CN108333099A - 一种酸灰耦合实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸灰耦合实验台，解决了现有技术中缺少对换热管积灰的影响因素进行定量研究的方法和设备的问题，其技术方案为：包括换热管、箱体、滑轨和支架，所述的箱体的底部设有支架，所述的箱体的一侧设有滑轨，所述的换热管水平放置于滑轨上，通过移动滑轨使换热管进入箱体内部；所述的箱体包括上盖、箱体主体和下盖，所述的上盖上设有加灰口和与加灰口连通的泄压阀；所述的箱体主体内设有加热装置和第一测温装置，所述的箱体主体的一侧设有可***换热管的通孔，所述的下盖上设有轴流风机、驱动装置和加液槽。
Description
技术领域
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种用于研究烟气中酸、水、灰耦合作用情况下换热管积灰状况的研究装置。
背景技术
在我国整个电力产业结构中，火电机组发电比例占到我国社会用电量的70％以上，为国民经济的快速可持续发展提供了有力保障。截止到2015年，全国能源生产总量36.2亿吨标准煤，其中一次能源结构中，原煤占72.1％，原油占8.5％，一次电力及其他能源占14.5％。煤炭作为我国电力发展的主题能源，决定了中国电力建设以煤炭为主的格局在过去、现在以及将来很长时期不会改变。提高火力发电机组的利用效率，符合国家“节能减排”重要的能源政策，对改善我国环境具有重要意义。
烟道积灰是影响电力***效率的重要因素。积灰的产生会严重影响传热和烟气的流通，当带灰的烟气流经各受热面时，一部分灰就会沉积到受热面上形成积灰。由于硫酸在受热面和飞灰颗粒两方面的相互作用，积灰层之间、积灰层和受热面之间的粘附性明显增强。大量飞灰在毛细管效应，惯性效应和拦截效应等作用下沉积下来，最后造成搭桥和堵灰，于此同时硫酸带来的低温腐蚀也会伴随出现，受热面遭到破坏。
根据目前的研究结论，积灰受到烟道中多种因素影响，比如烟气温度、酸含量、水含量、换热管温度等。目前尚针对各种因素影响的定量研究非常少，特别是缺少能够通过实验手段定量控制各种参数进行研究的方法和实验设备。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种酸灰耦合实验台，可以模拟不同工况下实际烟道中的烟气成分与浓度，通过控制各主要参数，研究各种影响因素作用下酸灰耦合积灰的状况。
本发明采用下述技术方案：
一种酸灰耦合实验台，其特征在于，包括换热管、箱体、滑轨和支架，所述的箱体的底部设有支架，所述的箱体的一侧设有滑轨，所述的换热管水平放置于滑轨上，通过移动滑轨使换热管进入箱体内部；所述的箱体包括上盖、箱体主体和下盖，所述的上盖上设有加灰口和与加灰口连通的泄压阀；所述的箱体主体内设有加热装置和第一测温装置，所述的箱体主体的一侧设有可***换热管的通孔，所述的下盖上设有轴流风机、驱动装置和加液槽。
所述的箱体主体包括内层和外层，所述的内层与外层之间形成空腔。
所述的内层的外侧周向缠绕加热装置，所述的空腔内设有保温材料。
所述的空腔内设置加热管，所述的外层的外侧设有保温材料。
所述的加灰口为两级设置，所述的泄压阀与下级加灰口连通。
所述的驱动装置为电机。
所述的换热管包括水冷段和支撑段，所述的支撑段设于滑轨上用于支撑水冷段；所述的水冷段包括外管、与外管相连的变径管和设于外管内部的内管。
一种酸灰耦合积灰实验方法，使用上述酸灰耦合实验台，包括如下步骤：步骤一，打开上盖，在加液槽中注入硫酸溶液，关闭上盖并移动滑轨使换热管进入箱体内；步骤二，启动加热装置使箱体内温度达到350℃，开启轴流风机保证箱体内温度场均匀；步骤三，关闭加热装置，使箱体内温度自然冷却到需要的温度；步骤四，通过加灰口加入原始灰；步骤五，向换热管中通入设定温度的恒温冷却水并稳定运行15分钟；步骤六，移动滑轨抽出换热管，测量换热管壁上的积灰厚度并进行收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可以模拟电厂锅炉不同工况下实际烟道中的烟气成分与浓度，通过实验手段定量控制各种参数，研究各影响因素对换热管壁积灰的影响。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的箱体结构示意图；
