牲活性金属环来保护换热管，从而实现换热管的高效防腐。

12、作为一种优选的实施方式，所述换热管上喷涂绝缘防腐涂层。

13、作为一种优选的实施方式，所述的活性金属块与换热管和翅片通过焊接连接，且在焊接点上喷有绝缘耐蚀涂层，以防止焊接点腐蚀发生断裂。

14、作为一种优选的实施方式，所述活性金属环和换热管通过不锈钢2507进行焊接，所述的活性金属环和换热管上均开设有小孔，用于插入不锈钢2507，在所述的不锈钢2507和活性金属环和换热管的焊点位置喷有绝缘防腐涂层，以防止焊点发生腐蚀断裂。

15、作为一种优选的实施方式，所述的不锈钢2507和活性金属环和换热管的焊点位置喷有绝缘防腐涂层，以防止焊点发生腐蚀断裂。

16、作为一种优选的实施方式，所述绝缘弹性垫片的材质包括但不限于聚四氟乙烯，由于换热管与活性金属块之间通过导线焊接连接，其稳固性不佳，绝缘垫片具有弹性，因此可起到稳固作用；绝缘弹性垫片的设置能够防止活性金属块与换热管的空隙直接有酸液进入，发生腐蚀，从而将换热管与活性金属块隔开。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1、本发明提供了一种电化学腐蚀自适应调控的翅片管换热器，包括箱体，所述箱体内倾斜设置有换热管，所述换热管采用空气或水冷凝的方式进行热量回收，实现热能的高效化利用，同时避免换热管低温受热面发生酸腐蚀，所述换热管上电连接设置有翅片，靠近所述换热管的下壁面，在所述翅片上开设有凹槽；所述凹槽内设置有活性金属块，所述活性金属块电连接于所述换热管与翅片的连接界面处，在倾斜设置的所述换热管的最低端沿换热管周向套设有所述活性金属环；通过活性金属块和活性金属环调控换热管和翅片上的电位信息，减轻换热管和翅片的腐蚀；所述活性金属块与换热管和翅片形成电流回路，所述活性金属环与换热管形成电流回路，当活性金属块或活性金属环被腐蚀后产生电子，电子传递到被保护的换热管和翅片上，使换热管和翅片的壁面的电位处于腐蚀速率较低的电位区域，从而抑制了换热管和翅片上电子的流失，即可减缓或者防止换热管和翅片被腐蚀，从而进一步提升防腐蚀效果，延长使用寿命，保证锅炉的安全稳定运行。

19、2、本发明采用牺牲材料法这一电化学防腐蚀的方式，根据换热管基材在不同温度与硫酸浓度溶液中的极化曲线计算需要消耗的牺牲材料大小，从而使腐蚀电位维持在腐蚀相对较弱的区域，保证换热管壁面处于钝化状态。