1.本实用新型涉及一种烟气热交换器组件，特别是一种抗露点腐蚀的低温烟气热交换器组件。


背景技术：

2.现有的热交换器，如板式热交换器和管翅式热交换器，具有体积小，换热效率高，耐压性能好的特点，可应用于空间狭小环境的烟气热高效回收。
3.但当燃料含硫化合物时，烟气中会产生二氧化硫、三氧化硫等酸性气体。特别是三氧化硫容易和烟气中水蒸气结合，生成硫酸雾滴，凝结在换热器表面，产生严重的腐蚀——称为硫酸露点腐蚀，或简称露点腐蚀。民用或工业用燃气的烟气中，三氧化硫的含量不同，发生硫酸凝露、并且产生露点腐蚀的温度始于102℃-150℃及以下的温度区域，并且腐蚀的温度区域一直延续到大量水蒸气凝结的温度（对天然气而言大约58℃），此后因为大量水蒸气凝结产生水、将酸稀释到不具腐蚀性浓度（ph大于4）。硫酸在一定浓度、温度下，可严重腐蚀不锈钢。在硫酸凝露最初出现的区域，因为硫酸浓度最高，温度高，腐蚀最严重，可导致板式热交换器和管翅式热交换器穿孔、失效，换热设备使用寿命严重缩短。
4.即使燃料完全脱硫，避免硫酸露点腐蚀。但在燃烧的高温下，氧气和氮气可产生氮氧化物，其中部分为二氧化氮。二氧化氮遇水可产生硝酸。因此，烟气中氮氧化物和水蒸气可以产生硝酸凝露。硝酸凝露产生的腐蚀称为硝酸露点腐蚀。民用或工业用燃气的烟气中，氮氧化物产生露点腐蚀的温度一般在70℃左右，并且腐蚀区域一直延续到大量水蒸气凝结的温度（对天然气而言大约58℃），此后因为大量水蒸气凝结产生水将酸稀释到不具腐蚀性浓度（ph大于4）。由于硝酸可严重腐蚀铜等金属材料，而铜离子可促进不锈钢腐蚀。硝酸凝露对铜钎焊的不锈钢板式热交换器损害严重。
5.由于硫酸露点腐蚀发生的温度较高，要避免露点腐蚀，通常需要将排烟温度提高在180℃甚至更高，这样会大量浪费能源。硝酸露点腐蚀发生温度较低，在70℃左右，通常排烟温度超过此温度，不会引起重视。但如果需要将烟气中的水蒸气凝结为液态水，以便释放更多热量（对天然气而言，可多回收10%以上的来源），需要将烟气降温到30℃左右，硝酸露点腐蚀影响对烟气低品位能源的利用。
6.虽然可以采用直接用水喷淋烟气的直接接触式方式，回收烟气中低温余热，并且一般不至于腐蚀采用不锈钢等耐蚀材料制造的换热器。但由于水吸收了烟气中烟尘、硫氧化物、氮氧化物，导致水质改变，不能直接作为生活用热水。并且水中含有微量的酸性物质，会缓慢的腐蚀利用这些热水的设备，如：采暖的管路和散热片，热泵的蒸发器换热管等。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，能源利用率高，换热效率稳定的抗露点腐蚀的低温烟气热交换器组件。
8.本实用新型的技术方案是：一种抗露点腐蚀的低温烟气热交换器组件，包括换热
器本体和凝结水收集池，所述换热器本体的一端设有烟气入口通道，所述烟气入口通道上设有烟气进口，烟气入口通道内设有喷淋装置；所述换热器本体的另一端设有烟气出口通道；所述凝结水收集池的出水口经凝结水循环管连接喷淋装置。
9.进一步，所述凝结水收集池的预定高度设有凝结水溢流口，底部设有排污口；所述凝结水收集池的出水口连接凝结水循环管，凝结水循环管经循环泵连接喷淋装置。
10.进一步，所述凝结水收集池设于烟气出口通道内，凝结水收集池的后侧设有烟气出口。
11.进一步，所述喷淋装置的下方设有集水盘，集水盘的出口经回水管连接凝结水收集池。
12.进一步，所述换热器本体上设有冷水入口、热水出口和凝结水出口，所述凝结水出口与凝结水收集池连通。
13.进一步，所述喷淋装置包括喷淋管，喷淋管上设有至少一个喷嘴，所述凝结水循环管与喷淋管连通。
