CN102062622B - 一种直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业烟气余热利用领域，一种直接接触式烟气降温减湿换热器的性能测试系统，冷水箱(10)经阀门及装有流量计(4)、温度计(6)和压力计(5)的冷水管路接入被测换热器(8)的喷淋器入口；风机(1)对电加热器(2)送风，热风管路与电加热水蒸气发生器(3)的湿空气管路汇合，经装有流量计(4)、温度计(6)、压力计(5)以及湿度计(7)的高温烟气进入被测换热器(8)的高温气入口；被测换热器(8)的上方烟气排出口经流量计(4)、温度计(6)、压力计(5)以及湿度计(7)接通大气；被测换热器(8)的下部经装有流量计(4)、温度计(6)的管路进入热水箱(17)。传感器与数据采集系统可以全方位在多种工况条件下进行测试，完善节能装置中关键部件结构优化设计，取得科学的设计理论和设计方法。

Description

一种直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统

技术领域

本发明涉及工业烟气余热利用领域，具体系对直接接触式烟气降温减湿节能装置的各工作部件分别及组合后的节能效果的一种测试系统。

背景技术

在工业和民用建筑的节能减排任务中，余热和废热的有效积极利用始终是一个值得大力关注并有潜力可挖的内容。例如，一般燃气锅炉所燃烧的燃料有约15～25％的热能通过烟气排入大气，有些型号的燃气锅炉排烟温度为200～250℃，设置或加装了省煤器的燃气锅炉，排烟热能损失可减少5～8％左右，但排烟温度还在约150℃以上。相对于大气温度而言，这部分烟气未利用的余热还是占了所进入燃料热量的10％以上。在技术经济条件许可下，应尽量考虑回收利用。与此同时，燃料和供燃的空气中所含水分在燃烧过程中吸收汽化潜热后蒸发，并以水蒸汽形式存在于烟气中，如能加以冷凝，回收汽化潜热，则余能回收更彻底，表现为更进一步提高了锅炉热效率，还进一步改善排烟对环境的污染。

在工业生产企业与其他大中型建筑设施中，燃油或燃气加热装置排放出大量含一定量水蒸气的中低温烟气，不仅对环境是个破坏损害，同样造成能源的极大浪费，如何将这部分余热有效利用是节能减排实施的切实手段之一。采用直接接触式烟气降温减湿节能装置为中低温余热有效吸收和利用提供了可靠的途径，该装置类似于垂直的吸收塔，温度高的烟气从一侧进入吸收塔，从另一侧排出，上方由喷淋装置喷洒出的冷水，通过在吸收塔中与温度高的烟气的结合、“沐浴”，吸收了烟气中的大量余热，水滴温度升高，在吸收塔的下部积聚起来，成为可以加以利用的热水，这样的低温余热有着广泛的使用场合，比如车间厂房、医院、宾馆及大中型工业或商业建筑设施的取暖、设备清洗，或蔬菜大棚、鱼塘或游泳池塘的供热等等。

现有技术，排放的高温烟气只是在吸收塔上方凭经验配置一些喷淋喷头，当高温烟气从一侧进入吸收塔，从另一侧排出，上方由喷淋装置喷洒出的冷水吸收了烟气中的大量余热，加热了在下方收集的热水。但对于不同温度、流量的烟气究竟配置如何结构、数量、规格的喷淋装置？吸收塔的筒壁究竟应该具有如何结构、怎样的厚度？冷却水量应该如何释放？所排烟气的含湿量控制？热水温度与水流量的控制等等至今没有能够定量分析、研究的方法和装置，使得所谓的节能措施还是粗放式的，为了提高高温烟气排放利用的效率，进一步回收利用锅炉排烟余热中所含有的显热和潜热来产生工艺和生活用热水，提高燃气锅炉的热效率及能源利用率，改善烟气排放对环境的污染，达到节能环保的目，有必要设计新型的节能装置与系统，并对换热器及相关工作部件，及其相互配置产生的热交换效果进行进一步精细化，多种工作参数进行定量化的测试分析研究，找出其优化的匹配关系，设计出具有市场前景的系列化的高效节能的装置。

为了设计和提供一种高效、节能的直接接触式烟气降温减湿换热器，必须对换热器的各工作部件及相互配置、各种结构产生的各种、各项指标、效果进行测试。

目前仅有对单独工作部件进行研究的装置，比如对喷头的流量大小、喷射角度、喷头流量调节方式等等分别进行测试，研究的，但是当喷头在锅炉整个系统中对吸热降温的作用、效果便无法测试、衡量。

2004年《研究与开发》杂志上刊载的《燃气锅炉烟气余热回收实验分析》公开了测试的对象是燃气锅炉本身释放的烟气的各项指标对锅炉换热的研究，它未能对燃气锅炉的后续装置，对水的流量、雾化效果等指标，包括换热器的其他结构特征，对换热器的换热效果的影响进行研究，当然也没有一套完整的测试系统可供进行相关的测试、研究。

发明内容

本发明拟提供一种对直接接触式烟气降温减湿换热器性能进行测试的系统，对换热器的各项性能进行单独，或多件及相互配合后的各项指标进行测试，以便达到能对换热器为主的节能装置中喷淋装置的配置方式、壁的厚度结构、进出烟气的位置、流量的大小，最终余热利用的效果等等分别及组合进行分析研究的目的。

