具有增强的耐腐蚀性的换热器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于在焚化厂(2)中加热流体(26)的换热器(32)，焚化厂(2)在操作中产生烟道气(34)，换热器包括至少一个换热器部件(40)，该换热器部件包括壁，该壁具有与流体(26)相接触的第一侧部(46)和与烟道气(34)相接触的第二侧部(48)，第二侧部(48)设置有保护性氧化物(50)，以用于保护换热器部件(40)免受由被携带或者包含在烟道气(34)中的腐蚀性化合物引起的腐蚀，其中保护性氧化物(50)包括α-Al2O3。还提供了一种用于形成氧化皮(50)的方法，该氧化皮用于保护换热器部件(40)免受由被携带或者包含在烟道气(34)中的腐蚀性化合物引起的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在焚化厂中加热流体的换热器。这种换热器包括至少一个换热器部件，所述换热器部件因设置在换热器部件上的氧化皮而具有增强的耐腐蚀性。
技术介绍
在焚化处理的领域中，用于将热量从烟道气传输到流体以加热流体的换热器是已知的。换热器的一种用途是加热来自锅炉的饱和蒸汽，以用于将饱和蒸汽转变成干蒸汽(也称作过热蒸汽)，所述干蒸汽更适于例如在发电过程中使用。干蒸汽例如用于驱动发电厂中的汽轮机。换热器通常包括大量的换热器部件，每个换热器部件均具有壁，所述壁的第一侧部与待加热的流体相接触，而壁的第二侧部与加热介质相接触，所述加热介质在焚化处理中通常是由焚化处理产生的烟道气。换热器部件可以是如板式换热器中的板，但是替代地也可以被成型为管，管壁的内侧部和外侧部限定换热器部件的第一侧部和第二侧部。为了在焚化厂中生产过热蒸汽以用于发电，换热器通常包括多个管状的单独换热器部件，所述管状的单独换热器部件也被称作过热器管，蒸汽顺次通过所述过热器管。换热器位于烟道气的通道中，使得换热器部件被烟道气加热，由此热量通过换热器部件的壁以加热位于换热器部件中的蒸汽。不同的焚化处理燃烧不同的燃料。普通的发电焚化厂燃烧废物。废物可以是家庭废物和/或其它类型的废物(诸如，工业废物等)。这种焚化厂也被称作废物发电焚化厂。一个与焚化厂中燃烧的废物的性质有关的问题是烟道气和/或携带在烟道气中的热烟灰包含有诸如氯的腐蚀性化合物，所述烟道气和/或携带在烟道气中的热烟灰或多或少取决于被燃烧的废物的确切性质。被携带在烟道气中的热烟灰凝结在换热器尤其是换热器部件或者过热器管的温度相对较低的表面上，并且在该表面上形成粘性涂覆层。存在于这个涂覆层中的氯具有高腐蚀性，并且导致换热器部件或者过热器管的金属材料严重腐蚀。腐蚀程度取决于换热器部件的温度。在使蒸汽过热时，通过蒸汽和换热器部件之间的传热，换热器部件的温度通常比蒸汽的温度高30－50℃。蒸汽的更高温度加速了腐蚀进程，因此，为了确保换热器部件的有效寿命，必须限制待过热蒸汽的温度。然而，尤其是对于汽轮机的效率取决于蒸汽温度的发电而言，这严重地限制了焚化厂的效率。在由主要含铁(Fe)的廉价钢制成的管用作用于使蒸汽过热的换热器部件的情况中，在过度腐蚀时的最大的蒸汽温度为大约400℃，并获得可接受的使用寿命。用于允许蒸汽温度升高的方法包括提供这样的管，所述管由涂覆有较昂贵合金(诸如，铬镍铁合金625)的廉价钢制成。铬镍铁合金625是镍基合金，当受热和受到腐蚀时，这种镍基合金在其表面上形成氧化铬的氧化皮。利用这种方法，蒸汽温度可以为大约440℃，而同时腐蚀速度和使用寿命与采用由廉价钢制成的管在400℃时可以获得的腐蚀速度和使用寿命一样。然而，为了将焚化厂的效率最大化，更高的蒸汽温度是理想的。从其它
已知了形成包括α-Al2O3的隔热层，见例如EP1908857A2，然而，隔热层阻止传热，因此不适合用来保护换热器部件免受腐蚀。从JP4028914A另外地已知了形成包括α-Al2O3的炉篦。然而，炉篦是水冷式的，因此当与换热器中用于使蒸汽过热的蒸汽温度相比时该炉篦仅承受低温。涉及涂覆层或者阻隔层的其它文献包括EP2143819A1、WO2011100019A1、EP1944551A1、EP659709A1和US5118647A。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有增强的耐腐蚀性的换热器。本专利技术的另一目的是提供一种换热器，所述换热器用于提高生产过热蒸汽的焚化厂的效率。本专利技术的又一目的是提供一种用于形成氧化皮的方法，所述氧化皮用于保护换热器部件免受由被携带或者包含在烟道气中的腐蚀性化合物引起的腐蚀。根据本专利技术的第一方面，上述目的中的至少一个或者将在以下描述中变得显而易见的其它目的中的至少一个由根据权利要求1所述的换热器来实现。也被称作α-三氧化二铝的α-Al2O3是一种氧化铝，这种氧化铝具有高耐腐蚀性。