14.进一步，所述换热器本体、凝结水收集池、喷淋装置均采用不锈钢材质。
15.进一步，所述循环泵采用不锈钢或高分子耐酸材质。
16.进一步，所述换热器本体为板式或管翅式热交换器。
17.进一步，所述烟气出口通道内设于挡水组件。
18.进一步，所述换热器本体、烟气入口通道和烟气出口通道之间一体成型或者分开连接。
19.进一步，所述换热器本体与烟气入口通道、烟气出口通道之间采用焊接、法兰连接或高温密封胶胶结并压紧连接。
20.本实用新型的有益效果：一方面，能够利用烟气-凝结水循环，使得较高温度的烟气经喷淋装置会部分汽化，快速降低烟气温度，并且余下水雾会吸收其中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀；另一方面，能够充分利用烟气的热量，提高烟气的能源利用率，而且还可以通过烟气换热后形成的凝结水连续冲洗换热器本体积灰，确保换热效率稳定。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例2的结构示意图。
23.附图标识说明：
24.1.换热器本体；2.烟气入口通道；3.喷淋管；4.烟气出口通道；5.凝结水收集池；6.凝结水循环管；7.循环泵；8.集水盘；9.回水管；10.连接接口；11.冷水入口；12.热水出口；21.烟气进口；41.烟气出口；42.挡水组件；51.凝结水溢流口；52.排污口。
具体实施方式
25.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
26.实施例1
27.如图1所示：一种抗露点腐蚀的低温烟气热交换器组件，包括换热器本体1，所述换热器本体1的一端设有烟气入口通道2，所述烟气入口通道2上设有烟气进口21，烟气入口通道2内设有喷淋管3；换热器本体1的另一端设有烟气出口通道4，烟气出口通道内设有凝结水收集池5，凝结水收集池5的后侧设有烟气出口41。
28.上述方案具有以下优点：利用烟气-凝结水循环，较高温度的烟气经喷淋装置会部分汽化，快速降低烟气温度，并且余下水雾会吸收其中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀。未被汽化的烟气则进入换热器本体，与冷水进行热交换，充分利用烟气的热量，提高烟气的能源利用率。另外，本实施例将凝结水收集池设有烟气出口通道，喷淋装置设于烟气入口通道，能够提高烟气热交换器组件的结构紧凑性，减小占地面积。
29.再者，虽然在热烟气中喷水雾会降低烟气温度，相当于降低烟气预热品位，也降低了换热器本体中水的温差，可能影响换热器本体出热水的温度。但实际上，富含饱和水蒸气的烟气，在换热器本体中，遇冷会迅速凝结，水蒸气凝结的换热系数远高于烟气强制对流换热。因此，总体的换热能力反而加强，不会导致热水温度降低。大量水汽凝结水相当于微酸性的软化水，可以连续冲洗换热器本体积灰，确保换热效率稳定。
30.本实施例中，凝结水收集池5的预定高度设有凝结水溢流口51，底部设有排污口52；凝结水收集池5的出水口连接凝结水循环管6，凝结水循环管6经循环泵7连接喷淋管3，喷淋管3上设有多个喷嘴。在系统运行最初或者清洗排污后，凝结水收集池5可放入自来水便于循环，运行后，烟气产生足够的凝结水维持水位。由于烟气会不断地产生水，通过设置凝结水溢流口5，当凝结水收集池内的凝结水高于凝结水溢流口时，多余的凝结水会从凝结水溢流口中排出，从而防止凝结水收集池内的凝结水积存过满。当凝结水收集池内的水量较少且不需要使用时，可通过排污口52将剩余的凝结水排出。当水量少时可直接排放，也可收集利用（如冷却塔补水、厕所冲洗等），当水量大时，还可以加碱调节ph后排放。
