CN102116483A - 强制循环空气预热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种强制循环空气预热系统，在该下段空气预热器内设有数量相同的至少两个烟道和至少两个风道，每个烟道和风道相互隔绝，且烟道与风道间隔相邻，在该相邻的烟道和风道之间分别设有连通的下段换热管，该下段换热管的进水端与出水端之间设有输送装置，该输送装置与电路控制器连接。由于强制循环空气预热系统是通过介质进行二次换热，介质在下段换热管内发生相变，使下段换热管的壁面温度维持在水的相变温度，在烟道内通过调节下段换热管内的压力使下段换热管壁温始终控制在烟气酸露点温度之上，避免下段换热管位于烟道内的管道发生酸腐蚀，从而解决空气预热器的排烟温度降低时产生的低温腐蚀问题。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉设备余热回收技术领域，特别涉及一种通过强制循环实现降低锅炉排烟热损失并充分利用余热的空气预热系统。
背景技术
现有的锅炉设备，如各类高压、超高压、亚临界压力锅炉，其空预器后烟道的排烟温度较高，为了提高锅炉热效率通常将空预器作为烟道受热面进行空气与烟气直接热交换。
目前应用较广的产品主要有管式空气预热器和再生式空气预热器。从原锅炉设计工艺来说，传统管式或再生式空气预热器为避免发生低温腐蚀和堵灰，例如，酸露点为80℃时，则排烟温度要高于135℃(若进口风温20℃)。如需进一步降低锅炉的排烟温度并保证空气预热器的管壁温度不低于烟气露点，采用传统技术是无法做到。因此通常在保证锅炉安全运行时，排烟温度需要设计得较高，因而造成锅炉排烟热损失。
同时现有的空气预热器的进口风温随着季节会发生改变，而排烟温度也受到负荷、燃烧等影响，当空气预热器的壁面温度低于酸露点温度时，空气预热器末端就会发生低温腐蚀而造成局部积灰、系统阻力增加、受热面结垢等，从而影响锅炉的热效率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种强制循环空气预热系统，该强制循环空气预热系统可以避免降低空气预热器的排烟温度时产生的低温腐蚀，同时降低空气预热的排烟温度，提高烟气余热的利用效率。
为了解决上述问题，本发明提供一种强制循环空气预热系统，该强制循环空气预热系统包括下段空气预热器，在该下段空气预热器内设有数量相同的至少两个烟道和至少两个风道，每个烟道和风道相互隔绝，烟气与空气不通过管壁进行直接换热，且烟道与风道间隔相邻，在该相邻的烟道和风道之间分别设有连通的下段换热管，该下段换热管的进水端与出水端之间设有输送装置，该输送装置与电路控制器连接。
优选地，所述下段换热管并联分布。
优选地，在所述下段换热管的出水端与输送装置之间设有可调节水压力的膨胀水箱和与输送装置连接并接受电路控制器控制的第一开关。
优选地，所述第一开关包括电动阀门或电磁阀门。
优选地，所述输送装置包括循环水泵。
优选地，所述强制循环空气预热系统还包括与下段空气预热器连接的中段空气预热器，其中该中段空气预热器上的走空气的中段换热管交叉设置，该中段换热管与下段空气预热器上的风道连通。
优选地，所述强制循环空气预热系统还包括与中段空气预热器连接的上段空气预热器，该上段空气预热器设有上段换热管，该上段换热管通过导管与水冷器连通，该导管上设有与所述电路控制器连接并控制导管凝结水流量的第二开关。
优选地，所述第二开关包括电动阀门或电磁阀门。
优选地，所述上段换热管的入口、出口水压与引入、引出的回热系统的凝结水管道水压相同。
优选地，所述下段空气预热器的至少两个出口风道高于所述至少两个入口风道。
本发明强制循环空气预热系统，在该下段空气预热器内设有数量相同的至少两个烟道和至少两个风道，每个烟道和风道相互隔绝，烟气与空气不通过管壁进行直接换热，且烟道与风道间隔相邻，在该相邻的烟道和风道之间分别设有连通的下段换热管，该下段换热管的进水端与出水端之间设有输送装置，该输送装置与电路控制器连接。工作时由位于烟道的下段换热管内的水吸收热量，使水变成水蒸气，该水蒸气将热量传递至风道内的下段换热管内，该水蒸气使与下段换热管内接触的空气温度升高，同时在与空气接触过程中使水蒸气凝结成水流入联箱内，该水在所述输送装置输送下进行强制循环，实现连续换热。
由于强制循环空气预热系统是通过介质进行二次换热，介质在下段换热管内发生相变，使下段换热管的壁面温度维持在水的相变温度，在烟道内通过调节下段换热管内的压力(即膨胀水箱压力)使下段换热管壁温(水相变温度)始终控制在烟气酸露点温度之上，避免下段换热管位于烟道内的管道发生酸腐蚀，从而解决传统空预器低温腐蚀的问题。
