專利名稱：一種煙氣冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱工設(shè)備，屬于燃油(氣)、燃含氫燃料設(shè)備的節(jié)能技術(shù) 領(lǐng)域，尤其是一種新型煙氣冷凝器。
背景技術(shù)：
燃油、燃氣鍋爐的排煙氣溫度較高， 一般都在15(TC以上，特別是蒸汽 鍋爐，許多超過200'C;燃氣熱水器排煙氣溫度為160 180°C;壁掛爐排煙 氣溫度為120。C左右。同時，油和燃氣中含有大量的氫元素，其中燃油中氫 含量約占燃料個成分的11 14%，燃氣中氫含量約占燃料成分的20%，天然氣 更高達25%,也存在其它含氫元素較多的燃料，它們?nèi)紵籍a(chǎn)生大量的水蒸 汽，使得煙氣攜帶大量的氣化潛熱。高溫?zé)煔獾闹苯优欧艠O大的浪費了寶貴 的清潔能源，同時增加了污染物排放，危害生態(tài)環(huán)境。為解決此類問題，提 出了煙氣熱能回收技術(shù)，即在煙道中設(shè)置換熱器，利用高溫?zé)煔饧訜崴蚩?氣，從而降低煙氣溫度，使煙氣中的水蒸氣冷凝釋放氣化潛熱，提高設(shè)備熱 效率。
目前，國內(nèi)一般采用翅片管或熱管作為換熱器，并用冷卻水進一步吸收 煙氣中的熱量。但是，煙氣中水蒸汽的露點較低， 一般在6(TC以下，要回收 這部分熱量必須克服傳熱溫差小的限制，而翅片管和熱管由于受熱面積和換 熱效率有限，只能將煙氣溫度降到8(TC左右，無法達到冷凝煙氣水蒸汽的效 果；同時，當(dāng)換熱器中水溫低于煙氣露點溫度時，將有冷凝現(xiàn)象，冷凝水呈 酸性(PH二4 5)及溶解有較多的氧氣及二氧化碳，而換熱器一般為金屬制品， 因此冷凝水對設(shè)備有明顯的腐蝕作用，如果煙氣中含有硫，腐蝕情況會更嚴(yán)重。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種有效降低煙 氣溫度，回收熱能，提高設(shè)備熱效率的新型煙氣冷凝器。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種煙氣冷凝器，包括外殼、換熱元件、煙氣進口、煙氣出口、冷卻水 進口和冷卻水出口；所述換熱元件為毛細管，其兩端分別與冷卻水進口和冷 卻水出口連接。毛細管可以增加換熱元件與煙氣的接觸面積，有效克服了傳 熱溫差小的限制，極大的提高了換熱效率。進一步，所述毛細管外徑等于或少于6mm，采用盤管式或管排式布置結(jié)構(gòu)。細小的毛細管可以在有限的空間內(nèi)布置成巨大的換熱面積，同時由于燃 燒排放的煙氣或水蒸汽或下述的噴淋水在管外沖刷毛細管的換熱系數(shù)與管子 的直徑成反比，所以細小的毛細管可以大大提高換熱系數(shù)。進一步，所述毛細管采用聚四氟乙烯材料制成。聚四氟乙烯具有極強的化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎不被任何化學(xué)藥品所侵蝕；另一方面，雖然聚四氟乙烯的 導(dǎo)熱系數(shù)小于鋼鐵等金屬材料，但可以通過減小管壁來降低熱阻。上述煙氣進口和煙氣出口橫向設(shè)于冷凝器兩端，換熱元件設(shè)于冷凝器里 中部。上述煙氣出口徑向設(shè)于冷凝器頂部，煙氣進口設(shè)于冷凝器側(cè)壁，換熱元 件位于煙氣進口下方。上述冷凝器設(shè)有噴霧裝置，其包括 一噴淋水箱，設(shè)于冷凝器底部，內(nèi) 置有換熱元件；若干個噴頭，設(shè)于冷凝器內(nèi)部且位于煙氣進口上方；連接管 道，連接噴淋水箱和噴頭形成噴淋水循環(huán)通道。噴霧裝置產(chǎn)生的噴霧可以將上升的煙氣溫度降到30 40°C,而噴霧則吸收煙氣熱量和水蒸氣冷凝的汽化 潛熱，被加熱成噴淋水，匯集到冷凝器下部的噴淋水箱，與毛細管中的冷卻 水做進一步的熱量交換。進一步，所述噴淋水箱設(shè)有水位監(jiān)控器，連接管道設(shè)有水泵和過濾器。 水位監(jiān)控器的作用在于監(jiān)控噴淋水箱中冷凝水的高度，保證水位穩(wěn)定；過濾 器的作用在于濾去噴淋水中參雜的灰分，防止磨損水泵，堵塞噴嘴。進一步，所述煙氣進口端設(shè)有除塵器，煙氣出口端設(shè)有氣水分離器。除 塵器可以濾去煙氣中含有的灰分，減少進入冷凝器內(nèi)部的灰分，保護聚四氟 乙烯毛細管；氣水分離器可以分離煙氣中的水分，只讓降溫后的氣體透過氣 水分離器從煙氣出口散開。上述冷凝器設(shè)有冷凝水排放裝置。上述外殼和連接管道采用耐腐蝕材料制成，或內(nèi)壁襯、涂抹防腐蝕材料。 