專利名稱：利用煙氣冷凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然氣鍋爐和燃?xì)庵比紮C、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)等天然氣利用設(shè)備回收利 用煙氣冷凝熱能的換熱裝置和冷凝式天然氣鍋爐或燃?xì)庵比紮C等冷凝式天然氣利用設(shè)備 用冷凝換熱器。特別涉及利用煙氣冷凝熱能的組合防腐體系換熱裝置，屬于傳熱傳質(zhì)強化 與金屬防腐技術(shù)與節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
普通天然氣鍋爐和直燃機及天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)等天然氣利用設(shè)備，排煙溫度均在 100°C以上，造成能源浪費和對環(huán)境的污染，其熱效率一般低于90%。在天然氣利用設(shè)備尾部增設(shè)煙氣冷凝換熱器，將排煙溫度降到煙氣露點溫度以 下，不僅可以利用排煙顯熱，還可利用天然氣燃燒時產(chǎn)生的大量水蒸氣凝結(jié)時放出的大量 潛熱，熱效率可提高10 20%，理論上，回收水蒸汽潛熱可提高熱效率11%。從而節(jié)約能 源，并減少有害氣體排放，同時凝結(jié)液會溶解吸收排煙中0))(』0)(、50)(等部分有害氣體，對煙 氣還有一定的凈化作用。因此，研究與開發(fā)煙氣冷凝熱能回收利用裝置，開發(fā)冷凝式天然氣 利用設(shè)備或?qū)⑵胀ㄌ烊粴饫迷O(shè)備系統(tǒng)改造為冷凝式系統(tǒng)，是高效利用天然氣、減少環(huán)境 污染最有效途徑。因此，研究開發(fā)煙氣冷凝換熱器或換熱裝置，成為熱科學(xué)和能源環(huán)境工程 領(lǐng)域熱點課題。由于水蒸汽凝結(jié)液溶解了煙氣中部分有害氣體，形成含有硝酸根、亞硝酸根、氯酸 根、硫酸根離子的具有較強酸性的腐蝕液，會對換熱器造成腐蝕，影響其使用壽命。同時，冷 凝式天然氣利用設(shè)備通常要求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、成本低。因而，冷凝換熱設(shè)備的防 腐技術(shù)與傳熱傳質(zhì)強化技術(shù)和集成技術(shù)，提高設(shè)備壽命周期、降低生產(chǎn)制造成本和碳排放， 成為開發(fā)冷凝式天然氣利用設(shè)備技術(shù)關(guān)鍵。目前，國際上冷凝換熱器或裝置主要采用如鑄鋁、鋁合金、鎳合金、不銹鋼及特氟 隆(Teflon)等材料作為換熱材料。此類換熱設(shè)備加工難度大、成本高、材料導(dǎo)熱能力差不 利于設(shè)備緊湊化。同時構(gòu)造理念單一，不能從設(shè)備各部分選材到表面處理進(jìn)行優(yōu)化、最大限 度提高性能和降低成本，使得目前此類產(chǎn)品從制造成本高、推廣應(yīng)用受到限制。換熱器腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕，換熱管是腐蝕防護(hù)的重點部位，其一旦穿孔將造 成漏水事故。針對這一特點，從材料和表面防護(hù)手段上進(jìn)行優(yōu)化組合，采取重點部位重點防 護(hù)的策略，選擇在冷凝液中電位稍高的材料作為冷凝管用材，電位較低的材料作為翅片或 者對換熱管進(jìn)行表面改性處理，以實現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)的功能；這對保證換熱裝置安全運行，最 大程度降低成本具有十分重要意義。綜合利用不同材料和涂鍍層物理化學(xué)性能中的耐腐蝕性、熱傳導(dǎo)性與力學(xué)性能和 經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)行優(yōu)化組合利用，是研發(fā)此類裝置設(shè)計理念上的更新，將使得此類產(chǎn)品實用性和 經(jīng)濟(jì)性得到根本改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對冷凝換熱器腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕和肋片面積大、消耗鍍層 材料多的特點以及重點部位重點防護(hù)的策略，從材料和表面防護(hù)上進(jìn)行優(yōu)化組合，提供一 套利用煙氣冷凝熱能的組合型防腐換熱裝置，即選擇在冷凝液中自腐蝕電位稍高的材料作 為肋片基管用材，自腐蝕電位較低的材料作為肋片，或者對肋片基管進(jìn)行表面改性處理，以 