换热装置及具有其的垃圾处理系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了换热装置及具有其的垃圾处理系统，换热装置包括：第一介质层，具有第一介质入口和换热后第一介质出口；第一换热壁，位于第一介质层的内围，第一换热壁的外壁与第一介质层相连；液态金属层，位于第一换热壁的内围，与第一换热壁的内壁相连，具有液态金属入口和换热后液态金属出口；第二换热壁，位于液态金属层的内围，第二换热壁的外壁与液态金属层相连；第二介质层，位于第二换热壁的内围，与第二换热壁的内壁相连，具有第二介质入口和换热后第二介质出口。该换热装置可在提高低温介质温度的同时避免与高温介质接触的换热壁壁面温度明显升高，解决了现有提高低温介质参数引起的与高温介质接触的换热壁壁面腐蚀的问题。

Heat exchanger and waste treatment system

【技术实现步骤摘要】
换热装置及具有其的垃圾处理系统
本专利技术属于防热损伤
，具体而言，本专利技术涉及换热装置及具有其的垃圾处理系统。
技术介绍
随着我国城镇化进程加快，生活垃圾处理需求缺口大。到2020年，内地常住人口城镇化率要达到60％，户籍人口城镇化率要达到45％左右，垃圾焚烧规模大约将达到62万吨/日，需要至少新增垃圾焚烧发电规模30万吨/日以上，相当于要新建300个1000吨/日的垃圾焚烧电厂。目前生活垃圾焚烧发电系统普遍采用的是中温中压蒸汽参数(400℃、4MPa)，随着技术进步及行业扶持政策的变化，生活垃圾焚烧发电经营单位逐渐尝试通过提高蒸汽参数的方式，提高发电量及全厂经济效益。生活垃圾成分复杂，其中含有的氯元素、碱金属元素燃烧后进入烟气或形成飞灰，引起锅炉受热面金属腐蚀，腐蚀速度与管壁温度密切相关，当蒸汽参数为400℃、4MPa时，使用高合金钢的受热面腐蚀不明显；当蒸汽温度由400℃提高至500℃时，对应的管壁温度范围为450℃至550℃，已经进入腐蚀速率快速升高的区域。国内采用中温次高压蒸汽参数(450℃、6.5MPa)的运行实践表明，在该蒸汽参数条件下，仅运行100天就发生受热面爆管，被迫停炉检修，影响正常生产。因此，要提高蒸汽温度，必须解决受热面换热管的腐蚀问题。现有技术中，有在垃圾焚烧炉受热面设防氯腐蚀双层结构合金涂层的工艺，其双层结构包括耐氯腐蚀底层和耐固体颗粒冲蚀面层，用活性燃烧高速燃气喷涂工艺制备双层结构涂层中的耐氯腐蚀底层，用超音速火焰喷涂工艺制备双层结构涂层中的耐固体颗粒冲蚀面层，解决垃圾焚烧炉受热面易被高温氯腐蚀和固体颗粒冲蚀造成的管壁减薄、爆管问题。该技术通过堆焊、激光熔覆、热喷涂等表面修饰方式，在垃圾焚烧余热锅炉水冷壁、过热器表面制造高合金涂层，以增强管壁的抗腐蚀性，在欧美国家使用效果良好，但在国内以高参数或次高参数运行的项目还较少，且运行时间短，使用金属表面修饰方式的防腐蚀效果还有待观察，同时由于垃圾燃料成分与欧美不同，导致烟气中腐蚀成分不同，加上涂层制作工艺水平、防腐蚀金属含量参差不齐等因素，有些项目实际使用效果不理想。也有在高温段布置密集销钉、敷设耐火浇注料的工艺，通过控制传热，把垃圾焚烧余热锅炉的蒸汽出口参数提高至高温高压，进而减少水冷壁及高温过热器的腐蚀、爆管。通过增加销钉、敷设耐火浇注料的方式，可以有效保护换热管免受腐蚀，但是浇注料传热系数不如金属，导致烟气与工质换热效率较低，烟道烟气出口温度较高，发电系统热效率较低。因此，现有生活垃圾焚烧发电系统中的防热损伤技术有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种换热装置及具有其的垃圾处理系统。采用本申请的换热装置可在提高低温介质温度的同时避免与高温介质接触的换热壁壁面温度明显升高，解决了现有提高低温介质参数引起的与高温介质接触的换热壁壁面腐蚀的问题，同时可使得与高温介质接触的换热壁不必使用昂贵的高合金抗腐蚀钢，有助于节省装置成本。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种换热装置，根据本专利技术的实施例，该换热装置包括：第一介质层，所述第一介质层具有第一介质入口和换热后第一介质出口；第一换热壁，所述第一换热壁位于所述第一介质层的内围，且所述第一换热壁的外壁与所述第一介质层相连；液态金属层，所述液态金属层位于所述第一换热壁的内围，且与所述第一换热壁的内壁相连，所述液态金属层具有液态金属入口和换热后液态金属出口；第二换热壁，所述第二换热壁位于所述液态金属层的内围，且所述第二换热壁的外壁与所述液态金属层相连；第二介质层，所述第二介质层位于所述第二换热壁的内围，且所述第二介质层与所述第二换热壁的内壁相连，所述第二介质层具有第二介质入口和换热后第二介质出口。根据本专利技术实施例的换热装置，通过在第一介质层和第二介质层之间增设液态金属层，并联合第一换热壁和第二换热壁，因液态金属层具有相对较高的换热能力，可显著降低高温介质与低温介质之间的传热热阻，即可将第一介质层和第二介质层中温度较高的介质的热量迅速传递至温度较低的介质。