由于冷凝水帶酸性及含有氧氣和二氧化碳等氣體，對金屬會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕 作用，采用耐腐蝕材料和內(nèi)壁襯、涂抹腐蝕材料可以有效防止酸性冷凝水的 侵蝕，延長設(shè)備的使用年限。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，擴大了換熱元件的受熱面積，可以進一步回收 熱能，更加有效的提高設(shè)備的熱效率，同時，采用聚四氟乙烯和防腐蝕材料， 可以有效的防止酸性冷凝水的侵蝕，避免冷凝器因腐蝕而過早損壞，延長了 設(shè)備的使用年限。為了能更清晰的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合


闡述本發(fā)明的具體實 施方式。

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的軸向剖視圖。圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖3的軸向剖視圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，本發(fā)明為一新型煙氣冷凝器，包括外殼l，外殼l采用玻 璃鋼材料制成，或內(nèi)腔襯、涂抹有防腐蝕材料。外殼l上設(shè)有煙氣進口 11、 煙氣出口 12、冷卻水進口 13和冷卻水出口 14。其中，煙氣進口 ll和煙氣出 口 12橫向設(shè)于外殼的兩端，冷卻水進口 13和冷卻水出口 14徑向設(shè)于外殼頂 部，且冷卻水進口 13和煙氣出口 12位于同一側(cè)，冷卻水出口 14和煙氣進口 ll位于同一側(cè)。冷卻水與煙氣成逆流布置。如圖2所示，冷凝器里中部設(shè)有換熱元件2，該換熱元件2為采用聚四 氟乙烯制成的盤管式毛細管，該毛細管外徑小于或等于6mm，其兩端分別與 冷卻水進口 13和冷卻水出口 14連接。采用聚四氟乙烯毛細管作為換熱元件 具有以下優(yōu)點(l)可以在冷凝器內(nèi)部有限的空間里布置成巨大的換熱面積， 有效克服傳熱溫差小的限制；(2)可提高換熱系數(shù)，由于毛細管的直徑非常 小，而煙氣或水蒸汽在管外沖刷管子的換熱系數(shù)與管子的直徑成反比，所以 可大大提高換熱系數(shù)；(3)管壁可做得比較薄，可克服導(dǎo)熱系數(shù)大的缺點；(4)聚四氟乙烯表面的粘著力比銅等金屬低，其表面冷凝的傳熱系數(shù)要比銅 等金屬高，有利于煙氣中水蒸汽的冷凝。煙氣進口 ll端設(shè)有除塵器，該除塵器可以濾去含灰煙氣中含有的灰分， 減少進去冷凝器的灰分含量，保護聚四氟乙烯盤管狀毛細管；煙氣出口 12 端設(shè)有氣水分離器3，該氣水分離器3可以分離煙氣中的水分，只讓氣體透過氣水分離器從煙氣出口散開；冷凝器的底部還設(shè)有冷凝水回收裝置4，該 冷凝水回收裝置設(shè)有冷凝水排水口 41。該冷凝器的使用過程如下所示燃油(氣)設(shè)備或其它燃燒設(shè)備產(chǎn)生的 含水蒸氣的煙氣從煙氣進口經(jīng)除塵器進入冷凝器內(nèi)腔，冷卻水從冷卻水進口 注入毛細管；冷卻水在毛細管內(nèi)流動，通過聚四氟乙烯毛細管管壁對含水蒸 氣的煙氣進行冷卻，使這些煙氣冷卻到露點以下；煙氣中的水蒸汽冷凝釋放 氣化潛熱變?yōu)槔淠?，熱量由冷卻水吸收，使冷卻水溫度提高并從冷卻水出 口流出，可對其進一步加以利用；冷凝水進入冷凝水回收裝置，并從排水口 排出；而降溫后的煙氣經(jīng)氣水分離器由煙氣出口散開。根據(jù)冷卻水的進口溫度范圍為20 30'C，可將煙氣溫度降到30 40'C以 下，另考慮煙氣中過量空氣系數(shù)的大小以及進入冷凝器的煙氣溫度，設(shè)備熱 效率可提高10%左右(以低位發(fā)熱量為輸入熱量計算)。實施例2如圖3所示，該實施例為本發(fā)明的另一實施方式。其中，煙氣出口 12 徑向設(shè)于外殼1頂部，煙氣進口 11設(shè)于外殼1側(cè)壁上，冷卻水進口 13和冷 卻水出口 14布置在下述噴霧裝置的噴淋水箱上，并且冷卻水進口 13設(shè)于冷 卻水出口14下方。冷卻水與噴淋水成逆流布置。如圖4所示，該冷凝器還設(shè)有噴霧裝置5，其包括一帶有水位監(jiān)控器 的噴淋水箱55，設(shè)于冷凝器底部，內(nèi)置有聚四氟乙烯制成的盤管式毛細管， 毛細管兩端分別與設(shè)于噴淋水箱上的冷卻水進口 13和冷卻水出口 14連接， 同時噴淋水箱內(nèi)的最低水位高于毛細管的頂端；若干個噴頭51，設(shè)于冷凝器 內(nèi)部且位于煙氣進口 ll上方；連接管道54，其上設(shè)有水泵52和過濾器53， 連接管道54連接噴淋水箱55、過濾器53、水泵52和噴頭51形成噴淋水循環(huán)通道。