CN101398266B - 双壁温复合相变换热器 - Google Patents

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一种双壁温复合相变换热器，相变段分为高温相变段和低温相变段且串联于烟气道中，高温相变段下降管和上升管连通高温段汽包，低温相变段有下降管和上升管连通低温段汽包，高温段汽包内和低温段汽包内均接有用于热交换的除盐水管路；自控装置调节控制高温段除盐水流量与高温相变段壁面温度，同时调节控制低温段汽包内除盐水流量与低温相变段壁面温度。对两个相变段不同壁面的温度控制，把烟气分为两个降温段，缩小了每个降温段的温降差，合理分配每个相变段受热面管束的热流密度，一方面在烟气温降大于60℃时依然能保证整体传热性良好，提高余热利用率；另一方面可以通过设置适当的高温段壁温来满足对所加热除盐水较高出口温度的需求。

Description

双壁温复合相变换热器
[技术领域]
本发明与回收利用锅炉烟气余热的装置有关，具体地说是一种将两个相变换热器串联于烟气道中、控制不同壁温回收烟气余热的双壁温复合相变换热器。
[背景技术]
电厂锅炉排烟道中通常设有省煤器和空气预热器，吸收了部分烟气余热，由于锅炉烟气中SO3的存在，空气预热器尾部受热面的烟气出口温度受到限制，排烟温度过低会导致受热面的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通常在140℃～160℃或更高。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，通常应该控制壁温100℃时，排烟温度115℃左右。但一方面在烟气温降大于60时，首排翅片管的温压过大，往往超出相变换热的极限值而导致传热急剧恶化，壁温升高，破坏了相变段整体的正常工作状况，最终使装置的整体传热性能下降，余热利用率达不到设计指标；另一方面，当用户需要所加热除盐水具有较高的出口温度，甚至超过复合相变换热器最低壁面温度时，单壁温控制的复合相变换热器无法满足要求。
【发明内容】
本发明提供一种双壁温复合相变换热器，一方面改变相变段首排翅片管温压过大的缺陷，在烟气温降大于60℃时依然能保证复合相变换热器整体良好的传热性能，实现充分应用锅炉余热的目的；另一方面可以通过设置适当的高温段壁温来满足用户对所加热除盐水具有较高出口温度的需求。
本发明的技术方案是：一种双壁温复合相变换热器，具有相变段和自控装置，其特征在于：相变段分为高温相变段和低温相变段且前后串联于烟气道中，高温相变段有高温段下降管和高温段上升管连通高温段汽包，低温相变段有低温段下降管和低温段上升管连通低温段汽包，高温段汽包内和低温段汽包内均接有用于热交换的除盐水管路；自控装置调节控制高温段汽包内除盐水流量与高温相变段壁面温度，同时调节控制低温段汽包内除盐水流量与低温相变段壁面温度。
所述的自控装置可以分置为高温段自控装置和低温段自控装置，由高温段自控装置调节控制高温段汽包内除盐水流量和高温相变段壁面温度，由低温段自控装置调节控制低温段汽包内除盐水流量和低温相变段壁面温度。
所述的除盐水管路最好分成三路，一路直接一个自控阀I形成旁路；另一路经过一截止阀接入高温段汽包；第三路经过一自控阀II进入低温段汽包，来自自控阀I、高温段汽包、低温段汽包出口处的三路汇合后进入除氧器。
本发明通过对两个前后串联的相变段不同壁面的温度控制，把烟气分为两个降温段，缩小了每个降温段的温降差，合理分配每个相变段受热面管束的热流密度，使它们均处于最佳换热工况。一方面在烟气温降大于60℃时依然能保证整体传热性良好，提高锅炉余热利用率；另一方面可以通过设置适当的高温段壁温来满足用户对所加热除盐水具有较高出口温度的需求。
[附图说明]
附图为本发明的实施例结构示意图。
附图标记说明：1-烟气道，2-高温相变段，3-高温段壁温测试仪，4-高温段下降管，5-高温段上升管，6-高温段汽包，7-高温段自控装置，8-自控阀I，9-截止阀，10-低温段自控装置，11-自控阀II，12-低温段汽包，13-低温段下降管，14-低温段上升管，15-低温段壁温测试仪，16-低温相变段，
[具体实施方式]
下面结合本发明的实施例及附图作进一步的说明。
见附图所示的双壁温复合相变换热器，具有相变段和自控装置，相变段分为高温相变段2和低温相变段16且前后串联于烟气道1中，高温相变段2有高温段下降管4和高温段上升管5连通高温段汽包6，低温相变段16有低温段下降管13和低温段上升管14连通低温段汽包12，高温段汽包6内和低温段汽包12内均接有用于热交换的除盐水管路；自控装置调节控制高温段汽包6内除盐水流量与高温相变段2壁面温度，同时调节控制低温段汽包12内除盐水流量与低温相变段16壁面温度。
自控装置一般分置为高温段自控装置7和低温段自控装置10，由高温段自控装置7调节控制高温段汽包6内除盐水流量和高温相变段2壁面温度，由低温段自控装置10调节控制低温段汽包12内除盐水流量和低温相变段16壁面温度。
除盐水管路分成三路，一路直接一个自控阀I8形成旁路；另一路经过一截止阀9接入高温段汽包6；第三路经过一自控阀II11进入低温段汽包12，来自自控阀I8、高温段汽包6、低温段汽包12出口处的三路汇合后进入除氧器(图中未示)。
前述的高温段自控装置7和低温段自控装置10的控制方式采用：高温相变段2设有壁温测试仪3将温度信号接至高温段自控装置7的信号输入端，自控阀I8的控制信号来自高温段自控装置7输出端：低温相变段16设有壁温测试仪15将温度信号接至低温段自控装置10的信号输入端，自控阀II11的控制信号来自低温段自控装置19的信号输出端。
在烟道1中烟气通过高温相变段2后放热降温、然后进入低温相变段16进一步放热降温的过程中，高温相变段2吸收烟气热量使其内腔的相变介质发生相变并产生蒸汽，蒸汽沿上升管5进入高温段汽包6与通过该汽包6的除盐水进行热交换后冷凝并沿下降管4返回高温相变段2下部；低温相变段16吸收烟气热量使其内腔的相变介质发生相变并产生蒸汽，蒸汽沿上升管14进入低温段汽包12与通过该汽包12的除盐水进行热交换后冷凝并沿下降管13返回低温相变段16下部。整个换热过程是相变介质蒸发与冷凝的相变过程，而相变介质在一定压力下相变状况的温度是恒定的。此时换热器在相变状况下受热面壁面温度近似等于相变温度，所以相变换热器受热面壁温处于整体可控可调的状态。
高温段自控装置7和低温段自控装置10分别接收高温段壁温测试仪(3)和低温段壁温测试仪(15)测得的高、低温相变段壁温信号，发出调节自控阀I(8)和自控阀II(11)的开度变大或变小的指令，通过自控阀I8和自控阀II11调节流经高温段汽包6和低温段汽包12的除盐水流量改变汽包6、12内的冷凝换热量，从而改变相变段内介质的饱和压力和饱和温度，实现高、低温相变段2、16壁面温度的整体可调可控。通常将高温相变段2的壁面温度控制在比烟气进口温度低50℃左右，低温相变段16的壁面温始终度控制在烟气酸露点以上，此时排烟温度仅比低温相变段控制壁温高15℃左右，在保证受热面不发生低温腐蚀的前提下，最大限度地有效利用了锅炉烟气的余热。