与现有的第一介质层与第二介质层之间只有一换热壁的换热方式相比，现有换热装置中高温介质和低温介质热阻大，且高温介质与换热壁之间的传热系数小，高温介质的热量传递给换热壁后低温介质不能及时将换热壁的热量带走，导致换热壁温度处于腐蚀速率较大的区域，容易造成减薄、爆管等问题；而本申请中的换热装置可以显著降低低温介质与换热壁、换热壁与高温介质的换热温差，且在与高温介质接触的换热壁的壁面温度相同的情况下，采用本申请中的换热装置能使低温介质的温度更高；而在低温介质温度相同的情况下，采用本申请中的换热装置能使与高温介质接触的换热壁的壁面温度更低，腐蚀速率更小。即采用本申请的换热装置可在提高低温介质温度的同时避免与高温介质接触的换热壁壁面温度明显升高，解决了现有提高低温介质参数引起的与高温介质接触的换热壁壁面腐蚀的问题，同时可使得与高温介质接触的换热壁不必使用昂贵的高合金抗腐蚀钢，有助于节省装置成本。另外，根据本专利技术上述实施例的换热装置还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述液态金属层中的液态金属的沸点不小于1000℃。在本专利技术的一些实施例中，所述液态金属为选自镓、铟、锡、铋、锌及其合金中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述第一介质层的内围包括多个所述第一换热壁，每个所述第一换热壁的内围从外向内均包括有所述液态金属层、所述第二换热壁、所述第二介质层。在本专利技术的一些实施例中，所述液态金属层的内围包括多个所述第二换热壁，每个所述第二换热壁的内围均设有所述第二介质层。在本专利技术的一些实施例中，所述第一换热壁和所述第二换热壁的厚度分别独立的为3-7mm。在本专利技术的一些实施例中，所述第一换热壁和所述第二换热壁的导热系数分别独立的为30-54W/(m·K)。在本专利技术的一些实施例中，所述第一介质层的温度为600-750℃，所述第二介质层的温度为20-500℃；或所述第一介质层的温度为20-500℃，所述第二介质层的温度为600-750℃。在本专利技术的一些实施例中，所述第二介质层的形状为圆柱形和/或四方体形。在本专利技术的一些实施例中，所述第一换热壁和所述第二换热壁的材质分别独立地选自锅炉用钢材20G、12Cr1MoVG、15CrMoG中的至少之一。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种垃圾处理系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括依次相连的焚烧炉、换热装置和发电单元，所述换热装置为上述换热装置。根据本专利技术实施例的垃圾处理系统，垃圾在焚烧炉焚烧可产生大量烟气，该烟气作为高温介质通入换热装置与低温介质水进行换热，水吸收烟气热量后变为高温蒸汽，该高温蒸汽可送至发电单元进行发电，进而提高系统的经济效益。因该换热装置可在提高低温介质蒸汽温度的同时避免与高温介质烟气接触的换热壁壁面温度明显升高，解决了现有提高低温介质蒸汽参数引起的与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热装置，其特征在于，包括：/n第一介质层，所述第一介质层具有第一介质入口和换热后第一介质出口；/n第一换热壁，所述第一换热壁位于所述第一介质层的内围，且所述第一换热壁的外壁与所述第一介质层相连；/n液态金属层，所述液态金属层位于所述第一换热壁的内围，且与所述第一换热壁的内壁相连，所述液态金属层具有液态金属入口和换热后液态金属出口；/n第二换热壁，所述第二换热壁位于所述液态金属层的内围，且所述第二换热壁的外壁与所述液态金属层相连；/n第二介质层，所述第二介质层位于所述第二换热壁的内围，且所述第二介质层与所述第二换热壁的内壁相连，所述第二介质层具有第二介质入口和换热后第二介质出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种换热装置，其特征在于，包括：
第一介质层，所述第一介质层具有第一介质入口和换热后第一介质出口；
第一换热壁，所述第一换热壁位于所述第一介质层的内围，且所述第一换热壁的外壁与所述第一介质层相连；
液态金属层，所述液态金属层位于所述第一换热壁的内围，且与所述第一换热壁的内壁相连，所述液态金属层具有液态金属入口和换热后液态金属出口；
第二换热壁，所述第二换热壁位于所述液态金属层的内围，且所述第二换热壁的外壁与所述液态金属层相连；
第二介质层，所述第二介质层位于所述第二换热壁的内围，且所述第二介质层与所述第二换热壁的内壁相连，所述第二介质层具有第二介质入口和换热后第二介质出口。


2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述液态金属层中的液态金属的沸点不小于1000℃；
任选的，所述液态金属为选自镓、铟、锡、铋、锌及其合金中的至少之一。


3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述第一介质层的内围包括多个所述第一换热壁，每个所述第一换热壁的内围从外向内均包括有所述液态金属层、所述第二换热壁、所述第二介质层。


4.根据权利要求1或3所述的换热装...

【专利技术属性】
技术研发人员：于超，徐建炎，鲍化坤，郝玉刚，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11