本發(fā)明專利技術(shù)公開一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱器，它包括鍋爐原有的省煤器、空氣預(yù)熱器，設(shè)置在煙道內(nèi)的流體加熱器、復(fù)合相變換熱器，以及煙道外的調(diào)溫器、換熱器、調(diào)頻水泵和配套的管道、儀表閥門；復(fù)合相變換熱器形成由內(nèi)換熱管管程、內(nèi)換熱管與套管之間的套管程、套管外的殼程三程一體式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)之復(fù)合相變換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，可方便布置于豎直、水平或傾斜煙道，同時調(diào)節(jié)手段靈活，能有效避免低溫腐蝕，使鍋爐經(jīng)濟、安全、高熱效率運行。與楊本洛先生開發(fā)的復(fù)合相變換熱器技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)中的復(fù)合相變換熱器相當于第二代的復(fù)合相變換熱器技術(shù)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱器，屬鍋爐煙氣余熱回收領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
鍋爐尾部煙道中通常設(shè)有省煤器和/或空氣預(yù)熱器，吸收部分煙氣余熱，但排煙溫度通常在140°C 160°C或更高。由于煙氣中硫化物的存在，空氣預(yù)熱器尾部受熱面的煙氣出口溫度受到限制，排煙溫度過低會導(dǎo)致受熱面的壁面溫度低于煙氣酸露點而發(fā)生嚴重的結(jié)露腐蝕、堵灰甚至穿孔，這是繼續(xù)利用煙氣余熱、降低排煙溫度必須要克服的難題。專禾Ij91213113. 6,92102776. 1,99226380. 8,99240424. X,01238824. 6, 200710046604. X,201010527948. 4,201010528313. 6,201110077458. 3 等提供了多種復(fù)合相變換熱器技術(shù)，該系列技術(shù)的核心是相變換熱器的蒸發(fā)器，采用翅片圓管換熱器作為蒸發(fā)器的換熱管。相變換熱器可以在維持較低壁面溫度的前提下回收利用余熱、大幅度降低排煙溫度，并將排煙溫度控制在僅比最低壁面溫度高15°C左右。但在實際應(yīng)用中也必須處理好熱平衡的限制，才有可能達到既避免結(jié)露又降低排煙溫度的效果。該系列技術(shù)也有一定的缺點，即應(yīng)用于豎直煙道極為困難，只宜在水平煙道布置， 對于豎直煙道、傾斜煙道與引風機或煙囪之間距離太短、無布置空間的裝置，則該技術(shù)實施極為困難。因為翅片圓管中飽和水吸熱汽化時，豎直布置時飽和水蒸汽容易排出。煙氣如豎直方向流動，因管道的翅片阻礙，將產(chǎn)生很大的阻力，不利于鍋爐的運行，引風機的電耗增大。而且相變換熱器的蒸發(fā)器和冷凝器采用分體式結(jié)構(gòu)，兩者之間必須保持一定的高度差才能保證冷凝器出來的冷凝液順利回流到蒸發(fā)器的進口端。因此，如何克服上述技術(shù)的缺點，解決豎直煙道或傾斜煙道布置蒸發(fā)器的難題，以及蒸發(fā)器、冷凝器分體式布置的難題，實現(xiàn)蒸發(fā)、冷凝設(shè)備一體化緊湊布置，成為合理利用鍋爐煙氣余熱、避免煙氣低溫腐蝕、降低排煙溫度、達到節(jié)能降耗目的的研究熱點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，解決豎直煙道或傾斜煙道管式相變換熱器布置困難的問題，實現(xiàn)煙氣余熱的高效回收。本專利技術(shù)采用調(diào)溫器根據(jù)煙氣酸露點調(diào)節(jié)相變工質(zhì)溫度，進而控制相變換熱器壁面溫度，利用復(fù)合相變換熱器有效避免煙氣的低溫腐蝕，實現(xiàn)煙氣余熱的高效回收。本專利技術(shù)的目的是通過以下措施實現(xiàn)的用于鍋爐煙氣余熱回收的復(fù)合相變換熱器，它包括鍋爐原有的省煤器2、空氣預(yù)熱器 3，其特征在于它還包括設(shè)置在鍋爐煙道1內(nèi)的至少一個流體加熱器10、至少一個復(fù)合相變換熱器4，以及設(shè)置在煙道外的調(diào)溫器7、換熱器9、調(diào)頻水泵8和配套的管道、儀表閥門； 所述的復(fù)合相變換熱器4包括至少一個內(nèi)換熱管4-1、至少一個套裝于內(nèi)換熱管4-1 外的套管4-2、第一管板4-3、第二管板4-4以及管板之間的箱體4-5 ；該復(fù)合相變換熱器形成由內(nèi)換熱管管程、內(nèi)換熱管與套管之間的套管程、套管外的殼程三程一體式結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要，復(fù)合相變換熱器4還設(shè)置管板之間的箱體4-6，以便殼程采用液體介質(zhì)。其中復(fù)合相變換熱器M的相變工質(zhì)回路由調(diào)頻水泵8、復(fù)合相變換熱器4的套管程、換熱器9和調(diào)溫器7，經(jīng)管路連接形成回路。設(shè)置多個復(fù)合相變換熱器4時，應(yīng)配套各自獨立運行的調(diào)溫器，對各個獨立相變換熱單元控制不同的壁面溫度，亦即控制內(nèi)換熱管與套管之間的套管程中的相變工質(zhì)對應(yīng)不同的飽和溫度。所述的復(fù)合相變換熱器4主要包括內(nèi)換熱管4-1、套管4-2、第一管板4-3、第二管板4-4以及管板之間的箱體4-5。所述的復(fù)合相變換熱器4的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的工質(zhì)(例如乙醇等)，本專利技術(shù)中以水為例加以說明。