当锅炉的燃烧煤种发生变化时，酸露点温度也会发生变化，通过膨胀水箱压力改变下段换热管内介质的相变温度，将下段换热管的壁面温度始终控制在酸露点温度之上，防止酸露腐蚀。同时由电路控制器控制可控开关大于来调节水冷器冷凝水流量，使得水冷器后的烟温发生变化，以改变下段空气预热器后的烟气温度，从而实现防止烟道腐蚀和最大限度降低排烟温度的目的。
附图说明
图1是本发明强制循环空气预热系统实施例结构示意图；
图2是沿A-A方向剖视结构示意图；
图3是本发明强制循环空气预热系统另一实施例结构示意图。
下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明提供一种强制循环空气预热系统实施例。
该强制循环空气预热系统包括：下段空气预热器2，在该下段空气预热器2内分别设有数量相同的至少两个烟道1和至少两个风道8，即烟道1的数量与风道8的数量相同。每个烟道1和风道8由下段空气预热器管体25相互隔绝，烟气与空气不通过下段空气预热器2的管壁进行直接换热，且烟道1与风道8间隔相邻，在该相邻的烟道1和风道8之间分别设有连通的下段换热管21，该下段换热管21的进水端与出水端之间设有输送装置4，如采用变频调节的循环水泵，该输送装置4与电路控制器5连接；所述下段换热管21可以是并联分布。所述风道8即空气通道，所述烟道1即空气通道。
在所述下段换热管21的出水端与输送装置4之间设有可调节水压力的膨胀水箱3和与输送装置4连接并接受电路控制器5控制流经下段换热管21流量的第一开关6，该第一开关6包括电动阀门或电磁阀门。
工作时，烟气沿D方向自上而下通过所述下段空气预热器2。空气从入口风道24沿F方向进入至下段空气预热器2中的下段换热管21内。由位于烟道1的下段换热管21内的水吸收烟气的热量，使水变成水蒸气，该水蒸气将热量传递至位于风道8的下段换热管21内，该水蒸气使与下段换热管21外壁接触的空气温度升高，同时在与空气接触过程中使下段换热管21内的水蒸气凝结成水流入联箱12内，该水在所述输送装置4输送下进行强制循环，实现连续换热。
由于强制循环空气预热系统是通过介质水进行二次换热，水在下段换热管21内发生相变，使下段换热管21的壁面温度维持在水的相变温度，通过调节下段换热管21内的压力(即膨胀水箱压力)使下段换热管21壁温(水相变温度)始终控制在酸露点温度之上，避免下段换热管21位于烟道1内的管道发生酸腐蚀，从而解决传统空预器低温腐蚀的问题。
当锅炉的燃烧煤种发生变化时，酸露点温度也会发生变化，可以通过膨胀水箱3压力改变下段换热管21内介质的相变温度，将下段换热管21的壁面温度始终控制在酸露点温度之上，防止酸露腐蚀。
在上实施例中，所述下段换热管21内的水源来自于汽轮机给水回热系统的凝结水，水压为引来凝结水的管道压力，即所述下段换热管21的入口、出口水压与引入、引出的水冷器10的凝结水管道水压相同；所述下段空气预热器2的至少两个出口风道23高于所述至少两个入口风道24。
如图3所示，所述强制循环空气预热系统还包括与下段空气预热器2连接的中段空气预热器7，其中该中段空气预热器7上的走空气的中段换热管15交叉设置，该中段换热管15与下段空气预热器2上的风道8连通，可以使烟道1内的烟气与中段换热管15外壁充分接触，预热的空气通过两空气出口26沿E方向排出利用，提高中段换热管15内的空气与烟道1内烟气的热交换系数。位于中段空气预热器7的中段空气预热管15也称为风道8。
在所述中段空气预热器7上设有上段空气预热器9，该上段空气预热器9设有上段换热管(附图未标示)，该上段换热管与水冷器10通过导管(附图未标示)连通，该导管上设有与所述电路控制器5连接并控制导管凝结水流量的第二开关11，该第二开关11包括电动阀门或电磁阀门。
为了更好说明本发明达到的技术效果，具体说明工作过程。
所述水冷器10为烟气与凝结水的气—水换热装置，结构与省煤器类似，可以将330-350℃左右的高温烟气降低至250-270℃左右，高温烟气与低温凝结水进行热交换，水冷源来自于给水冷器10的凝结水。根据需要可通过电路控制器5控制第二开关11调节水冷器10的进水流量，实现控制水冷器11对烟气的冷却速率。
中段空气预热器7上设有走空气的中段换热管15，该中段换热管16采用斜向布置，空气在该斜向布置的中段换热管15内沿其管向向上流动，烟气在中段换热管15外侧的烟道1内外向下流动冲刷中段换热管15。该中段空预器7可以将250-270℃的高温烟气降低至160℃左右，同时将常温空气加热至所需温度水平，供给锅炉燃烧器进行燃烧。
