CN101398267A - 内循环复合相变换热器 - Google Patents

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杨本洛
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Abstract

一种内循环复合相变换热器，有一个分为上、下段的相变换热器，还有一个新增复合气水段，新增复合气水段位于烟道中原有的省煤器下方并与原有省煤器串联贯通；相变换热器上段置于原有的空气预热器的风道中，下段置于空气预热器的后方烟道中；相变换热器的自控装置调节控制新增复合气水段的换热量和相变换热器下段的壁温。本发明效果在于：一方面将烟气余热用于适当增加进入锅炉的热风温度，另一方面将烟气余热直接用于加热锅炉给水，以达到同时提高锅炉热效率和出力的目的，并通过一个由自动阀门加以控制的旁路，使换热器最低壁面温度始终处于可控可调状态。可在大幅度降低排烟温度的同时，控制换热器壁温始终高于烟气酸露点，避免结露腐蚀。

Description

内循环复合相变换热器
[技术领域]
本发明与回收利用锅炉烟气余热的装置有关，具体地说是一种利用复合相变换热技术，对烟道中原有省煤器和空气预热器加以整体变更，并将回收的烟气余热直接消化在锅炉内部的复合相变换热器。
[背景技术]
电厂锅炉排烟道中通常有省煤器和空气预热器。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回收利用余热、大幅度降低排烟温度，并将排烟温度控制在仅比最低壁面温度高15℃左右，通常可以控制壁温100℃时，排烟温度115℃左右，达到既避免结露又降低排烟温度的效果。但是把复合相变换热器直接用于省煤器，用回收的热量加热除盐水，会破坏热平衡，可能出现加热的除盐水无法利用的现象。但是把复合相变换热器直接用于加热除盐水以节省低压蒸汽的耗量，可能会出现减少抽汽后减低汽轮机效率的现象。
【发明内容】
本发明提供一个有效利用锅炉烟气余热的内循环系统，即利用复合相变换热器技术，以金属壁面温度作为第一设计要素，将尾部空气预热器受热面的最低壁面温度控制在烟气酸露点以上，大幅度降低排烟温度回收烟气余热，并通过优化设计调整、改变原锅炉省煤器以及空气预热器的配置和受热面，一方面将烟气余热用于适当增加进入锅炉的热风温度，另一方面将烟气余热直接用于加热锅炉给水，以达到同时提高锅炉热效率和出力的目的，并通过一个由自动阀门加以控制的旁路，使换热器最低壁面温度始终处于可控可调状态。
本发明的技术方案是：一种内循环复合相变换热器，有一个分为上、下段的相变换热器，新增一个配置可调旁路的复合气水段，直接吸收烟气余热以提高锅炉热效率与出力，新增的复合气水段设有新增的出口集箱和新增的进口集箱，新增复合气水段位于烟道中原有的省煤器下方并与原有省煤器串联贯通；相变换热器下段置于空气预热器的后方烟道中，上段置于原有的空气预热器的风道中，以适当提高进入远空气预热器的风温，改善原空气预热器抵御低温腐蚀的能力；相变换热器的自控装置调节控制新增复合气水段的换热量，进而使换热器最低壁温始终处于可控可调状态。
新增复合气水段与原有省煤器串联贯通形式可以采用：新增复合气水段出口集箱与原有省煤器进口集箱连通，新增复合气水段进口集箱连通锅炉给水。
相变换热器的自控装置对新增复合气水段的换热量和相变换热器的壁温的调节控制构件最好采用：相变换热器下段设有壁温测试仪将温度信号接至自控装置的信号输入端；新增复合气水段进口集箱与原有省煤器进口集箱由一个自控阀连通形成调节旁路，自控阀的控制信号来自自控装置的信号输出端。
本发明的积极效果在于：一方面，利用相变换热器保持排烟温度比壁面温度高15℃左右，并由自控装置根据烟气出口温度调节新增复合气水段的进口给水流量，建立热水温度和热风温的热平衡，实现在保证避免结露的同时大幅度降低排烟温度；另一方面，通过新增复合气水段增加的受热面，直接加大锅炉给水吸热量，从而大幅度提高锅炉的出力和热效率。
[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—自控装置，2—自控阀，3—原有省煤器进口集箱，4—原有省煤器出口集箱，5—原有省煤器，6—新增复合气水段出口集箱，7—新增复合气水段，8—新增复合气水段进口集箱，9—空气预热器，，10—烟道，11—相变换热器下段，12—壁温测试仪，13—相变换热器上段，14—风道