因此，这种保护性氧化物具有提高换热器的耐腐蚀性的作用。由于提高了耐腐蚀性，因而能够在更高温度条件下加热流体，从而允许在仍然保持换热器的可接受使用寿命的同时提高加热流体的效率。流体可以是适于被加热的任何流体。通常，流体是水或者蒸汽。对于诸如蒸汽的流体而言，根据本专利技术的第一方面的换热器可以在至少480℃以上的温度下使用且具有至少5年的使用寿命。还可以设想的是，能够以至少5年使用寿命使用高达600℃的蒸汽温度。焚化厂可以焚化诸如煤的燃料、其它矿物燃料、生物质、拆除木片、垃圾衍生燃料或废物。在本专利技术的上下文中，术语烟道气被理解为也包括由焚化燃料所产生的物质和颗粒。在产生烟道气的部位，即，在发生焚化的位置处，烟道气的温度可高达1100℃至1200℃。优选地，换热器部件由具有高导热系数的金属制成并且易于制备。腐蚀通常是热腐蚀。在从属权利要求2中限定了本专利技术的第一方面的优选实施例。优选地，蒸汽是饱和的，在高温条件下加热饱和蒸汽，在所述高温条件下，根据本专利技术的第一方面的换热器的增强的耐腐蚀性是有用的。在换热器的实施例中，其中，流体是蒸汽并且换热器是过热器，至少一个换热器部件优选是管，所述管也被称作过热器管。在从属权利要求3中限定了本专利技术的第一方面的优选实施例。氧化皮通常被理解为是氧化层。氧化皮的厚度达10μm并且主要包括α-Al2O3。更加优选地，氧化皮基本仅包括α-Al2O3。由于这增加了氧化皮的耐腐蚀性，所以是有利的。氧化皮优选是致密的。通过如在从属权利要求4中所限定的本专利技术的第一方面的优选实施例，提供了一种设置换热器部件的简单方式。当换热器部件是过热器管时，过热器管通常可以具有0.5英寸至3英寸(对应为12mm至77mm)的直径。这种换热器部件可以例如是管或者板。通过如在从属权利要求5中所限定的本专利技术的第一方面的优选实施例，可削减换热器部件的材料成本，这是因为基体材料能够是简单且廉价的易腐蚀钢，而仅仅相对更薄的涂覆层需要由前体材料制成。涂覆层的厚度仅需要足以避免在操作期间合金中的铝损耗并且足以允许形成氧化皮即可。这种换热器部件可以例如是管或者板。通过如在从属权利要求6中所限定的本专利技术的第一方面的优选实施例，提供了一种简单处理，所述简单处理不仅可以用于制备新换热部件，而且可以用于利用前体材料来改装现有的换热器部件以增强现...

【技术保护点】
一种换热器(32)，用于在焚化厂(2)中加热流体(26)，所述焚化厂(2)在操作中产生烟道气(34)，所述换热器包括至少一个换热器部件(40)，所述换热器部件包括壁，所述壁具有与所述流体(26)相接触的第一侧部(46)和与所述烟道气(34)相接触的第二侧部(48)，所述第二侧部(48)设置有保护性涂覆层(50)，以用于保护所述换热器部件(40)免受由被携带或者包含在所述烟道气(34)中的腐蚀性化合物引起的腐蚀，其特征在于，所述保护性氧化物(50)包括α‑Al2O3。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种换热器(32)，用于在焚化厂(2)中加热流体(26)，所
述焚化厂(2)在操作中产生烟道气(34)，所述换热器包括至少一个
换热器部件(40)，所述换热器部件包括壁，所述壁具有与所述流体(26)
相接触的第一侧部(46)和与所述烟道气(34)相接触的第二侧部(48)，
所述第二侧部(48)设置有保护性涂覆层(50)，以用于保护所述换热
器部件(40)免受由被携带或者包含在所述烟道气(34)中的腐蚀性
化合物引起的腐蚀，其特征在于，所述保护性氧化物(50)包括α-Al2O3。
2.根据权利要求1所述的换热器(32)，所述流体(26)是蒸汽，
并且所述换热器(32)是用于使所述蒸汽(26)过热的过热器(32)。
3.根据任一项前述权利要求所述的换热器(32)，所述保护性氧
化物(50)是氧化皮(50)。
4.根据权利要求3所述的换热器(32)，所述换热器部件(40)
由在氧化时形成所述氧化皮(50)的前体材料制成。
5.根据权利要求3所述的换热器(32)，所述换热器部件(40’)
包括基体材料(44’)，在氧化时形成所述氧化皮(50)的前体材料(54)
覆盖所述基体材料。
6.根据权利要求3所述的换热器(32)，通过焊接将所述前体材
料(54)覆盖在所述基体材料(44’)上。
7.根据权利要求3所述的换热器(32)，所述换热器部件(40”)
包括由外管(56)覆盖的内管(44”)，所述外管(56)由在氧化时形
成所述氧化皮(50)的前体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·米克尔森，
申请(专利权)人：巴威福龙股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK