CN205208602U - 组合式智能相变换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种组合式智能相变换热装置，包括首级换热器、末级换热器和流量调节器，所述末级换热器包括吸热段和放热段，所述末级换热器的吸热段和所述首级换热器均安装在锅炉烟道的尾部，烟气在所述锅炉烟道内依次经过所述首级换热器和所述吸热段并加热在所述首级换热器内的冷源工质和所述吸热段内的液态传热工质，所述末级换热器的放热段安装在所述锅炉烟道的外部，所述液态传热工质经烟气加热后变为气态传热工质进入所述放热段内；所述冷源工质依次经过所述放热段和所述首级换热器，所述冷源工质在所述放热段内与所述气态传热工质换热；本实用新型提高了锅炉效率。

Description

组合式智能相变换热装置

技术领域

本实用新型属于节能技术领域，特别涉及一种组合式智能相变换热装置。

背景技术

现有的安装在锅炉尾部的换热装置采用单级换热器，主要存在下述两种缺陷：一是炉子的排烟温度均较高，排烟温度高是锅炉热损失的最主要指标，使得锅炉的热效率偏低；二是对换热器的受热面壁面温度不好控制，容易造成受热面壁面温度在燃气酸露点温度之下，导致换热器积灰和腐蚀严重，进而换热器的维护成本较大。

实用新型内容

为了解决锅炉的热效率偏低及受热面壁面温度不好控制的问题，本实用新型提供一种组合式智能相变换热装置。由如下的技术方案实现：

一种组合式智能相变换热装置，包括首级换热器、末级换热器和流量调节器，所述末级换热器包括吸热段和放热段，所述末级换热器的吸热段和所述首级换热器均安装在锅炉烟道的尾部，烟气在所述锅炉烟道内依次经过所述首级换热器和所述吸热段并加热在所述首级换热器内的冷源工质和所述吸热段内的液态传热工质，所述末级换热器的放热段安装在所述锅炉烟道的外部，所述液态传热工质经烟气加热后变为气态传热工质进入所述放热段内；所述冷源工质依次经过所述放热段和所述首级换热器，所述冷源工质在所述放热段内与所述气态传热工质换热；所述流量调节器安装于向所述放热段内输送冷源工质的管道上，以调节进入所述放热段内的所述冷源工质的量，从而控制所述吸热段内的受热面壁面温度在锅炉燃气酸露点温度之上。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，所述冷源工质为除盐水，所述液态传热工质为水，所述气态传热工质为蒸汽。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，所述放热段为U型管换热器。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，所述流量调节器包括调节阀和壁面温度测试仪；所述调节阀安装于向所述放热段内输送冷源工质的管道上；所述壁面温度测试仪安装于所述末级换热器上，用于测量所述末级换热器的受热面壁面温度。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，所述流量调节器还包括：控制器；所述控制器与所述调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的锅炉燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度调节所述调节阀，对进入所述放热段内的冷源工质的量进行控制。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，所述吸热段内的气态传热工质经与所述放热段的热侧进口连通的上升管进入所述放热段内与所述放热段内的冷源工质换热；所述气态传热工质换热后变为液态传热工质，所述液态传热工质经与所述放热段的热侧出口连通的下降管进入所述吸热段内。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，进入所述放热段的所述冷源工质为50℃，所述冷源工质在所述放热段的出口的温度为70℃，所述冷源工质在所述首级换热器的出口的温度大于等于110℃。

优选地，在上述组合式智能相变换热装置中，进入所述首级换热器的所述烟气为165℃，所述烟气在所述首级换热器的出口的温度为120℃，所述烟气在所述吸热段的出口的温度为105℃。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提供了一种组合式智能相变换热装置，包括首级换热器和末级换热器共两级换热器代替只有一级换热器，能够有效降低炉子换热器的维护成本，从而提高锅炉效率；通过壁面温度测试仪、调节阀和控制器的协调作用，能够良好的控制受热面壁面温度在燃气酸露点温度之上，延长换热器的使用寿命，起到节能降耗的作用。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图中标记说明：1-首级换热器；2-末级换热器；3-U型管换热器；4-壁面温度测试仪；5-调节阀；6-控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种组合式智能相变换热装置，包括首级换热器1、末级换热器2和流量调节器，末级换热器2包括吸热段和放热段，末级换热器2的吸热段和首级换热器1均安装在锅炉烟道的尾部，烟气在锅炉烟道内依次经过首级换热器1和吸热段并加热在首级换热器1内的冷源工质和吸热段内的液态传热工质，末级换热器2的放热段安装在锅炉烟道的外部，液态传热工质经烟气加热后变为气态传热工质进入放热段内；冷源工质依次经过放热段和首级换热器1，冷源工质在放热段内与气态传热工质换热；放热段优选为U型管换热器3，使冷源工质在U型管换热器3内与气态传热工质换热的效率更高。吸热段内的气态传热工质经与放热段的热侧进口连通的上升管进入放热段内与放热段内的冷源工质换热；气态传热工质换热后变为液态传热工质，液态传热工质经与放热段的热侧出口连通的下降管进入吸热段内。