图3为本发明的换热管结构示意图；
图4为本发明的换热管A-A截面示意图；
图5为本发明的换热管的水冷段结构示意图；
图6为本发明的换热管的变径管结构示意图；
其中，1-换热管，2-箱体，3-滑轨，4-支架，21-上盖，211-加灰口，212-泄压阀，22-箱体主体，221-内层，222-外层，223-通孔，224-第一测温装置，23-下盖，231-轴流风机，232-驱动装置，233-加液槽，11-水冷段，12-支撑段，111-外管，112-内管，113-变径管，114-进水口，115-出水口，116-封口，117-第二测温装置，118-三通。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中缺少能够通过实验手段定量控制各种参数对换热管机会状况进行研究的方法和实验设备，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种酸灰耦合实验台。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种酸灰耦合实验台，包括换热管1、箱体2、滑轨3和支架4，所述的箱体2为圆柱形，其底部设有支架4，所述的箱体2的一侧设有滑轨3，所述的换热管1水平放置于滑轨3上，通过移动滑轨3使换热管1进入箱体2内部。
如图2所示，所述的箱体2包括上盖21、箱体主体22和下盖23，所述的上盖21上设有加灰口211和与加灰口211连通的泄压阀212；泄压阀212用于加热过程中避免箱体2内压力过大；所述的箱体主体22的内层221和外层222之间设有加热装置，箱体主体22内设有第一测温装置224，所述的箱体主体22的一侧设有可***换热管的通孔223，所述的下盖23上设有轴流风机231及驱动装置232，下盖23的上表面还具有加液槽233。
所述的加灰口211的下端与上盖21连通，通过加灰口211加入灰，可以模拟各种机组不同工况下实际烟道中的烟气成分与浓度，对同一种对流换热管道，可以研究不同工况下换热管表面的积灰状况，具有通用性。上述的加灰口211为上下两级设置，加灰口211与上盖21通过主阀门(未示出)连接，上下两级加灰口之间使用一个辅助阀门连接(未示出)。加灰时，先把灰加入上级加灰口中，打开辅助阀门使灰进入下级加灰口，然后关闭辅助阀门并打开主阀门，这样可以防止由于箱体内空气流动剧烈导致加灰时灰被反吹出来；所述的泄压阀212与下级加灰口连通，防止灰在压力作用下无法顺利加入箱体2中。
上述的支架4用于支撑箱体2，包括底板和两个侧板，底板和侧板形成U型槽结构的支架，两个侧板分别支撑于下盖23底部的两端，U型槽结构可以容纳轴流风机231的驱动装置232。
上述的箱体主体22包括内层221和外层222，所述的内层221与外层222之间形成空腔，空腔中设置加热装置，将换热管1通过通孔223***到箱体主体22内部的空腔中。
保温材料可以设置内层221与外层222之间形成空腔中，比如在空腔内填充泡沫塑料、酚醛树脂发泡材料、棉絮等保温材料的一种或几种。保温材料也可以设置在外层222的外表面，比如涂覆保温稀土或者加盖保温棉等。
内层221的外层222之间的加热装置可以外缠绕在内层221上的加热丝，也可以是布置在内层221的外侧222之间的电热管，所述的第一测温装置224为热电偶，热电偶的测量值作为加热装置的控制信号。
上述的轴流风机231由电机驱动，电机与轴流风机231之间的连接轴与箱体2之间需要密封，电机与轴流风机231的连接轴之间通过联轴器连接，在安装牢固可靠的前提下实现快速拆装。
上述的滑轨3高度至箱体2中间位置使换热管1与箱体2上的通孔223对应，通过移动滑轨3使换热管***通孔223中。
上述的箱体主体22与上盖21、下盖23之间通过锁扣固定，通过锁扣实现箱体2的快速拆装。
上述的箱体2采用不锈钢制成，箱体2由箱体主体22、上盖21和下盖23形成封闭结构。
如图3-图6所示，所述的换热管1由不锈钢制成，包括水冷段11和支撑段12，所述的支撑段12设于滑轨3上用于支撑水冷段11；支撑段12具有拉手，方便操作；所述的水冷段11包括外管111、与外管111相连的变径管113和设于外管111内部的内管112。