實現(xiàn)對肋片基管電化學(xué)保護(hù)的功能，在保證換熱裝置安全運行的前提下，最大限度地降低 產(chǎn)品的制造成本，從而進(jìn)一步提高該類產(chǎn)品的實用性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下利用煙氣冷凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置，其特征在于該利用煙氣冷 凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置含有三種不同組合的防腐換熱裝置，每種防腐換熱 裝置由肋片基管和與該肋片基管材質(zhì)和自腐蝕電位不同的肋片以及防腐涂鍍層構(gòu)成，且肋 片的自腐蝕電位低于肋片基管的自腐蝕電位，所述三種不同組合的防腐換熱裝置包括a.防腐換熱裝置的肋片基管采用紫銅管，肋片采用銅片或鋁合金片，在紫銅管的 表面先鍍一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合鍍層，然后再在肋片基管和肋片表面上 整體涂上一層有機涂層；b.防腐換熱裝置的肋片基管采用黃銅管，肋片采用鋁合金片，在黃銅管的表面先 鍍一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合鍍層，然后再在肋片基管和肋片表面上整體涂 上一層有機涂層。c.防腐換熱裝置的肋片基管采用白銅管，肋片采用黃銅片或鋁合金片，在肋片基 管和肋片表面上整體涂上一層有機涂層。本發(fā)明所述的有機涂層為氟樹脂、聚氨酯、氟碳樹脂或有機硅涂層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明針對冷凝換熱器腐 蝕主要為電化學(xué)腐蝕和肋片面積大、消耗鍍層材料多的特點以及重點部位重點防護(hù)的策 略，從材料和表面防護(hù)上進(jìn)行了優(yōu)化組合，即根據(jù)陰極保護(hù)和增強換熱原理及裝置的生產(chǎn) 制造條件與經(jīng)濟(jì)性要求的不同，將傳熱性能優(yōu)良、自腐蝕電位不同的材料和防腐涂鍍層進(jìn) 行優(yōu)化組合，構(gòu)建成可靠的防腐和高效換熱的組合型防腐換熱裝置。本發(fā)明充分發(fā)揮了不 同材質(zhì)和涂鍍層的耐腐蝕、傳熱與加工等突出的物理化學(xué)特性，使得該裝置具有加工制造 簡單、成本低、傳熱性能好和耐腐蝕等優(yōu)點，在保證換熱裝置安全運行的前提下，最大限度 地降低了產(chǎn)品的制造成本，從而進(jìn)一步提高了該類產(chǎn)品的實用性和經(jīng)濟(jì)性?？捎糜谌?xì)忮?爐和直燃機及天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)等天然氣利用設(shè)備的煙氣熱能回收，亦可用于冷凝式天然氣 鍋爐和燃?xì)庵比紮C、冷凝式天然氣熱水器/爐等冷凝式天然氣利用設(shè)備的冷凝換熱器。


圖1為本發(fā)明提供的利用煙氣冷凝熱能的組合防腐體系換熱裝置的整體結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提供的利用煙氣冷凝熱能的組合型防腐換熱裝置含有三種不同組合的防腐換熱裝置，每種防腐換熱裝置由肋片基管1和與該肋片基管材質(zhì)和自腐蝕電位不同的肋 片2以及防腐涂鍍層構(gòu)成，且肋片的自腐蝕電位低于肋片基管的自腐蝕電位，所述三種不 同組合的防腐換熱裝置包括a.第一種組合型肋片管式防腐換熱裝置防腐換熱裝置的肋片基管采用紫銅管， 肋片采用銅片或鋁合金片，在紫銅肋片管的表面上鍍有一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅 磷復(fù)合鍍層，然后再在肋片基管和肋片表面上整體涂上一層有機涂層。加工制造時，分別加 工制作紫銅肋片管和肋片，并對其表面進(jìn)行預(yù)處理(清除污垢)后，在紫銅肋片基管外表面 上鍍(化學(xué)鍍或電鍍)一層以鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合鍍層，然后與銅片或鋁 合金肋片制成肋片管式換熱器，最后在肋片管式換熱器的表面上涂一層有機涂層；有機涂 層通常采用氟樹脂、聚氨酯、氟碳樹脂或有機硅涂層。采用化學(xué)鍍時，一般是在常壓、溫度為80 90°C下鍍以鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài) 鎳銅磷化學(xué)復(fù)合鍍層，鍍液的組分及含量為NiS04 7H20 :40 57g/L，NaH2P04 H20 20 30g/L檸檬酸鈉35 45g/LCuS04 5H20 0. 