[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。
见附图所示的内循环复合相变换热器，有一个分为上、下段的相变换热器13、11，还有一个新增复合气水段7，新增复合气水段7位于烟道10中原有省煤器5下方并与原有省煤器5串联贯通；相变换热器上段13置于原有的空气预热器9的风道14中，下段11置于空气预热器9的后方烟道10中；相变换热器的自控装置1调节控制新增复合气水段7的换热量和相变换热器下段11的壁温。锅炉给水(即除盐水)先进新增复合气水段7，后经原有省煤器5及其出口集箱4到汽包。锅炉烟气在烟道10中依次经过原有省煤器5、新增复合气水段7、空气预热器9和相变换热器下段11排出。
新增复合气水段7与原有省煤器5串联贯通形式可以采用：新增复合气水段7设有新增复合气水段出口集箱6和新增复合气水段进口集箱8，新增复合气水段出口集箱6与原有省煤器进口集箱3连通，新增复合气水段进口集箱8连通锅炉给水。
相变换热器的自控装置1对新增复合气水段7的换热量和相变换热器下段11壁温的调节控制构件最好采用：相变换热器下段11设有壁温测试仪12将温度信号接至自控装置1的信号输入端；新增复合气水段进口集箱8与原有省煤器进口集箱3由一个自控阀2连通形成调节旁路，自控阀2的控制信号来自自控装置1的信号输出端。
烟气通过新增复合气水段7向锅炉给水放热，然后进入空气预热器9向锅炉送风放热后进入相变换热器下段11，向相变换热器内腔传热媒质放热后出口烟温仅比受热面壁温高15℃左右。相变换热器下段11吸收烟气热量使其内腔的相变介质发生相变并产生蒸汽，蒸汽进入相变换热器上段14，与锅炉送风进行热交换后产生的凝结水返回相变换热器下段。整个换热过程就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，所以相变换热器下段受热面壁温处于整体可控可调的状态。锅炉送风通过相变换热器上段13吸热后温度升至50～60℃进入空气预热器。由于空气预热器进口风温提高了30～40℃，使得其最低壁面温度提高20℃以上，远离烟气酸露点。锅炉给水首先进入新增复合气水段7吸收烟气热量，然后进入原有省煤器5；通过自控阀2调节新增复合气水段7的旁通水量来调节新增复合气水段7的换热量，从而改变进入空气预热器9的入口烟气温度。这样，相变换热器下段11的入口烟气温度液随之发生变化。由于相变换热器下段11传热温压的改变而导致其吸热量的改变，打破了原有的传热平衡，相变换热器会自动调整壁面温度和排烟温度建立新的传热平衡，从而实现复合相变换热器的壁温和出口烟气温度可调，以适应锅炉负荷变化和燃料改变所要求的最低壁面温度(高于烟气酸露点)变化要求；利用壁温测试仪12的温度信号，通过自控装置1可实现对复合相变换热器的壁温和出口烟气温度的可控。

Claims (3)

1.一种内循环复合相变换热器，有一个分为上、下段的相变换热器，其特征在于还有一个新增复合气水段，新增复合气水段设有新增复合气水段出口集箱和新增复合气水段进口集箱，新增复合气水段位于烟道中原有的省煤器下方并与原有省煤器串联贯通；相变换热器上段置于原有的空气预热器的风道中，下段置于空气预热器的后方烟道中；相变换热器的自控装置调节控制新增复合气水段的换热量和相变换热器下段的壁温。
2.根据权利要求1所述的内循环复合相变换热器，其特征在于新增复合气水段与原有省煤器串联贯通形式是：新增复合气水段出口集箱与原有省煤器进口集箱连通，新增复合气水段进口集箱连通锅炉给水。
3.根据权利要求1或2所述的内循环复合相变换热器，其特征在于相变换热器的自控装置对新增复合气水段的换热量和相变换热器的壁温的调节控制构件是：相变换热器下段设有壁温测试仪将温度信号接至自控装置的信号输入端；新增复合气水段进口集箱与原有省煤器进口集箱由一个自控阀连通形成调节旁路，自控阀的控制信号来自自控装置的信号输出端。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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