CN101261008B - 液相中间媒质换热式换热器 - Google Patents

液相中间媒质换热式换热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在锅炉、化工及工业炉窑中使用的液相中间媒质换热式换热器，包括循环管路、设置在循环管路上带变频器的媒质循环泵，位于烟气通道中的循环管路上还设置有媒质加热段，在循环管路上还设置有媒质放热段，传热媒质在不发生相变的情况下，在媒质加热段吸收烟气余热，温度升高，通过媒质放热段向被加热介质放热，温度降低，具有大幅度降低锅炉排烟温度的同时保证受热面最低壁温高于烟气算露点，避免产生低温腐蚀的特性；可利用自控装置通过调节循环泵的流量来自动控制和调节最低壁温，以适应锅炉工况和燃料的变化；而且在设备的布置方面具有灵活多变、节省空间等特性；可以替代回转式、管式、热管式空气预热器以及复合相变换热器。

Description

液相中间媒质换热式换热器
技术领域：
本发明涉及一种在锅炉、化工及工业炉窑中使用的液相中间媒质换热式换热器。
背景技术：
众所周知，由于锅炉烟气中SO3的存在，尾部受热面空气预热器的出口烟气温度受到限制。排烟温度过低，将导致因为受热面最低壁面温度低于烟气酸露点而发生严重的结露腐蚀和堵灰。所以锅炉的设计排烟温度不能过低，管式空气预热器的设计排烟温度通常在140℃～160℃或更高；回转式空气预热器的设计排烟温度通常在130℃～140℃。即便这样，受热面的腐蚀和堵灰现象仍在所难免。回转式空气预热器的最低壁面温度通常控制在烟气水露点以上，所以普遍存在不同程度的低温腐蚀。所谓其具有较强的抗低温腐蚀性，是指低温腐蚀在一定程度内不会对换热造成明显的影响，但较大的漏风所带来的附加能耗是其无法克服缺陷，而且回收烟气热量在给水和送风的分配方面较管式空气预热器缺乏灵活性。复合相变换热器可以在维持较高最低壁面温度的前提下大幅度降低排烟温度，能有效地将排烟温度控制在仅比最低壁面温度高15℃左右(通常控制壁温100℃时，排烟温度115℃左右)，可以在避免受热面发生低温腐蚀的前提下大幅度地降低排烟温度。但是，由于结构原因相变段受热面必须布置在水平烟道上，限制了其空间可布置范围。同时为了清除相变段受热面是干燥积灰，必须配置专用的清灰装置。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种在保证尾部受热面不结露的前提下，通过降低排烟温度的方法回收烟气余热，并将回收的热量用于加热锅炉给水、锅炉送风，提高锅炉系统热效率的对锅炉余热进行利用的液相中间媒质换热式换热器。
本发明的目的是这样实现的：包括循环管路、设置在循环管路上带变频器的媒质循环泵，位于烟气通道中的循环管路上还设置有媒质加热段，同时在循环管路上还设置有媒质放热段。
位于烟气通道中的的循环管路上设置的媒质加热段是依次串联在循环管路上的媒质加热II段和媒质加热I段，在媒质加热II段和媒质加热I段之间设置有与加热锅炉给水管道相接通的省煤器低温段，在媒质加热II段前面还设置有与省煤器低温段相接通的省煤器高温段，省煤器高温段通过管路与锅炉汽包相接通。
在循环管路上还设置有其内充入高于媒质最高温度下的饱和压力的惰性气体的压力平衡罐。
在循环管路上设置媒质温度测试仪。带变频器的媒质循环泵和媒质温度测试仪之间还设置有自控装置。
媒质加热II段、媒质加热I段和媒质放热段均采用螺旋翅片管。
本发明具有如下积极效果：
本发明可替代回转式、管式、热管式空气预热器以及复合相变换热器；并具有复合相变换热器的主要特性，可将锅炉尾部受热面的最低壁面温度自动控制在烟气酸露点以上的同时，排烟温度可以降至仅比受热面控制最低壁温高15℃左右。此外，它还可以灵活地布置与分配锅炉给水和送风受热面的大小和比例，使得给水和送风两种介质的换热更趋于合理，满足锅炉对送风和给水温度的不同要求。更重要的是，它即可以布置于垂直烟道，也可以布置于水平烟道，大大增加了结构设计与布置的灵活性，节省生产区使用空间。再有，因为吸热段和放热段是分体布置的，从而根本杜绝了换热器的漏风问题。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明包括循环管路6、设置在循环管路6上带变频器的媒质循环泵10，位于烟气通道中的的循环管路6上还设置有媒质加热段，同时在循环管路6上还设置有媒质放热段9。
位于烟气通道中的的循环管路6上设置的媒质加热段是依次串联在循环管路6上的媒质加热II段3和媒质加热I段1，在媒质加热II段3和媒质加热I段1之间设置有与加热锅炉给水管道相接通的省煤器低温段2，在媒质加热II段3前面还设置有与省煤器低温段2相接通的省煤器高温段4，省煤器高温段4通过管路与锅炉汽包相接通。
在循环管路6上还设置有其内充入高于媒质最高温度下的饱和压力的惰性气体的压力平衡罐5。在循环管路6上还设置有媒质温度测试仪8。在带变频器的媒质循环泵10和媒质温度测试仪8之间还设置有自控装置7。媒质加热II段3、媒质加热I段1和媒质放热段9均采用螺旋翅片管。
烟气首先经过省煤器高温段4向锅炉给水放热，之后经过媒质加热II段3向中间媒质放热，再经过省煤器低温段2加热锅炉给水(此段视锅炉具体情况可不设)，最后经过媒质加热I段1向中间媒质放热后除尘、脱硫排入大气(当不设省煤器低温段时，此段也可不设)。
中间媒质通过带变频器的循环泵10和循环管路6在媒质加热I段、媒质加热II段和媒质放热段9之间进行循环；在媒质加热I段和媒质加热II段吸收烟气热量，温度升高，在媒质放热段向锅炉送风(或其它介质)放热后温度降至设计值(烟气算露点以上)。为了防止液态中间媒质发生相变，在压力平衡罐5内充入一定压力(高于媒质最高温度下的饱和压力)的惰性气体，可保证媒质的可靠循环。
通过调节循环泵的流量可以控制媒质加热I段的最低媒质温度，即最低壁温。这是因为流量增加时，加热段媒质吸收热量略有增加的同时其出口温度将降低，导致放热段温压减小；因为换热系数和面积保持不变，随着放热段的温压减小，放热量将减小，最终导致循环泵出口媒质温度升高，即最低壁温升高。反之，循环泵出口媒质温度降低，即最低壁温降低。媒质温度测试仪8测得的温度信号通过自控装置自动调节带变频器的循环泵的流量，最终实现换热器的最低壁面温度的自动控制和调整。
为了节约空间和金属消耗，强化传热效果，加热段和放热段均采用螺旋翅片管。因为换热器管内传热系数远远高于管外，所以热阻主要来自管外。采用螺旋翅片管强化管外传热，选择合适的烟气流速即可获得高于管式空气预热器4倍左右的换热系数。所以不仅该装置所占据空间及金属消耗量与回转式空气预热器基本相当，而且因为媒质加热I段和媒质加热II段之间可以灵活布置加热锅炉给水的省煤器，使得受热面的布置更加合理。
总之，“液相中间媒质换热式换热器”具有大幅度降低锅炉排烟温度的同时保证受热面最低壁温高于烟气算露点，避免产生低温腐蚀的特性；同时可以利用自控装置通过调节带变频器的循环泵的流量来自动控制和调节最低壁温，以适应锅炉工况和燃料的变化；而且在设备的布置方面具有灵活多变、节省空间等特性；可以替代回转式、管式、热管式空气预热器以及复合相变换热器等。

