山西崇光冷凝供热设备有限公司

冷凝传热是指蒸气与温度低于其饱和温度的壁面接触时，将潜热传给壁面而自身冷凝的一种对流传热过程。工业上经常见到加热水蒸气再冷凝；在很多单元操作（如蒸馏、蒸发和制冷）中也有各种组分蒸气的冷凝。此外，化工生产中还有组分沸点差较大的混合蒸气的冷凝，在冷凝的同时还伴有可凝蒸气向冷凝壁面扩散的现象，故属于热质传递过程。

强化冷凝传热冷凝类型

蒸气在壁面上的冷凝有两种类型：①膜状冷凝。当冷凝液能润湿壁面时，在壁面上形成一层连续的液膜；蒸气在液膜表面冷凝。冷凝放出的潜热必须通过这层液膜才能传给壁面，因此液膜是冷凝传热的热阻所在。②滴状冷凝。若冷凝液不能润湿壁面，冷凝液以液滴形态附着在壁面上。当液滴增长到一定尺寸后，沿壁面滚落或滴下，露出无液滴的壁面，供继续冷凝。滴状冷凝时的传热分系数比膜状冷凝时大 5～10倍或更多。但在实际设备中，滴状冷凝不稳定,通常是膜状冷凝,所以冷凝传热设备一般按膜状冷凝设计。

强化冷凝传热影响因素

单一饱和蒸气冷凝时，汽相热阻（来自气相边界层）一般很小，往往忽略不考虑，传热系数取决于液膜厚度、液膜流动状况和冷凝液的物性。凡有利于减薄液膜厚度的因素，都会增强冷凝传热。例如冷凝液密度大、粘度小以及液膜流向与蒸气流向一致等，均能使液膜减薄，从而使传热分系数提高；而冷凝温度差的增大，冷壁表面不光滑，则会使液膜加厚，导致传热系数下降。

此外，影响冷凝传热的因素还有：①不凝性气体。当蒸气中存在不凝性气体时,即使只有1%，也会导致传热系数下降50%以上。蒸气中通常含有少量不凝气体，在冷凝过程中不凝性气体会逐渐积累。因此，冷凝器上须备有不凝气体的排放口，操作时定期排放，以保持良好的传热效果。②蒸气过热。当过热蒸气与温度低于饱和温度的壁面接触时，壁面上会有凝结液析出，形成一层液膜，液膜表面温度一般认为近似等于饱和温度，由于饱和温度低于过热蒸汽的主流温度，因此对主流蒸汽产生冷却作用，这部分热交换称为显热交换，可由常规对流换热关联式计算对流换热系数，但显热换热量相对于蒸汽凝结释放的潜热量一般很小，所以通常忽略之。过热蒸汽在流动过程中，一边降低温度，一边发生凝结，直到主流温度降低到饱和温度，此时温度不再变化，从这个位置开始，就是常规的饱和蒸汽冷凝段。

含汞炉气降温、汞冷凝和汞回收的过程。

1.影响汞蒸气冷凝效果的因素

冷凝温度是重要因素。将含汞炉气温度降到临界点时，可冷凝气体的蒸气压随之相应降低，开始凝结成液体。

除冷凝温度外，保持冷凝系统中适当的气流速度、高的汞蒸气浓度和合适的冷却速度，均有利于汞蒸气的凝结。

冷凝形成的小汞珠在冷凝管降落过程中和在水冷汞槽中流动时，由于表层薄膜的破裂而汇合集结成金属(活)汞。如烟气含汞量少、含烟尘量多时，灰尘常常成为汞蒸气凝结的晶核：以及在烟气流速较大、冷却很快的条件下冷凝，一般形成极细的金属汞珠，表面蒙上一层汞的氧化物或硫化物形成的牢固的薄膜。汞珠不易集结而进入沉降的矿尘、煤灰和碳粒中，生成汞臭。汞蒸气在冷凝过程中也会与烟气中的二氧化硫、三氧化硫气体作用，生成硫酸汞块和亚硫酸汞块进入汞炱，在不同的炉气成分和不同的冷却条件下，金属汞产出率波动在60%-90%内，其余10%-40%的汞呈汞炱形态产出。

2.工艺

汞矿石竖炉焙烧、汞精矿回转蒸馏炉焙烧和汞矿石回转窑焙烧炼汞所产含汞护气，都采用垂直型多级管状冷凝器冷凝。这种冷凝器一般用钢、铸铁或上釉陶瓷管作冷凝管，管径为250-400mm，冷凝面积根据需要确定。汞矿石竖护倍烧炼汞日处理1t汞矿石所濡的冷凝面积为2.7-4.5m2，小炉取上限，大炉取下限。为使汞微粒在冷凝管内有效沉集，管内含汞护气流度以4-6m/s为宜。中国在汞矿石流态化焙烧炼汞系统中，用文氏管冷凝系统取代庞大的管式冷凝器。含汞炉气先通过文氏管快速降低温度，使汞蒸气冷凝，除去炉气中大部分粉尘，粉尘进入沉淀他，凝结的大粒汞珠进入水封槽。被冷却的含汞炉气继而进入旋涡收汞器，使细粒汞珠、雾状汞变成较大的汞珠降落在水封槽中。含汞炉气再进入列管式水套冷凝器，继续降低温度以冷凝收集汞。含汞炉气最后引入淋洗塔，用循环水淋洗，进一步降低其含汞量。

3.冷凝器

要用高导热性、耐腐蚀性和不易形成汞齐的材料制造。钢铁的导热性较好，也不易与汞形成汞齐，但耐腐蚀性能较差。陶瓷的耐腐蚀性能较好，不易与汞形成汞齐，但导热性较差。镍铬不锈钢、钛材的性能都可满足要求 。

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