一种用于低温烟气余热回收的塑料换热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电厂锅炉和各种工业锅炉尾部低温烟气余热回收利用领域的塑料换热器。
【背景技术】
[0002]资料显示，截至2013年末，我国煤炭年消耗量达24.75亿吨标准煤，石油年消耗量达6.9亿吨标准煤，天然气年消耗量达2.175亿吨标准煤，化石能源消耗量占全国总能源消费比重的90.2%，庞大的能源消费量，使整个社会和自然环境承受着巨大的压力，同时，全球气候变化问题也已被提上各国政治议程，近年来有关全球各主要国家的碳排放问题已成为舆论的主要焦点，碳排放问题的实质即是能源消费量的问题。我国经济发展长期依赖能源的大量投入，迫于政治、经济、环境和社会的多重压力，在经济转型发展的新时期，节能减排是一项不可忽略的重要课题。
[0003]各行业的余(废)热总资源约占其燃料消耗总量的17% — 80%，其中容易回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，也就是说，易回收利用的余热资源约为燃料消耗总量10.2% — 48%。电厂余热占很大一部分比例，其他工矿企业余热主要集中在钢铁、石油、化工、建材等领域。回收余热节能的潜力是非常大的。
[0004]在火力发电厂锅炉或者其他工业锅炉中，烟气进入低温受热面后，其中的水蒸汽由于烟温降低或接触温度较低的受热面而发生凝结。烟气中水蒸汽开始凝结的温度为水露点。纯净的水蒸汽的露点决定于它在烟气中的分压力，水蒸汽的露点通常低达45-54°C。一般排烟在100°C以上，不易发生低温受热面结露。但是实际烟气中都会含有二氧化硫，其中一部分会进一步氧化为三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸气结合则成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为烟气的酸露点。它比水露点要高得多。由于传统的锅炉烟气管路通道多用金属材料制成，低温烟气在金属材料表面结露，形成酸液，沾灰结渣，腐蚀金属材料，堵塞烟气通道，影响烟气正常流动。
[0005]现有的换热器换热管束为了防止低温烟气的酸性腐蚀，多采用耐腐蚀材料的换热器，如ND钢、搪玻璃钢等，或在换热器的表面涂上防腐蚀材料，对换热器金属表面进行渗铝、渗铬处理。这些处理方法虽能有效减小低温烟气中金属材料的酸性腐蚀，但存在价格昂贵、导热系数很低、换热体巨大、以及结垢后人工清理时会造成外衬材料的破损并使内部金属管腐蚀的缺点。
[0006]现有一种用于低温烟气换热的塑料换热器可弥补以上缺点。塑料换热器的主要换热部件是由氟塑料制成，具有价格低、耐腐蚀等优点。然而，相对于金属材料，氟塑料的导热系数较低，为了确保有效换热，一般的塑料换热器采用薄管壁、小管径的氟塑料管束，显著减小氟塑料换热管束的热阻，提高传热系数。这种塑料换热器的缺点是氟塑料管由于管壁太薄，在烟气的冲刷下易发生抖动变形，严重影响换热器工作寿命及换热效果。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种用于低温烟气余热回收的塑料换热器，要解决传统的烟气换热器易发生低温腐蚀、沾灰结渣等问题，同时，克服了一般塑料换热器中，氟塑料管由于管壁太薄，在烟气冲刷作用下，易发生抖动变形，影响工作寿命和换热性能的缺点，提出一种既能防止换热器低温腐蚀，又能使氟塑料管束在烟气冲刷下保持原设计形态、不易发生抖动变形的塑料换热器。
[0008]本发明通过以下技术方案实现:
