翅片式双相钢热管换热器及其应用的烟气脱硫设备

摘要

本发明公开了一种翅片式双相钢热管换热器及其应用的烟气脱硫设备属于热交换设备，特别是使用热管技术的翅片式换热设备。该翅片式双相钢热管换热器，包括换热器外壳、外壳内装有垂直安装的换热管，其结构是：所述的换热管为热管周边装有对称的矩形翅片的翅片式热管换热管，换热管上下端分别固定在换热器顶板和底板上，纵横排列的换热管在与烟气流动的垂直方向上分成热管组，各热管组之间设有检查通道，换热器垂直方向的中部设有换热器隔板，隔板下方为与原烟气烟道相连的换热器的吸热区，隔板上方为与净烟气烟道相连的换热器的散热区。设备具有简单、工作可靠、维修量小、重量轻、寿命长的优点。其广应用经济效益和环境效益。

说明书

技术领域

本发明属于热交换设备，特别是使用热管技术的翅片式换热设备。

背景技术

目前我国烧结机排出的烟气温度大都在150℃左右，经脱硫后的净 烟气温度在55℃-65℃之间，原烟气与净烟气温度降是靠在脱硫塔内用碳 酸钙(CaCO₃)浆液进行洗涤，烟气中的二氧化硫(SO₂)在碳酸钙、水、 氧的反应中生成二水硫酸钙(CaSO₄·H₂O)。而水在洗涤烟气过程中被高 温烟气气化变成水蒸汽。水蒸汽的潜热带走烟气中的热量，使烟气温度 下降，要想节省耗水量，就必须降低进塔前的烟气温度，引进国外的技 术都是采用回转式换热器(GGH)，GGH是目前国内大型脱硫设施主要的 设备。随着使用时间的增加，GGH存在的问题逐渐凸显出来，主要问题 就是耗电多、造价高、结垢、堵塞、维修量大，造成整个脱硫系统可靠 性差，回转式换热器由于结构的问题大多数都存在未处理的烟气漏入已 脱硫的烟气中，这种泄漏率通常可达到5％，因此会降低脱硫总SO₂脱除 效率。所以在近几年的国内脱硫工程中有相当一部分去除了GGH。去除 GGH后，虽然系统故障率少了，但由于进脱硫塔的烟气温度提高造成耗 水量增加，脱硫烟气呈现出大量的白色蒸汽，形成可见的烟羽，长达几 十米到上百米，同时由于脱硫后的烟气温度低且湿度大处于饱和状态， 由于烟气易于冷凝结露并产生腐蚀性液体，对烟道、烟囱产生腐蚀。

发明内容

为了克服现有的回转式换热器耗电多、泄漏率高、维修量大的不足， 本发明的目的是提供一种翅片式双相钢热管换热器，本发明的另一个目 的是提供一种应用翅片式双相钢热管换热器的烟气脱硫设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种翅片式双相钢热 管换热器，包括换热器外壳、外壳内装有垂直安装的换热管，其结构是： 所述的换热管为热管周边装有对称的矩形翅片的翅片式热管换热管，换 热管上下端分别固定在换热器顶板和底板上，纵横排列的换热管在与烟 气流动的垂直方向上分成热管组，各热管组之间设有检查通道，换热器 垂直方向的中部设有换热器隔板，隔板下方为与原烟气烟道相连的换热 器的吸热区，隔板上方为与净烟气烟道相连的换热器的散热区。

所述的换热器底板上设有圆筒形的热管固定座，热管可以插接到热 管固定座内，所述的换热器隔板和换热器顶板上均设有换热管安装孔， 焊接在热管上的隔板盖板由螺栓固定在换热器隔板上，带有热管固定帽 的顶板盖板由螺栓固定在换热器顶板上，换热器顶板上的换热管安装孔 形状与隔板盖板相同，隔板盖板可从该安装孔通过。