本发明的目的由以下技术方案予以实现。

一种直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于：

冷水箱经阀门及装有流量计、温度计和压力计的冷水管路接入被测换热器的喷淋器入口；

风机对电加热器送风，热风管路与电加热水蒸气发生器的湿空气管路汇合，经装有流量计、温度计、压力计以及湿度计的高温烟气进入被测换热器的高温气入口；

被测换热器的上方烟气排出口经流量计、温度计、压力计以及湿度计接通大气；

被测换热器的下部经装有流量计、温度计的管路进入热水箱。

进一步，所述冷水箱的流量、风机的流量、风速、电加热空气加热器的温度，与电加热水蒸气发生器的湿度为可调节式。

进一步，所述冷水箱的水由外来水接入和/或由水泵将热水箱水接入，冷水箱中设置搅拌器。

进一步，所述冷水箱的水位溢水口经管路连接至水槽。

进一步，所述冷水箱经增压水泵和装有流量计、温度计和压力计的冷水管路接入被测节能锅炉的喷淋器入口；

进一步，计算机采集各流量计、温度计、湿度计和压力计的信息，根据预设程序和指令，对各阀门进行开启、关闭控制。

本发明的有益效果：

传感器与数据采集系统可以全方位在多种工况条件下，对直接接触式降温减湿节能装置的各类主要工作参数的测试。

完善节能装置中关键部件结构优化设计。

对节能装置内直接接触换热层(填料层)的形式、结构、材质、流动与传质传热特性进行机理分析与实验研究。

能对节能装置内部各工质的流动及传质传热过程进行分析、各工质参数的匹配关系分析研究。

通过上述工作，确定节能装置烟气的降温减湿机理和临界参数，提出节能装置的设计理论和设计方法。

附图说明

图1是本发明换热器直接接触式烟气降温性能测试系统一种实施例的结构配置示意图。

图中，1是风机、2是空气加热器、3是蒸气发生器、4是流量计、5是压力计、6是温度计、7是湿度计、8是被测换热器、9是溢流管、10是冷水箱、14是增压水泵、15是水槽、16是水位计、17是热水箱、18是水泵、19是搅拌器。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明的结构。

一种直接接触式降温减湿节能装置的测试系统，冷水箱10经阀门及装有流量计4、温度计6和压力计5的冷水管路接入被测换热器8的喷淋器入口；风机1对电加热器2送风，热风管路与电加热水蒸气发生器3的湿空气管路汇合，经装有流量计4、温度计6、压力计5以及湿度计7的高温烟气进入被测换热器8的高温气入口；被测换热器8的上方烟气排出口经流量计4、温度计6、压力计5以及湿度计7接通大气；被测换热器8的下部经装有流量计4、温度计6的管路进入热水箱17。

被测换热器8按上述规定进行配置连接，开启风机1对电加热器2送风，热风管路与电加热水蒸气发生器3的湿空气管路汇合，经装有流量计4、温度计6、压力计5以及湿度计7的高温烟气进入被测换热器8的高温气入口，模拟实际高温烟气的排放。

冷水箱10经阀门及装有流量计4、温度计6和压力计5的冷水管路接入被测换热器8的喷淋器入口，放水，并调节冷水箱10中冷水的温度和流量，进行喷淋试验。

所述冷水箱10的流量、风机1的流量、风速、电加热空气加热器2的温度，与电加热水蒸气发生器3的湿度为可调节式。为了测试各种状态，对所述零部件须可以调节。

所述冷水箱10的水由外来水接入和/或由水泵18将热水箱17水接入，冷水箱10中设置搅拌器19。根据场合和条件选择冷水箱10的来源，后者，既能循环用水，又能利用热水箱17中的热水，是一种节能设施。

所述冷水箱10的水位溢水口经管路连接至水槽15。既能保障冷水箱10不溢出，又能循环利用冷水箱10溢出的水。

所述冷水箱10经增压水泵14和装有流量计4、温度计6和压力计5的冷水管路接入被测换热器8的喷淋器入口；某些场合，需要对被测换热器8的喷淋器以较大、较强的水流进行测试，不满足于冷水箱10中自重压力的水流，可以选择本技术方案操作。

计算机采集各流量计4、温度计6、湿度计7和压力计12的信息，根据预设程序和指令，对各阀门进行开启、关闭控制。由此实现测试的自动化，提高测试效率。

Claims (6)

1.一种直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于：

冷水箱(10)经阀门及装有第一流量计(4)、第一温度计(6)和第一压力计(5)的冷水管路接入被测换热器(8)的喷淋器入口；

风机(1)对电加热器(2)送风，热风管路与电加热水蒸气发生器(3)的湿空气管路汇合，经装有第二流量计(4)、第二温度计(6)、第二压力计(5)以及第二湿度计(7)的高温烟气管路进入被测换热器(8)的高温气入口；

被测换热器(8)的上方烟气排出口经第三流量计(4)、第三温度计(6)、第三压力计(5)以及第三湿度计(7)接通大气；

被测换热器(8)的下部经装有第四流量计(4)、第四温度计(6)的管路进入热水箱(17)。

2.根据权利要求1所述直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于所述冷水箱(10)的流量、风机(1)的流量、风速、电加热器(2)的温度，与电加热水蒸气发生器(3)的湿度为可调节式。

3.根据权利要求1所述直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于所述冷水箱(10)的水由外来水接入和/或由水泵(18)将热水箱(17)水接入，冷水箱(10)中设置搅拌器(19)。

4.根据权利要求1所述直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于所述冷水箱(10)的水位溢水口经管路连接至水槽(15)。

5.根据权利要求1所述直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于所述冷水箱(10)经增压水泵(14)和装有第五流量计(4)、第五温度计(6)和第五压力计(5)的冷水管路接入被测换热器(8)的喷淋器入口；

6.根据权利要求1所述直接接触式烟气降温减湿换热器性能测试系统，其特征在于计算机采集各流量计(4)、温度计(6)、湿度计(7)和压力计(12)的信息，根据预设程序和指令，对各阀门进行开启、关闭控制。

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