Claims (2)

1.一种双壁温复合相变换热器，具有相变段和自控装置，其特征在于：相变段分为高温相变段和低温相变段且前后串联于烟气道中，高温相变段有高温段下降管和高温段上升管连通高温段汽包，低温相变段有低温段下降管和低温段上升管连通低温段汽包，高温段汽包内和低温段汽包内均接有用于热交换的除盐水管路；自控装置调节控制高温段汽包内除盐水流量与高温相变段壁面温度，同时调节控制低温段汽包内除盐水流量与低温相变段壁面温度，所述的自控装置分置为高温段自控装置和低温段自控装置II，高温段自控装置调节控制高温段汽包内除盐水流量和高温相变段壁面温度，低温段自控装置II调节控制低温段汽包内除盐水流量和低温相变段壁面温度；所述的除盐水管路分成三路，一路直接连接一个自控阀I形成旁路；另一路经过一截止阀接入高温段汽包；第三路经过一自控阀II进入低温段汽包，来自自控阀I、高温段汽包、低温段汽包出口处的三路汇合后进入除氧器。
2.根据权利要求1所述的双壁温复合相变换热器，其特征在于：高温相变段设有壁温测试仪将温度信号接至高温段自控装置的信号输入端，自控阀I的控制信号来自高温段自控装置输出端：低温相变段设有壁温测试仪将温度信号接至低温段自控装置II的信号输入端，自控阀II的控制信号来自低温段自控装置II的信号输出端。
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