流量调节器安装于向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的管道上，以调节进入放热段内的冷源工质的量，从而控制吸热段内的受热面壁面温度在锅炉燃气酸露点温度之上。

进一步地，流量调节器包括调节阀5和壁面温度测试仪4；调节阀5安装于向放热段内输送冷源工质的管道上，用于调节向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的量；壁面温度测试仪4安装于末级换热器2上，用于测量末级换热器2的受热面壁面温度。壁面温度测试仪4将温度测点得到的参数与设定值对比，如果大于设定值，则增大调节阀5的开度，即增加向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的量；如果小于设定值，则减小调节阀5的开度，即减少向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的量，从而使得末级换热器2的受热面壁面温度稳定在设定值，即将控制吸热段内的受热面壁面温度控制在锅炉燃气酸露点温度之上。设定值可以根据实际需要进行更改，受热面壁面温度的调节机制和原理与上述一致。

优选地，流量调节器还包括控制器6；控制器6与调节阀5和壁面温度测试仪4连接，根据预设的锅炉燃气酸露点温度和壁面温度测试仪4测得的受热面壁面温度调节调节阀5，对进入放热段内的冷源工质的量进行控制。控制器6预设一个受热面壁面温度的设定值，壁面温度测试仪4将温度测点得到的参数与设定值对比，如果大于设定值，则由控制器6增大调节阀5的开度，即增加向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的量；如果小于设定值，则由控制器6减小调节阀5的开度，即减少向放热段(U型管换热器3)内输送冷源工质的量，从而使得末级换热器2的受热面壁面温度稳定在设定值，即将控制吸热段内的受热面壁面温度控制在锅炉燃气酸露点温度之上。控制器6使上述过程可以自动完成，即自动调节调节阀5的输送冷源工质的量(换热量)，即可达到末级换热器2的受热面壁面温度的恒定。

优选地，冷源工质为除盐水，液态传热工质为水，气态传热工质为蒸汽；

实际使用时，如果冷源工质(除盐水)进入放热段的温度为50℃，经过末级换热器2的放热段(U型管换热器3)内换热后，在放热段的出口的温度为70℃，再经过首级换热器1内换热后冷源工质(除盐水)在首级换热器1的出口的温度大于等于110℃。

实际使用时，如果烟气进入首级换热器1的温度为165℃，经过首级换热器1内换热后出口的温度为120℃，经过末级换热器2的吸热段内换热后的出口温度为105℃。

上述数值是实际使用时一个技术方案中的数值，此组数值可根据在应用过程中不同的工况来设定，比如进入放热段的冷源工质(除盐水)的温度可为50℃，也可据实地锅炉工况常温给水；烟气进入首级换热器1的温度可为165℃，也可能实地锅炉工况排烟温度为200°等，这两个数值变化后，其它相应数值据传热计算，也相应变化。

在其他的实施例中，其中，末级换热器2的吸热段为翅片管束换热器，多排翅片管束沿烟气的流向依次布置，每排翅片管束的每根翅片管的截面为椭圆形。为了抵御含硫烟气结露点腐蚀，翅片管的材质为09CrCuSb钢。翅片管优选为高频电阻焊螺旋翅片管。由于椭圆翅片管分离区内涡流减小，使背风面积灰减少。在高灰场合，圆翅片管背风面积灰严重，甚至产生的灰锥形成搭桥，椭圆翅片管不易产生灰锥形成搭桥，从而使得椭圆翅片管积灰减少。为了进一步降低椭圆翅片管的积灰量，椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4，椭圆形的长半轴和短半轴之比在1.4以上的翅片管的背风面基本不会产生灰锥。

