分體式長壽高效相變換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力、冶金、化工、建材及節(jié)能環(huán)保等領域的余熱回收裝置，尤其涉及一種分體式長壽高效相變換熱器。
【背景技術】
[0002]在全球能源安全和氣候變暖形勢日益嚴峻的情況下，迫切要求實施高效、低污染和低排放的技術經濟模式。近年來，我國能源利用量大幅增加，盡管新能源技術開發(fā)使煤炭使用比例有所減低，但在未來相當長的一段時間內，以煤炭為主的能源結構不會發(fā)生根本性改變。以燃煤發(fā)電為例，我國2010年發(fā)電用煤量達到9.8億噸以上，煤電比例達到59%。據預測，2020年的發(fā)電用煤量將達到20億噸以上，煤電比例可達70%。S02、NOx和粉塵(如煙氣中的PM2.5細微顆粒物)等是大氣的主要污染物，2009年全國S02年排放總量達2214.4萬噸，NOx排放量居全球首位。我國S02排放量的90%、NOx的70%來自于燃煤，而其中50%又來自火電廠，在電力行業(yè)深化實施節(jié)能減排責任尤為重大。因此，在現有燃煤電站和發(fā)電工藝的基礎上進一步提高能源利用效率、減少污染物排放是實現國家節(jié)能減排總體目標的重要途徑之一。排煙熱損失是工業(yè)鍋爐各項熱損失中最大的一項，降低排煙溫度、回收煙氣余熱是提高鍋爐效率的最直接和最有效的途徑。我國燃煤產生的煙氣酸露點一般在90°C?110°C，為防止尾部換熱器受熱面的低溫露點腐蝕，燃煤鍋爐設計的排煙溫度在酸露點以上，一般維持在150°C甚至更高，造成了約8%?12%的鍋爐效率損失。對于水分含量或氫元素含量較高的燃煤，燃燒后煙氣的水蒸汽含量較高，若能將煙氣溫度大幅降低到酸露點以下，使其中一部水蒸汽凝結放熱，不僅能夠回收煙氣的物理顯熱，還能回收可觀的水蒸汽凝結熱(即凝結潛熱)。若將煙氣排放溫度降到100?60°C左右，鍋爐效率可在原有的基礎上提高3?8個百分點，折算得每度電節(jié)省標準煤2?3g，僅在電力行業(yè)內部若能獲得推廣，相當于節(jié)約燃煤約5000萬噸/年，S02排放量減少50萬噸/年。若能在冶金、化工、水泥、陶瓷及節(jié)能環(huán)保等領域也都獲得推廣，總體經濟效益和環(huán)保效益是相當可觀的。因此，大幅降低原有工業(yè)鍋爐和加熱爐的排煙溫度，深度回收煙氣余熱成為節(jié)能減排、深入發(fā)展的一個必然選擇。
[0003]但是，我國目前在發(fā)電、冶金、化工、水泥、陶瓷及節(jié)能環(huán)保等領域所使用的換熱器，若要深度回收余熱而將排煙溫度大幅降到遠低于露點溫度，必然導致?lián)Q熱器受熱面的低溫露點腐蝕和積灰堵塞，同時還存在冷流體與熱流體之間難以遠距離進行換熱、冷流體與熱流體之間竄漏等諸多缺陷。
【實用新型內容】
[0004]為解決現有技術所存在的缺陷，本實用新型提供一種分體式長壽高效相變換熱器，實現換熱器的排煙溫度遠低于露點溫度，深度回收煙氣的低溫余熱，并能有效防止受熱面的低溫露點腐蝕，不積灰堵塞，冷流體與熱流體之間進行遠距離換熱，冷流體與熱流體之間不發(fā)生竄漏。