下段空气预热器2可以采用四个通道，其中两个通道为烟道1，两个通道为风道8，每个烟道1和风道8相互隔绝，烟气与空气不通过管壁进行直接换热，且烟道与风道间隔相邻。下段空气预热器2上的风道8采用并联管排布置，根据情况下段换热管也可采用水平放置、可垂直或斜向放置，下段换热管内为水介质进行汽水相变换热。下段换热管2在烟道1内吸收烟气热量，使下段换热管21内的水蒸发产生水蒸气，并将热量传递到位于风道8内的下段换热管21，使风道8内的空气升温，使得排烟温度降至更低；同时使下段换热管21内的水蒸气凝结成水流入联箱12中进行下一循环。由与所述下段空气预热器2连接的膨胀水箱3控制下段换热管21内水侧压力，由循环水泵强制推动汽水的往复循环，为循环提供动力并进行补水。
该系统中，通过电路控制器5对其进行多方位调节，可以使空气预热器后的烟气温度可以降至尽可能低的水平，达到降低排烟热损失的目的。由于排烟温度得到降低，烟气实际流量将随之减小，所以烟气冲刷空气预热器内的换热管的流速也相应减小，换热管受烟气中飞灰的磨损情况将会得到改善，防止结露堵灰。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.强制循环空气预热系统，其包括下段空气预热器，其特征在于：
在该下段空气预热器内设有数量相同的至少两个烟道和至少两个风道，每个烟道和风道相互隔绝，且烟道与风道间隔相邻，在该相邻的烟道和风道之间分别设有连通的下段换热管，该下段换热管的进水端与出水端之间设有输送装置，该输送装置与电路控制器连接。
2.根据权利要求1所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述下段换热管并联分布。
3.根据权利要求1或2所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
在所述下段换热管的出水端与输送装置之间设有可调节水压力的膨胀水箱和与输送装置连接并接受电路控制器控制的第一开关。
4.根据权利要求3所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述第一开关包括电动阀门或电磁阀门。
5.根据权利要求3所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述输送装置包括循环水泵。
6.根据权利要求1或2所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述强制循环空气预热系统还包括与下段空气预热器连接的中段空气预热器，其中该中段空气预热器上的走空气的中段换热管交叉设置，该中段换热管与下段空气预热器上的风道连通。
7.根据权利要求6所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述强制循环空气预热系统还包括与中段空气预热器连接的上段空气预热器，该上段空气预热器设有上段换热管，该上段换热管通过导管与水冷器连通，该导管上设有与所述电路控制器连接并控制导管凝结水流量的第二开关。
8.根据权利要求7所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述第二开关包括电动阀门或电磁阀门。
9.根据权利要求7所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述上段换热管的入口、出口水压与引入、引出的回热系统的凝结水管道水压相同。
10.根据权利要求1所述的强制循环空气预热系统，其特征在于：
所述下段空气预热器的至少两个出口风道高于所述至少两个入口风道。
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|---|---|---|---|---|
| CN103134070A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-05 | 上海大学 | 防止板式空气预热器换热板腐蚀的方法 |
| CN110397948A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-11-01 | 湖南大唐节能科技有限公司 | 一种管式空气预热器防堵装置 |
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2011
- 2011-01-25 CN CN2011100275212A patent/CN102116483A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110706 |