椭圆翅片管较圆翅片管而言，还具有如下明显优点：1)换热效果得到改善。对相同周长而言，由于椭圆翅片管流通截面积比圆翅片管小，若流量不变则扰动加强，管内对流换热得到强化。对管外情况而言，从流体分离点位置和边界层发展来看，椭圆翅片管外的平均换热效果总是优于圆翅片管，由于椭圆近似于流线型，流体外掠时阻力较小，在允许相同的流动阻力下可提高流速，因而外部传热也可以得到强化。2)椭圆管外部流动特性好。当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆翅片管分离点后移，无疑在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小。3)换热器结构紧凑，即在相同的流通面积下椭圆翅片管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上也允许布置得更紧凑，使单位体积的换热量增加。基于此，椭圆翅片管传热系数比圆翅片管高15％，而其阻力比圆翅片管低18％。对特定换热量，与由圆翅片管形成的翅片管束换热器相比，椭圆管式换热器(即由椭圆翅片管形成的翅片管束换热器)所需的换热面积更小，消耗功率也更小。

组合式智能相变换热装置设计的受热面壁面温度最低为95℃，其高于燃煤酸露点温度，且其通常控制在大于95℃，即其还有一定调节余量，从而保证换热器不结露、不积灰、不腐蚀。这会使得组合式智能相变换热装置运行的更加安全，这是其他换热器所不能轻易做到的重要特点。

在启用该组合式智能相变换热装置时，打开烟道进出口上的气动隔绝密封挡板，使烟气通过该组合式智能相变换热装置，将最终排烟温度降至95℃～105℃，并利用回收的热量加热除盐水。当组合式智能相变换热装置发生故障时，可关闭进出口烟道的气动密封隔绝挡板，打开烟道旁通上的气动隔绝密封挡板，恢复原锅炉烟气排放工况(即排烟温度165°)。组合式智能相变换热装置在各种工况下通过控制器6保证排烟温度稳定在设计值的同时，加热温度为50℃的除盐水，把出口水温始终加热至110℃，从而达到回收烟气余热提高锅炉装置热效率的目的。

综上所述，组合式相变换热装置在有效降低设备维护费的同时，从而提高锅炉的效率，起到节能降耗的作用。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (8)

1.一种组合式智能相变换热装置，其特征在于：包括首级换热器、末级换热器和流量调节器，所述末级换热器包括吸热段和放热段，所述末级换热器的吸热段和所述首级换热器均安装在锅炉烟道的尾部，烟气在所述锅炉烟道内依次经过所述首级换热器和所述吸热段并加热在所述首级换热器内的冷源工质和所述吸热段内的液态传热工质，所述末级换热器的放热段安装在所述锅炉烟道的外部，所述液态传热工质经烟气加热后变为气态传热工质进入所述放热段内；所述冷源工质依次经过所述放热段和所述首级换热器，所述冷源工质在所述放热段内与所述气态传热工质换热；

所述流量调节器安装于向所述放热段内输送冷源工质的管道上，以调节进入所述放热段内的所述冷源工质的量，从而控制所述吸热段内的受热面壁面温度在锅炉燃气酸露点温度之上。

2.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：所述冷源工质为除盐水，所述液态传热工质为水，所述气态传热工质为蒸汽。

3.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：所述放热段为U型管换热器。

4.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：所述流量调节器包括调节阀和壁面温度测试仪；

所述调节阀安装于向所述放热段内输送冷源工质的管道上；

所述壁面温度测试仪安装于所述末级换热器上，用于测量所述末级换热器的受热面壁面温度。

5.根据权利要求4所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：所述流量调节器还包括：控制器；

所述控制器与所述调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的锅炉燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度调节所述调节阀，对进入所述放热段内的冷源工质的量进行控制。

6.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：所述吸热段内的气态传热工质经与所述放热段的热侧进口连通的上升管进入所述放热段内与所述放热段内的冷源工质换热；

所述气态传热工质换热后变为液态传热工质，所述液态传热工质经与所述放热段的热侧出口连通的下降管进入所述吸热段内。

7.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：进入所述放热段的所述冷源工质为50℃，所述冷源工质在所述放热段的出口的温度为70℃，所述冷源工质在所述首级换热器的出口的温度大于等于110℃。

8.根据权利要求1所述的组合式智能相变换热装置，其特征在于：进入所述首级换热器的所述烟气为165℃，所述烟气在所述首级换热器的出口的温度为120℃，所述烟气在所述吸热段的出口的温度为105℃。