飽和水經(jīng)調(diào)頻水泵8打入復(fù)合相變換熱器 4的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與內(nèi)換熱管4-1的高溫煙氣進行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的待加熱工質(zhì)進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，借助內(nèi)換熱管與套管間的相變工質(zhì)，在一臺設(shè)備中實現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復(fù)合， 從而實現(xiàn)了真正意義上的一體化的復(fù)合相變換熱器。由于是沸騰換熱，因此換熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊。與高溫煙氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來后進入換熱器9冷卻后，飽和冷凝水進入調(diào)溫器7，再經(jīng)過調(diào)頻水泵8打入復(fù)合相變換熱器4，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述調(diào)溫器7包括膨脹水箱7-4、加熱器7-3以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器 7-2及氮氣瓶7-1。當煙氣酸露點變化時，例如增大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱7-4中的氣壓適當增大，啟動加熱器7-3，由于壓力增大，原先的飽和水經(jīng)加熱后從不飽和狀態(tài)變成飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)溫度值以飽和水溫高于酸露點5°C 10°C為宜。所述的加熱器7-3可以設(shè)置在膨脹水箱內(nèi)，也可設(shè)置在換熱器9與膨脹水箱或膨脹水箱與調(diào)頻水泵之間的管道上。所述的復(fù)合相變換熱器4如設(shè)計確定與煙氣接觸的金屬壁面溫度低于煙氣酸露點運行時，其與煙氣接觸的金屬壁面應(yīng)采用可靠的防腐措施或防腐材料。所述的內(nèi)換熱管、套管作為優(yōu)選可以采用成熟的強化傳熱的措施，比如采用帶翅片的圓管、螺旋槽管等強化傳熱結(jié)構(gòu)。所述的內(nèi)換熱管與套管間通過的是相變工質(zhì)，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或走套管外的殼程，實現(xiàn)一個設(shè)備、三種換熱介質(zhì)、高效傳熱的有機結(jié)合。所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為待加熱的冷流體；所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣。所述的冷流體，介質(zhì)可以為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水、導(dǎo)熱油或其他合適的工藝介質(zhì)。所述的復(fù)合相變換熱器4出來的蒸汽經(jīng)換熱器9加熱冷流體，產(chǎn)生的冷凝水回到調(diào)溫器7，經(jīng)換熱器9加熱的冷流體進入流體加熱器10繼續(xù)吸收煙氣余熱后，成為熱流體12供后續(xù)工段使用。所述的流體加熱器10可以根據(jù)情況設(shè)置一個或多個。本專利技術(shù)的核心設(shè)備之一是復(fù)合相變換熱器4，由至少一個內(nèi)換熱管4-1、相配套的至少一個套管4-2、第一管板4-3、第二管板4-4，以及第一管板及第二管板之間的箱體4-5 組成。所述的箱體4-5，4-6可以為圓筒型、矩形或其他曲面型的結(jié)構(gòu)。所述的內(nèi)換熱管4-1與套管4-2之間可以設(shè)置相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，支撐結(jié)構(gòu)與兩者的連接可以采用熱的良導(dǎo)體材料。所述的內(nèi)換熱管4-1采用圓管或中空扁管或其他曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)地，套管4-2 也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)。比如內(nèi)換熱管、套管采用薄壁中空扁管結(jié)構(gòu)時，相當于平行流復(fù)合相變換熱器。具體結(jié)構(gòu)可參照ZL201020573U6. 5加以設(shè)計。所述的復(fù)合相變換熱器4可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場情況采用豎直、水平或傾斜結(jié)構(gòu)布置。因此對鍋爐系統(tǒng)實施節(jié)能改造的可操作性大大增強，可供選擇的因地制宜的可行方案多。所述的內(nèi)換熱管4-1及套管4-2材料可選擇金屬或非金屬材料或復(fù)合材料，材料應(yīng)為熱的良導(dǎo)體。可按常規(guī)選擇碳鋼或不銹鋼材料。設(shè)有煙氣排出溫度自控裝置6，自控裝置6根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過壁溫測試儀5測定)(或煙道出口處煙溫)的高低，通過控制換熱器9的旁路調(diào)節(jié)閥的開度等手段， 特別地，可以通過調(diào)溫器7方便調(diào)節(jié)飽和水的溫度，在酸露點溫度變化的時候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度降低至僅高于或復(fù)合相變換熱器4煙氣側(cè)壁面的煙氣酸露點溫度以上15°C左右。當設(shè)計壁面溫度低于煙氣酸露點時，則與煙本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王海波，董立軍，王海軍，
申請(專利權(quán))人：王海波，
類型：發(fā)明
國別省市：
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