一种燃气锅炉用石墨冷凝器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种燃气锅炉用石墨冷凝器及其制备方法，燃气锅炉用石墨冷凝器安装于燃气锅炉烟囱前的烟道上，包括支撑装置和支撑定位于支撑装置上方的石墨冷凝装置，石墨冷凝装置包括至少一个石墨冷凝单元，石墨冷凝单元包括方形的石墨冷凝块、上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板，石墨冷凝块上设有多列上下贯通的烟气流通孔和前后贯通的循环水流通孔，且烟气流通孔和循环水流通孔不相贯；上盖板上设有烟气进口，下底板上设有烟气出口，前侧板下部设有循环水进口，后侧板上部设有循环水出口。本发明专利技术提供了一种换热效率高、能回收大量烟气余热的石墨冷凝器，由于材料的特性，彻底解决低温腐蚀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气锅炉用石墨冷凝器及其制备方法
本专利技术涉及一种燃气锅炉用烟气余热回收装置，具体涉及一种燃气锅炉用石墨冷凝器及其制备方法。
技术介绍
锅炉是一种高耗能的特种设备，其耗能总量占据我国的能源消耗举足轻重的部分，锅炉节能工作对于我国降低其能量消耗水平、提升企业的经济效益发挥着非常重要的意义。天然气的主要成分是甲烷（CH4），由于其有大量的氢元素，燃烧时与氧结合，会产生大量的水蒸汽，燃气（天然气）锅炉排烟中水蒸汽容积占近20%，把烟气冷凝下来，充分释放水蒸汽的潜热，具有重大的节能意义。燃气锅炉运行过程中，存在排烟温度过高现象（150~180℃），烟气物理显热和烟气中水蒸汽的汽化潜热排放到大气中，造成很大的能源浪费。目前燃气锅炉一般使用金属材料制备的余热回收装置，安装在锅炉尾部，比如使用钢制冷凝器回收烟气余热，但钢制冷凝器存在如下缺陷：（1）因烟气冷凝水呈弱酸性，因此钢制冷凝器存在腐蚀问题，且存在积灰、堵灰问题，使用寿命短；（2）钢铁材料导热系数相对较低，所以钢制冷凝器存在换热效率偏低的问题。为解决锅炉尾部烟气低温腐蚀问题，可以采用氟塑料制造列管换热装置，安装在锅炉尾部烟道中吸收过滤烟气余热，能定期用水冲洗受热面，解决了腐蚀问题，但是存在如下缺陷：（1）氟塑料传热系数低，是碳钢的1/20左右，因此装置尺寸和占地面积大，制造成本较高；（2）装置系统较复杂，一般不能实现锅炉烟气的冷凝。燃气锅炉烟气只要接触到低于露点温度的介质，就会冷凝成水，释放出大量的热量，其热量由两部分组成：1、物理显热：通过降低烟温来实现，经过测试，每降低烟温20~50℃，可提高锅炉热效率1~3%；2、汽化潜热：通过水蒸汽冷凝成水的相变来实现，回收的热能比物理显热更大。燃气锅炉在正常规范使用下，本身的热效率已经达到80%以上，如再通过改造锅炉本体来提高热效率将得不偿失，意义不是很大。通过采用烟气冷凝回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，可实现提高锅炉热效率10%左右，将是一种投入最低、收益最大的节能方式。基于上述理由，本专利技术提供了一种换热效率高、能回收大量烟气余热的石墨冷凝器，由于材料的特性，彻底解决低温腐蚀的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种燃气锅炉用石墨冷凝器及其制备方法，能将燃气锅炉排烟温度降至45℃以下，换热效率高，能回收大量烟气余热，彻底解决低温腐蚀的难题。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种燃气锅炉用石墨冷凝器，安装于燃气锅炉烟囱前的烟道上，包括支撑装置和支撑定位于支撑装置上方的石墨冷凝装置，其中，所述支撑装置包括方形的支撑板和设于支撑板的四角下方的四条支撑腿；所述石墨冷凝装置包括至少一个石墨冷凝单元，所述石墨冷凝单元包括方形的石墨冷凝块、上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板，所述上盖板、下底板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板相互连接形成一个封闭的腔体，所述石墨冷凝块上设有多列上下贯通的烟气流通孔和前后贯通的循环水流通孔，且所述烟气流通孔和循环水流通孔不相贯；所述上盖板上设有烟气进口，下底板上设有烟气出口，所述前侧板下部设有循环水进口，所述后侧板上部设有循环水出口；所述上封板和下封板分别固定于石墨冷凝块的上、下方，且上封板和下封板上对应烟气流通孔的位置设有烟气过孔；所述上封板和下封板的边缘分别与前、后、左、右侧板固定连接，所述下底板、下封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的进烟气腔，所述上盖板、上封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的出烟气腔；所述前封板和后封板分别固定于石墨冷凝块的前、后方，且所述前封板和后封板上对应于循环水流通孔的位置设有循环水过孔；所述前封板和后封板的边缘分别与左侧板、右侧板、上封板和下封板固定连接，所述前侧板、前封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的进循环水腔，所述后侧板、后封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的出循环水腔。