上述部件采用玻璃鋼材料或其他防腐蝕材料制成，或內(nèi)腔襯、涂抹 有防腐蝕材料。該實施例的其它實施方式與實施例1基本相同。該冷凝器的使用過程為燃油(氣)設(shè)備或其它燃燒設(shè)備產(chǎn)生的含水蒸 汽的煙氣從煙氣進口進入冷凝器內(nèi)腔，噴霧裝置啟動產(chǎn)生噴霧，噴霧與上升 的煙氣或水蒸汽接觸并使含水蒸汽的煙氣的溫度降到30 40°C，而噴霧則吸 收煙氣熱量和水蒸氣冷凝的汽化潛熱被加熱成噴淋水，加熱后的噴淋水聚集 在冷凝器底部的噴淋水箱中，與毛細管接觸；從冷卻水進口往毛細管注入冷卻水，冷卻水在毛細管內(nèi)流動并通過管壁吸收噴淋水的熱量，使噴淋水被冷卻到25 35°C;毛細管內(nèi)的冷卻水被加熱后從冷卻水出口流出并被進一步加 以利用，而噴淋水被冷卻后經(jīng)過濾器被水泵抽送到噴頭產(chǎn)生新的冷卻噴霧； 同時，降溫后的煙氣經(jīng)氣水分離器脫去水分，從煙氣出口散開。本發(fā)明并不局限于上述兩種實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變型 不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和 等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型。
權(quán)利要求
1、一種煙氣冷凝器，包括外殼、換熱元件、煙氣進口、煙氣出口、冷卻水進口和冷卻水出口，其特征在于所述換熱元件為毛細管，其兩端分別與冷卻水進口和冷卻水出口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述毛細管外徑等于或少于6mm，采用盤管式或管排式布置結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述毛細管采用聚四氟乙烯材料制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述煙氣進口和煙氣出口橫向設(shè)于冷凝器兩端，換熱元件設(shè)于冷凝器里中部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述煙氣出口 徑向設(shè)于冷凝器頂部，煙氣進口設(shè)于冷凝器側(cè)壁，換熱元件位于煙氣 進口下方。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述冷凝 器設(shè)有噴霧裝置，其包括-一噴淋水箱，設(shè)于冷凝器底部，內(nèi)置有換熱元件； ，若干個噴頭，設(shè)于冷凝器內(nèi)部且位于煙氣進口上方； 連接管道，連接噴淋水箱和噴頭形成噴淋水循環(huán)通道。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述噴淋水箱 設(shè)有水位監(jiān)控器，連接管道設(shè)有水泵和過濾器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述煙氣進口 端設(shè)有除塵器，煙氣出口端設(shè)有氣水分離器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述冷凝器設(shè) 有冷凝水排放裝置。10、根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種煙氣冷凝器，其特征在于所述外殼 和連接管道采用耐腐蝕材料制成，或內(nèi)壁襯、涂抹防腐蝕材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煙氣冷凝器，包括外殼、換熱元件、煙氣進口、煙氣出口、冷卻水進口和冷卻水出口；所述換熱元件為毛細管，其兩端分別與冷卻水進口和冷卻水出口連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，擴大了換熱元件的受熱面積，可以進一步回收熱能，更加有效的提高設(shè)備的熱效率，同時，采用聚四氟乙烯和防腐蝕材料，可以有效的防止酸性冷凝水的侵蝕，避免冷凝器因腐蝕而過早損壞，延長了設(shè)備的使用年限。
文檔編號F28C1/02GK101221021SQ20081002566
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日
發(fā)明者何嘉明, 成琳國 申請人:成琳國;何嘉明