所述的热管由两种不同材料的无缝钢管焊接而成，换热器隔板下方 为普通无缝钢管，换热器隔板上方为ND钢无缝钢管，翅片采用ND钢。

所述的换热器内壁和中间隔板采用乙烯基脂玻璃鳞片防腐。

一种应用翅片式双相钢热管换热器的烟气脱硫设备，其结构是：换 热器的吸热区的烟气进口经风机与装有烟道挡板门B的原烟气烟道相 连，其烟气出口与脱硫塔进口烟道相通，换热器的散热区进口与脱硫塔 出口烟道相通，其出口经装有烟道挡板门A的净烟气烟道与烟囱相连。

所述的换热器的吸热区的进口的原烟气温度为150℃出口的原烟气 温度为110--115℃。所述的换热器的散热区进口的净烟气温度为55℃ -65℃，出口的净烟气温度为约80℃。

目前我国烧结机排除的烟气温度大都在150℃左右，经脱硫后的净 烟气温度在55℃-65℃之间，且湿度大处于饱和状态，由于烟气易于冷 凝结露并产生腐蚀性液体，对烟道、烟囱产生腐蚀。本发明公开的翅片 式双相钢热管换热器从原烟气取热加热净烟气，换热器的吸热区可以吸 收原烟气中的热量使其从150℃降到110-115℃，由于降低了脱硫吸收塔 的进气温度，从而减少了的脱硫塔的蒸发水量，某钢铁公司360m³烧结 机项目，脱硫系统中加装换热器后，每天节约自来水约435m³，每年节 水约15.66万m³。换热器的散热区对脱硫后的净烟气加热，可将脱硫后 烟气温度由55℃-65℃提高到约80℃，可以减少烟气因冷凝结露产生的 腐蚀性液体。

同时由于加热了净烟气，使烟囱抽力提高，系统阻力减少，烟气流 速和烟气抬升高度增加，烟气扩散效果好，提高了环保要求。

本发明比传统的GGH阻力小，设备阻力设计500Pa，最高700Pa， 而GGH的设计阻力为1432Pa。减少阻力实际就是减少了增压风机电机 功率，某钢铁公司360m³烧结机210万立方米/小时烟气量计算，装本发 明比GGH阻力减少832.5Pa，节省电耗量674.5kw/h，每年节电582.7 万kw/h。

本发明比GGH造价低。以某钢铁公司360m³烧结机为例，烟气量 210万立方米/小时，当换热量相同时，本发明制做费用为722.2万元/台， 而回转式GGH制做费用为1700万元/台，降低造价977.8万元/台。

本发明密封性好，保证系统的脱硫效率。原烟气与净烟气之间采用 隔板隔开，隔板通过热管的节点采用螺帽锁紧，密封可靠。因此原烟气 和净烟气之间可以达到零泄漏。每根热管也是一个整体密封体，长期使 用后如出现管壁磨损、腐蚀穿孔现象时，也只是减少了换热量，冷热烟 气不会串通，保证了所有烟气都经脱硫塔脱硫后排出。

本发明采用的热管换热器无需外部提供动力，传送导热介质靠管内 工作液蒸发与凝结完成两端的热传递。在正常工作时管内具有1.3× 10³Pa的负压，里面充以适量的工作液体，是一个全封闭热元件，具有结 构简单、工作可靠、维修量小、重量轻、寿命长的优点。如果有个别热 管失效有问题，可以抽出单根热管时行维修。

本发明使用的热管采用两种不同材质的的无缝钢管制作既保证了 设备的耐腐蚀性能又降低了设备造价，有利于本技术的推广应用。

本发明的有益效果是翅片式双相钢热管换热器从原烟气取热加热 净烟气，可以降低脱硫吸收塔的进气温度，可减少脱硫塔的蒸发水量， 对脱硫后的净烟气加热，提高脱硫后烟气温度可以减少烟气因冷凝结露 产生的腐蚀性液体，使烟囱抽力提高，系统阻力减少，烟气流速和烟气 抬升高度增加，烟气扩散效果好，提高了环保要求。设备具有结构简单、 工作可靠、维修量小、重量轻、寿命长的优点