其中，所述石墨冷凝装置包括多个上下设置并连接的石墨冷凝单元，位于上方的石墨冷凝单元的烟气出口与下方的石墨冷凝单元的烟气进口通过烟气管道相连，位于上方的石墨冷凝单元的循环水进口与下方的石墨冷凝单元的循环水出口通过循环水管道相连。进一步，每两列所述烟气流通孔之间设有一列循环水流通孔。优选的，每列所述烟气流通孔包括有两排孔。其中，与循环水接触的所述前侧板、前封板、后侧板、后封板、左侧板和右侧板的内侧面上涂覆有防腐树脂层。其中，所述前侧板上设有带盲板的观察口。其中，所述燃气锅炉用石墨冷凝器的侧方设有连通烟气进口和烟气出口的旁通烟道。本专利技术还提供一种上述的燃气锅炉用石墨冷凝器的制备方法，包括石墨冷凝块的制作方法，步骤如下：（1）将导热系数为116.3～183.7W/(m·K)、颗粒度≤2mm的不透性人造石墨块材机加工成方形的石墨块，表面检查、处理合格；（2）采用机械方式在石墨块上加工出上下贯穿的烟气流通孔、前后贯穿的循环水流通孔；（3）浸渍（3-1）清理石墨块表面的杂质、油污，并干燥处理；（3-2）将步骤（2）处理后的石墨块放在吊框内，装入浸渍釜中，然后将浸渍釜的釜盖盖紧；（3-3）对浸渍釜抽真空，真空度不低于-0.09MPa，时间不低于5小时；在继续抽真空的条件下，开启浸渍釜的阀门将树脂吸入浸渍釜中，树脂量应将石墨块浸没10~15cm为限，关闭阀门；（3-4）打开浸渍釜的空气阀，送入压缩空气，压力不低于0.9MPa、保持4小时以上，使树脂充分充满石墨块的孔隙；加压完毕后，开启阀门将树脂压回到储存罐内；打开排气阀，将压力降低，等树脂全部排空，打开浸渍釜的釜盖，取出石墨块凉干；（4）固化（4-1）将浸渍好并晾干的石墨块转入固化釜内，两块石墨块之间需隔开，防止固化后粘连，关闭固化釜的釜盖；（4-2）开启压缩机，向固化釜内送入压缩空气，气压保持0.8~1.0MPa，固化釜夹套内设有有机热载体，接通伴热电路加温，加温缓慢进行，升温每小时不超过20℃，加热结束，保持4小时以上恒温；固化处理时间不应低于10小时，固化温度为180~200℃；（4-3）恒温完毕，停止加热，排空固化釜内的压缩空气，打开固化釜的釜盖，使其自然冷却，至此完成一次浸渍与固化处理过程；（5）重复步骤（3）和步骤（4）多次，至处理后的石墨块增重率不小于14%，完成石墨冷凝块的制备。上述的燃气锅炉用石墨冷凝器的制备方法还包括如下步骤：（6）按图加工上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板，并在前侧板、前封板、后侧板、后封板、左侧板和右侧板的内侧面上涂覆防腐树脂层；（7）将石墨冷凝块、上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板进行组装，所述下底板、下封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的进烟气腔，所述上盖板、上封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的出烟气腔，所述前侧板、前封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的进循环水腔，所述后侧板、后封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的出循环水腔，完成一个石墨冷凝单元的制备；（8）将多个石墨冷凝单元上下设置并利用烟气管道将上方的石墨冷凝单元的烟气出口与下方的石墨冷凝单元的烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气锅炉用石墨冷凝器，安装于燃气锅炉烟囱前的烟道上，其特征在于，包括支撑装置和支撑定位于支撑装置上方的石墨冷凝装置，其中，所述支撑装置包括方形的支撑板和设于支撑板的四角下方的四条支撑腿；所述石墨冷凝装置包括至少一个石墨冷凝单元，所述石墨冷凝单元包括方形的石墨冷凝块、上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板，所述上盖板、下底板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板相互连接形成一个封闭的腔体，所述石墨冷凝块上设有多列上下贯通的烟气流通孔和前后贯通的循环水流通孔，且所述烟气流通孔和循环水流通孔不相贯；所述上盖板上设有烟气进口，下底板上设有烟气出口，所述前侧板下部设有循环水进口，所述后侧板上部设有循环水出口；所述上封板和下封板分别固定于石墨冷凝块的上、下方，且上封板和下封板上对应烟气流通孔的位置设有烟气过孔；所述上封板和下封板的边缘分别与前、后、左、右侧板固定连接，所述下底板、下封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的进烟气腔，所述上盖板、上封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的出烟气腔；所述前封板和后封板分别固定于石墨冷凝块的前、后方，且所述前封板和后封板上对应于循环水流通孔的位置设有循环水过孔；所述前封板和后封板的边缘分别与左侧板、右侧板、上封板和下封板固定连接，所述前侧板、前封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的进循环水腔，所述后侧板、后封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的出循环水腔。