上述的外管111的底部设有第二测温装置117，用于测量换热管1的壁温，第二测温装置117安装方式为，在换热管1的管壁上焊接一个斜面形成凹槽，使用导热泥填充并将第二测温装置117埋入其中，第二测温装置优选PT100热电阻。
上述的变径管113的一端与外管111连通，另一端设有封口板116，封口板116上设有进水口114和出水口115，所述的进水口114与内管112连通形成进水管路；外管111与内管112之间形成回水管路，与出水口115连通。进水口114和出水口115均连接有三通118，用于安装第三测温装置，第三测温装置优选PT100热电阻，测量进出水温度。
实验过程中，首先打开上盖21，根据需要在加液槽233中注入一定的硫酸溶液，关闭上盖21并移动滑轨3使换热管1进入箱体内，换热管1***后保证箱体2实现密封，启动加热装置使箱体内加热到350℃，保证硫酸和水充分蒸发成为蒸汽形态，开启轴流风机保证箱体内温度场均匀，关闭加热装置使箱体内温度自然冷却到需要的温度，通过加灰口211加入原始灰，根据需要换热管可以通入不同水温的冷却水，换热管也可以不通水，充分反应一段时间后，移动滑轨抽出换热管，即可在换热管壁上获得特定工况下的积灰。积灰过程完成后，通过滑轨3可以将换热管1从箱体2中抽出，以便观察积灰状况。最后，打开上盖21，在轴流风机231的作用下，箱体中的含酸灰的气体被吹出箱体，清理箱体后可以进行下一组实验。
实验过程中，箱体内模拟了高温含灰烟气环境，可以通过控制手段控制箱体内烟气温度和换热管壁温，并根据需要配比酸、水和灰，灰的成分可以根据需要选择不同电厂除尘器前后位置收集的实际工况下的飞灰，也可以选择纯的SiO2、MgO、CaO等锅炉飞灰中的常见成份。从而获得不同工况下的积灰，用于各影响因素对积灰状况的影响的研究。
本申请的另一种实施方式中，所述的箱体2为长方体结构，内部为长方体空腔，其一侧设有直径略大于水冷段11直径的通孔。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种酸灰耦合实验台，其特征在于，包括换热管、箱体、滑轨和支架，所述的箱体的底部设有支架，所述的箱体的一侧设有滑轨，所述的换热管水平放置于滑轨上，通过移动滑轨使换热管进入箱体内部；所述的箱体包括上盖、箱体主体和下盖，所述的上盖上设有加灰口和与加灰口连通的泄压阀；所述的箱体主体内设有加热装置和第一测温装置，所述的箱体主体的一侧设有可***换热管的通孔，所述的下盖上设有轴流风机、驱动装置和加液槽。
2.根据权利要求1所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的箱体主体包括内层和外层，所述的内层与外层之间形成空腔。
3.根据权利要求2所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的内层的外侧周向缠绕加热装置，所述的空腔内设有保温材料。
4.根据权利要求2所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的空腔内设置加热管，所述的外层的外侧设有保温材料。
5.根据权利要求1所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的加灰口为两级设置，所述的泄压阀与下级加灰口连通。
6.根据权利要求1所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的驱动装置为电机。
7.根据权利要求1所述的一种酸灰耦合实验台，其特征在于，所述的换热管包括水冷段和支撑段，所述的支撑段设于滑轨上用于支撑水冷段；所述的水冷段包括外管、与外管相连的变径管和设于外管内部的内管。
8.一种制备不同粘度灰颗粒的方法，使用如权利要求1-7所述的酸灰耦合实验台，包括如下步骤：
步骤一，打开上盖，在加液槽中注入硫酸溶液，关闭上盖并移动滑轨使换热管进入箱体内；
步骤二，启动加热装置使箱体内温度达到350℃，开启轴流风机保证箱体内温度场均匀；
步骤三，关闭加热装置，使箱体内温度自然冷却到需要的温度；
步骤四，通过加灰口加入原始灰；
步骤五，向换热管中通入设定温度的恒温冷却水并稳定运行15分钟；
步骤六，移动滑轨抽出换热管，观察换热管壁上的积灰状况并收集积灰。
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