Claims (3)

1.一种液相中间媒质换热式换热器，包括循环管路(6)、设置在循环管路(6)上带变频器的媒质循环泵(10)，其特征在于：位于烟气通道中的循环管路(6)上还设置有媒质加热段，同时在循环管路(6)上还设置有媒质放热段(9)，在循环管路(6)上还设置有其内充入高于媒质最高温度下的饱和压力的惰性气体的压力平衡罐(5)，在循环管路(6)上设置媒质温度测试仪(8)，带变频器的媒质循环泵(10)和媒质温度测试仪(8)之间还设置有自控装置(7)。
2.根据权利要求1所述的液相中间媒质换热式换热器，其特征在于：位于烟气通道中的循环管路(6)上设置的媒质加热段是依次串联在循环管路(6)上的媒质加热II段(3)和媒质加热I段(1)，在媒质加热II段(3)和媒质加热I段(1)之间设置有与加热锅炉给水管道相接通的省煤器低温段(2)，在媒质加热II段(3)前面还设置有与省煤器低温段(2)相接通的省煤器高温段(4)，省煤器高温段(4)通过管路与锅炉汽包相接通。
3.根据权利要求2所述的液相中间媒质换热式换热器，其特征在于：媒质加热II段(3)、媒质加热I段(1)和媒质放热段(9)均采用螺旋翅片管。
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