[0005]本實用新型所提供的分體式長壽高效相變換熱器，其特征在于:包括吸熱管束、放熱管束和再生閥；所述吸熱管束包括若干吸熱端對流換熱管、以及兩端封閉的吸熱端上連通管和吸熱端下連通管；所述吸熱端對流換熱管的兩端分別與吸熱端上連通管、吸熱端下連通管的側壁連通連接；所述放熱管束包括若干放熱端對流換熱管、以及兩端封閉的放熱端上連通管和放熱端下連通管；所述放熱端對流換熱管的兩端分別與放熱端上連通管、放熱端下連通管的側壁連通連接；所述吸熱端上連通管通過蒸汽輸送管與所述放熱端上連通管連通；所述放熱端下連通管通過液體回流管與所述吸熱端下連通管連通；所述放熱端下連通管高于所述吸熱端上連通管；所述再生閥設置在所述放熱管束的上方，該再生閥與所述放熱端上連通管或放熱端下連通管連接。
[0006]吸熱管束與放熱管束組成一個相互連通的密閉區(qū)域，根據熱流體和冷流體的溫度、換熱量等參數，選用一定量的傳熱介質充入其中并形成高真空，然后將其密封，確保不漏入空氣。位于熱流體通道內的吸熱管束中的傳熱介質與煙氣進行一次相變換熱，傳熱介質由液相轉變?yōu)闅庀?，吸收大量的汽化潛熱，并通過蒸汽輸送管送至位于冷流體通道內的放熱管束，與冷流體進行二次相變換熱，傳熱介質由氣相轉變?yōu)橐合?，放出大量的凝結潛熱，再經液體回流管回流到吸熱管束內，完成兩次高效相變換熱，并無限重復如此循環(huán)。再生閥可實現換熱器運行時在線再生，也可在換熱器運行數年后因不凝性氣體的產生而導致?lián)Q熱效率降低時，及時在線排放不凝性氣體，提升換熱效率。由于吸熱管束與放熱管束分別設置在熱流體流通通道和冷流體流通通道中，吸熱管束與放熱管束通過蒸汽輸送管、液體回流管連接，實現冷流體與熱流體之間進行遠距離換熱，冷流體與熱流體之間不發(fā)生竄漏。
[0007]優(yōu)選地，所述放熱端下連通管位于所述吸熱端上連通管的正上方或斜上方，具體可由生產現場原有冷、熱流體的管道布置來確定。
[0008]為了深度回收煙氣的低溫余熱，將換熱器的排煙溫度降低到遠低于露點溫度(約100?60°C左右)，為了能防止換熱面的低溫露點腐蝕，必須在吸熱管束的外表面涂敷含有金屬納米粒子的柔性金屬防腐涂層，該涂層是在具有穩(wěn)定的耐酸、堿性能的防腐料中，運用流態(tài)化粉碎動力學原理，加入具有抗腐蝕性能的金屬納米粒子T1、Cu、Co、Mg、Mo，顯著提高該涂層的導熱性、柔韌性、耐磨性、耐蝕性及抗結垢性等多種特殊功能，延長使用壽命。
[0009]為增大換熱面積，增強換熱效果，所述吸熱端對流換熱管、放熱端對流換熱管上焊接有翅片。所述吸熱端對流換熱管、放熱端對流換熱管也可直接采用高頻焊螺旋翅片管。
[0010]為了防止換熱器灰堵，在吸熱管束和放熱管束各自所處的箱體內，通過控制熱流體、冷流體的最佳流速，達到自清灰的目的；由于涂敷在吸熱管束外表面的柔性金屬防腐涂層的表面光滑，本身就具有良好的抗結垢性能，再結合布置一定的清灰器，增強清灰效果。在吸熱端上連通管、吸熱端下連通管、放熱端上連通管、放熱端下連通管的下部設置灰斗，進行定期清灰排污，實現換熱器不腐蝕、不灰堵，進行長周期安全運行。
[0011]本實用新型與現有技術相比，具有如下優(yōu)點:由于換熱器的排煙溫度遠低于露點溫度(100?60°C左右)，能深度回收煙氣的低溫余熱，提高3%?8%的爐效率；由于在吸熱管束的外表面涂敷柔性金屬防腐涂層，能有效防止受熱面的低溫露點腐蝕；根據生產現場原有冷流體、熱流體的管道布置來設置放熱端下連通管和吸熱端上連通管，放熱端下連通管位于吸熱端上連通管的正上方或斜上方，放熱管束的放熱端下連通管高于吸熱管束的吸熱端上連通管，實現換熱器內的傳熱介質進行自然循環(huán)換熱，無需泵維持；在放熱管束的上方所設置的再生閥，可實現換熱器運行時在線再生，也可在換熱器運行數年后因不凝性氣體的