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气锅炉用石墨冷凝器，安装于燃气锅炉烟囱前的烟道上，其特征在于，包括支撑装置和支撑定位于支撑装置上方的石墨冷凝装置，其中，所述支撑装置包括方形的支撑板和设于支撑板的四角下方的四条支撑腿；所述石墨冷凝装置包括至少一个石墨冷凝单元，所述石墨冷凝单元包括方形的石墨冷凝块、上盖板、下底板、上封板、下封板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板、前封板和后封板，所述上盖板、下底板、左侧板、右侧板、前侧板、后侧板相互连接形成一个封闭的腔体，所述石墨冷凝块上设有多列上下贯通的烟气流通孔和前后贯通的循环水流通孔，且所述烟气流通孔和循环水流通孔不相贯；所述上盖板上设有烟气进口，下底板上设有烟气出口，所述前侧板下部设有循环水进口，所述后侧板上部设有循环水出口；所述上封板和下封板分别固定于石墨冷凝块的上、下方，且上封板和下封板上对应烟气流通孔的位置设有烟气过孔；所述上封板和下封板的边缘分别与前、后、左、右侧板固定连接，所述下底板、下封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的进烟气腔，所述上盖板、上封板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围设成封闭的出烟气腔；所述前封板和后封板分别固定于石墨冷凝块的前、后方，且所述前封板和后封板上对应于循环水流通孔的位置设有循环水过孔；所述前封板和后封板的边缘分别与左侧板、右侧板、上封板和下封板固定连接，所述前侧板、前封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的进循环水腔，所述后侧板、后封板、上封板、下封板、左侧板和右侧板围设成封闭的出循环水腔。2.根据权利要求1所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，所述石墨冷凝装置包括多个上下设置并连接的石墨冷凝单元，位于上方的石墨冷凝单元的烟气出口与下方的石墨冷凝单元的烟气进口通过烟气管道相连，位于上方的石墨冷凝单元的循环水进口与下方的石墨冷凝单元的循环水出口通过循环水管道相连。3.根据权利要求1所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，每两列所述烟气流通孔之间设有一列循环水流通孔。4.根据权利要求1或3所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，每列所述烟气流通孔包括有两排孔。5.根据权利要求1所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，与循环水接触的所述前侧板、前封板、后侧板、后封板、左侧板和右侧板的内侧面上涂覆有防腐树脂层。6.根据权利要求1所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，所述前侧板上设有带盲板的观察口。7.根据权利要求1所述的燃气锅炉用石墨冷凝器，其特征在于，所述燃气锅炉用石墨冷凝器的侧方设有连通烟气进口和烟气出口的旁通烟道。8.一种如权利要求1~7中任一项所述的燃气锅炉用石墨冷凝器的制备方法，其特征在于，包括石墨冷凝块的制作方法，步骤如下：（1）将导热系数为116.3～183.7W/(m·K)、颗粒度≤2mm的不透性人造石墨块材机加工成方形的石墨块，表面检查、处理合格；（2）采用机械方式在石墨块上加工出上下贯穿的烟气流通孔、前后贯穿的循环水流通孔；（3）浸渍（3-1）清理石墨块表面的杂质、油污，并干燥处理；（3-2）将步骤（2）处理后的石墨块放在吊框内，装入浸渍釜中，然后将浸渍釜的釜盖盖紧；（3-3）对浸渍釜抽真空，真空度不低于-0.09MPa，时间不低于5小时；在继续抽真空的条件下，开启浸渍釜的阀门将树脂吸入浸渍釜中，树脂量应将石墨块浸没10~15cm为限，关闭阀门；（3-4）打开浸渍釜的空气阀，送入压缩空气，压力不低于0.9MPa、保持4小时以上，使树脂充分充满石墨块的孔隙；加压完毕后，开启阀门将树脂压回到储存罐内；打开排气阀，将压力降低，等树脂全部排空，打开浸渍釜的釜盖，取出石墨块凉干；（4）固化（4-1）将浸渍好并晾干的石墨块转入固化釜内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾健，徐慎忠，狄晓东，俞翔，杨建生，石辉锋，张红雄，徐剑虹，胡军，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院，
类型：发明
国别省市：江苏,32