附图说明

图1为本发明的脱硫设备示意图，

图2为翅片式热管换热管在换热器中的安装示意图，

图3为图2的A-A向局部视图，

图4为图1中换热器的热管布局图。

图中，1.烟道挡板门A，2.净烟气烟道，3.原烟气烟道，4.烟道挡 板门B，5.风机，6.换热器，61.热管组，62.检查通道，63.换热器顶板， 64.顶板盖板，65.翅片式热管换热管，651.热管，652.翅片，66.换热器隔 板，67.隔板盖板，68.换热器底板，69.热管固定座，7.脱硫塔吸收出口烟 道，8.脱硫吸收塔进口烟道，9.脱硫吸收塔。

具体实施方式

本发明的具体实施方式是，如图所示：

实施例1，一种翅片式双相钢热管换热器，包括换热器外壳、外壳 内装有垂直安装的换热管，其结构是：所述的换热管为热管651周边装 有对称的矩形翅片652的翅片式热管换热管65，换热管上下端分别固定 在换热器顶板63和换热器底板68上，纵横排列的换热管在与烟气流动 的垂直方向上分成热管组61，各热管组之间设有检查通道62，换热器垂 直方向的中部设有换热器隔板66，隔板下方为与原烟气烟道3相连的换 热器的吸热区，隔板上方为与净烟气烟道2相连的换热器的散热区。

实施例2，一种翅片式双相钢热管换热器，包括换热器外壳、外壳 内装有垂直安装的换热管，其结构是：所述的换热管为热管651周边装 有对称的矩形翅片652的翅片式热管换热管65，换热管上下端分别固定 在换热器顶板63和换热器底板68上，换热器垂直方向的中部设有换热 器隔板66，隔板下方为与原烟气烟道3相连的换热器的吸热区，隔板上 方为与净烟气烟道2相连的换热器的散热区。换热器底板上设有圆筒形 的热管固定座69，热管可以插接到热管固定座内，所述的换热器隔板和 换热器顶板上均设有换热管安装孔，焊接在热管上的隔板盖板68由螺栓 固定在换热器隔板上，带有热管固定帽的顶板盖板64由螺栓固定在换热 器顶板上，换热器顶板上的换热管安装孔形状与隔板盖板相同，隔板盖 板可从该安装孔通过。所述的热管由两种不同材料无缝钢管焊接而成， 换热器隔板下方为普通无缝钢管，例如用D51X4锅炉用无缝钢管，钢号 为20#GB5310-1995，换热器隔板上方用耐硫酸低温露点腐蚀无缝钢管， 钢号为09crcusb(ND)GB-1998/H4，翅片采用ND钢。换热器内壁和中间 隔板采用乙烯基脂玻璃鳞片防腐。换热管采用纵横排列，横向30根，纵 向48根，在与烟气流动的垂直方向上分成热管组61，每八根为一组， 各热管组之间设有5个检查通道62，烟气流速14米/秒，按最大烟气量 设计，在这个流速下，翅片表面具有自清灰能力，不会产生堵灰现象。 如果烧结机烟气量不稳定，烟气流速降低的情况，在换热器内就有可能 产生积灰现象，如果产生积灰可以定期通过检查通道人工清灰。

实施例3，一种应用翅片式双相钢热管换热器6的烟气脱硫设备， 其结构是：换热器的吸热区的烟气进口经风机5与装有烟道挡板门B4 的原烟气烟道3相连，其烟气出口与脱硫吸收塔进口烟道8相通，换热 器的散热区进口与脱硫吸收塔9的脱硫吸收塔出口烟道7相通，其出口 经装有烟道挡板门A1的净烟气烟道2与烟囱相连。换热器内壁和中间 隔板、钢烟道采用乙烯基脂玻璃鳞片防腐，混凝土烟道、烟囱采用OM 型烟囱耐酸防腐涂料进行防腐。