5 1. 5g/LNH4Ac 30 40g/LNH4F 1 2g/LNa2Mo04 2H20 1 5mg/L ；所述鍍液的PH值控制為7 9。復(fù)合鍍層的厚度應(yīng)根據(jù)對產(chǎn)品要求的耐腐蝕年限確定鍍層厚度。b.第二種組合型肋片管式防腐換熱裝置防腐換熱裝置的肋片基管采用黃銅管， 肋片采用鋁合金片，在黃銅肋片基管的表面上鍍有一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù) 合鍍層，然后再在肋片基管和肋片的表面上整體涂一層有機涂層；其加工制造方法同第一 種。c.第三種組合型肋片管式防腐換熱裝置防腐換熱裝置的肋片基管采用白銅管， 肋片采用黃銅片或鋁合金片，在肋片基管和肋片表面上整體涂上一層有機涂層。加工制造 時，分別加工制作接與黃銅肋片或鋁合金肋片制成肋片管式換熱器，最后在肋片管式換熱 器的表面上涂一層有機涂層即可。有機涂層為氟樹脂、聚氨酯、氟碳樹脂或有機硅涂層。本發(fā)明的上述三種組合型肋片管式防腐換熱裝置，一是針對換熱器腐蝕主要為電 化學(xué)腐蝕這一特點和肋片面積大、消耗鍍層材料多的特點，二是采取重點部位重點防護(hù)的 技術(shù)方案，從選材和表面防護(hù)上進(jìn)行優(yōu)化組合，即選擇在冷凝液中自腐蝕電位稍高的材料 作為冷凝管用材，自腐蝕電位較低的材料作為肋片或者對換熱管進(jìn)行表面改性處理，以實 現(xiàn)對換熱管電化學(xué)保護(hù)的功能；這不僅對保證換熱裝置安全運行，且對最大程度簡化加工 工藝、節(jié)約材料和加工過程的能耗，降低產(chǎn)品成本，均具有十分重要意義。用戶還可根據(jù)對 初投資和性能的不同要求，選擇相應(yīng)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
利用煙氣冷凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置，其特征在于該組合型肋片管式防腐換熱裝置含有三種不同組合的防腐換熱裝置，每種防腐換熱裝置由肋片基管和與該肋片基管材質(zhì)和自腐蝕電位不同的肋片以及防腐涂鍍層構(gòu)成，且肋片的自腐蝕電位低于肋片基管的自腐蝕電位，所述三種不同組合的防腐換熱裝置包括a.防腐換熱裝置的肋片基管采用紫銅管，肋片采用銅片或鋁合金片，在紫銅管的表面先鍍一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合鍍層，然后再在肋片基管和肋片表面上整體涂上一層有機涂層；b.防腐換熱裝置的肋片基管采用黃銅管，肋片采用鋁合金片，在黃銅管的表面先鍍一層鉬酸鈉為添加劑的非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合鍍層，然后再在肋片基管和肋片表面上整體涂上一層有機涂層；c.防腐換熱裝置的肋片基管采用白銅管，肋片采用黃銅片或鋁合金片，在肋片基管和肋片上表面涂上一層有機涂層。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用煙氣冷凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置，其特征 在于所述的有機涂層為氟樹脂、聚氨酯、氟碳樹脂或有機硅涂層。
全文摘要
利用煙氣冷凝熱能的組合型肋片管式防腐換熱裝置，屬于金屬防腐與冷凝換熱技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對冷凝換熱器腐蝕主要為電化學(xué)腐蝕和肋片面積大、消耗鍍層材料多的特點，并根據(jù)陰極保護(hù)和增強換熱原理，從材料和表面防護(hù)上進(jìn)行了優(yōu)化組合，構(gòu)成三種組合防腐換熱裝置，其中一種是在紫銅肋片基管上鍍非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合層，肋片為銅片或鋁合金肋片，再整體涂一層有機涂層；第二種是黃銅肋片基管上鍍非晶態(tài)鎳銅磷復(fù)合層，肋片為鋁合金片，再整體涂一層有機涂層；第三種是白銅肋片基管，肋片為黃銅片或鋁合金片，整體涂一層有機涂層。本發(fā)明充分發(fā)揮了不同材質(zhì)和涂鍍層的突出優(yōu)點，使得裝置具有制造成本低、傳熱性能好和耐腐蝕等特點。
文檔編號F28D1/04GK101893391SQ20101022396
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者劉貴昌, 潘樹源, 王隨林 申請人:北京建筑工程學(xué)院;大連理工大學(xué)