31.本实施例中，喷淋管3的下方设有集水盘8，集水盘8的出口经回水管9连接凝结水收集池5。凝结水循环需要维持较大的流量，以确保水预热汽化后，有较多的水雾存在；通过设置集水盘8存水以及设置回水管9回水，能够使这些存水起到水封作用，避免烟气绕过换热器本体1。
32.本实施例中，换热器本体1的上部设有冷水入口11和热水出口12，下部设有凝结水出口，凝结水出口与凝结水收集池5连通。当换热器本体1内通入冷水后，与高温烟气进行热交换，冷水升温后变成热水，从热水出口12输出，高温烟气降温后，一部分变成低温烟气，从烟气出口通道输出；另一部分会形成凝结水，进入凝结水收集池。由于燃料燃烧时，其中的氢元素会产生大量的水蒸气，如16kg甲烷完全燃烧可产生36kg水，当烟气温度降低至58℃以下时，烟气会产生大量凝结水。因此，降温后的烟气会有一部分产生凝结水，另一部分则形成低温烟气。
33.本实施例中，烟气进口、集水盘、凝结水收集池、凝结水溢流口、排污口、凝结水循环管、回水管，这些部件均处于较高温度、湿度和微酸性环境下，因此，优选采用不锈钢材料制成。喷淋管也优选采用不锈钢材料，并且要具备较好的雾化性能。循环泵可以采用不锈钢耐酸泵或者高分子材料耐酸泵。
34.本实施例中，换热器本体为板式或管翅式热交换器，优选采用不锈钢材料。板式热交换器可以是焊接式或者可拆式板式热交换器。焊接式的板式热交换器可以是铜钎焊、不锈钢钎焊或镍钎焊；也可以是电阻焊，激光焊等非钎焊式焊接。管翅式热交换器的换热管和翅片间，可以是焊接式或者压接式。本实施例中，换热器本体、烟气入口通道2和烟气出口通道4为全新设计结构，从而形成全新的烟气热交换器组件。
35.本实施例的工作原理为：高温烟气经烟气进口21进入烟气入口通道2，并在烟气入口通道内受到喷淋管3的喷淋，使得烟气经喷淋后产生部分汽化，从而降低烟气温度，并且余下水雾会吸收烟气中的三氧化硫、二氧化硫和氮氧化物，成为非常稀薄的酸液，通常情况下，其ph在4左右，这样能够大幅度降低酸的浓度和温度，避免烟气产生的硫酸和硝酸两种露点腐蚀；汽化后的烟气变成凝结水，落至集水盘8中；未被汽化的烟气则进入换热器本体1中，与换热器本体1中的冷水进行热交换，冷水升温后变成热水，从热水出口12输出，而烟气降温后，一部分形成凝结水，进入凝结水收集池5中，而另一部分则形成低温烟气，从烟气出口通道4输出。其中，凝结水收集池5通过凝结水循环管6经循环泵7为喷淋管3输送凝结水，而集水盘8中的存水则会经回水管9输送至凝结水收集池5中，从而形成凝结水循环利用。
36.实施例2
37.如图2所示：与实施例1的区别在于，换热器本体1为现有已经在使用当中的板式换热器或管翅式热交换器，而并非是新产品。针对这种正在使用过程中的换热器本体1，由于其材料并不一定是采用不锈钢，也未设置喷淋装置和凝结水收集池，为了减小烟气对其的腐蚀，本实施例在换热器本体的两端分别设置烟气入口通道2和烟气出口通道4，即烟气入口通道2和烟气出口通道4的一端分别设置与原有烟道相连的连接接口10，另一端与换热器本体1连接，连接方式可以是焊接、法兰连接、高温密封胶胶结并压紧连接。
38.另外，烟气出口通道4内设于挡水组件42，挡水组件42设于凝结水收集池5的上方，挡水组件42用于阻挡从换热器本体1中随气流冲出的水滴，并使水滴汇聚进入凝结水收集池5。由于挡水组件42处在较高湿度和微酸性环境，宜采用不锈钢材料。