[0009]一种用于低温烟气余热回收的塑料换热器，包括外壳以及设置在外壳上端使外壳封闭的封头，在所述封头内设置有烟气隔板使封头被分隔形成低温烟气输入空腔和低温烟气输出空腔，在所述封头在所述低温烟气输入空腔侧壁上设置有低温烟气入口，在所述低温烟气输出空腔侧壁上设置有低温烟气出口，在所述封头下端设置有烟气出入口端板，在所述外壳靠近其底部一端设置有烟气转向端板，所述烟气入口端板与所述烟气转向端板之间形成冷凝水空腔，在所述冷凝水腔体内相对的两侧壁上由上向下间隔设置有折流板使冷凝水腔体内形成之字形水流通通道，在所述烟气出入口端板和烟气转向端板之间设置有依次贯穿烟气出入口端板、折流板和烟气转向端板的氟塑料管束，所述氟塑料管束上端分别与低温烟气输入空腔和低温烟气输出空腔相连接，在所述冷凝水腔体靠近烟气出入口端板一端侧壁上设置有冷凝水出口，在所述冷凝水腔体靠近烟气转向端板一端的侧壁上设置有冷凝水入口。
[0010]低温烟气通过低温烟气入口进入低温烟气输入空腔，通过与低温烟气输入空腔相连接的氟塑料管束输入到烟气转向端板下方的空腔内，通过与低温烟气输出空腔相连接的氟塑料管束输出到低温烟气输出空腔内，并从低温烟气出口输出；冷凝水通过冷凝水入口进入外壳内，在折流板的作用下，冷凝水在外壳内沿之字形轨迹从冷凝水出口输出，在冷凝水通过氟塑料管束外壁时，带走氟塑料管束外壁上的热量，从而使得从氟塑料管束通过的烟气的热量被带走，实现烟气降温。
[0011]本发明采用烟气走管程，冷凝水走壳程的布置方式，低温烟气自低温烟气入口进入壳内，通过烟气出入口端板，进入氟塑料管束，流过氟塑料管束后经烟气转向端板上的烟气转向通孔流出端流出后，再由烟气转向端板进入氟塑料管束，然后由烟气出入口端板流出，最后从低温烟气出口流出，完成烟气在管内的行程。冷凝水自冷凝水入口进入壳内，在壳内流经折流板，最后由冷凝水出口流出。
[0012]进一步地，为更好地实现本发明，在所述冷凝水腔体下部侧壁上设置有排污口。
[0013]进一步地，为更好地实现本发明，所述氟塑料管束由氟塑料制成的管材制成，所述管材的壁厚为0.5-2_，所述管材的直径为3-10_。
[0014]通过采用壁厚为0.5-2mm、直径为3_10mm的管材，可有效防止氟塑料管在烟气冲刷下抖动变形。本发明可以采用添加石墨的、具有较高导热系数的氟塑料制成的管材。添加石墨的、具有高导热系数的氟塑料制成，由于氟塑料管耐腐蚀、耐磨损的特性，可以将管子做的很细，从而获得极大的换热面积，所以氟塑料管束的换热面积通畅是常规金属管换热器的5-20倍，大幅提升换热能力。较一般的氟塑料管的壁厚更厚，可防止塑料管在烟气冲刷下抖动变形，降低换热器因管材抖动变形而损坏的可能性，减小后期维修成本，以及设备停运造成的其他损失。
[0015]进一步地，为更好地实现本发明，所述折流板为氟塑料制成。
[0016]所述折流板可以采用与氟塑料管束相同的材料制成，即添加石墨的、具有高导热系数的氟塑料制成，既起到折流板的作用，又充当强化传热的肋片。
[0017]进一步地，为更好地实现本发明，所述氟塑料管束贯穿所述折流板且通过热熔焊技术固定在所述折流板上。
[0018]利用现有的热熔焊技术，将折流板与氟塑料管束焊接在一起，一方面可减小管束的抖动变形，另一方面也可作为肋片，强化散热，二者均有利于提高经济效益本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0019](I)本发明采用氟塑料管束制成烟气流通管道，能够实现耐低温腐蚀的效果；通过采用烟气走管程，冷凝水走壳程的布置方式能够实现防积灰、防结垢、能够长期安全稳定高效运行的效果
[0020](2)本发明可广泛应用于电厂锅炉和各种工业锅炉尾部低温烟气余热回收，可提高能源整体利用效率；
[0021](3)本发明采用氟塑料换热管束替代金属管束，可有效防积灰、防结垢、防止低温腐蚀，从全生命周期角度看，采用本发明技术可降低成本。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施