CN102141253A - 相变组合空气预热器 - Google Patents

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王炎
孙淮林
符厚田
冯友福
王晓鹏
董敏
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    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明是一种适用于锅炉余热回收领域。本发明提供一种相变组合空气预热器，其包括相变组合空气预热器，包括管式空气预热器和相变换热器，所述管式空气预热器通过风道与相变换热器的上段连接，在该相变换热器的上段设有受控制装置控制通过相变换热器流量的流量阀；所述相变换热器的下段与锅炉尾部烟道连接，在相变换热器的下段管壁上设有与所述控制装置电连接的温度采集模块，所述控制装置根据温度采集模块采集的壁面温度控制流量阀的开度。一方面其换热管壁面温度比立管式空气预热器管壁温度高10-30℃，有利于换热管的防腐；另一方面换热管内流动介质为空气，因而在换热管内产生的积灰较少。

Description

相变组合空气预热器
技术领域
本发明涉及锅炉设备余热回收技术领域。本发明还特别涉及一种可以对壁温进行调节的相变组合空气预热器。
背景技术
现有锅炉设计的管式或再生式空气预热器为壁免发生低温腐蚀和堵灰，若进口风温20℃，排烟温度要高于158℃(当酸露点为80℃)。这样会造成较高的排烟损失，浪费了宝贵的热源。若想进一步降低锅炉的排烟温度并保证目前空预器的管壁最低温度不低于烟气露点，采用传统技术方案是无法做到的。
同时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局部积灰、系统阻力增加、受热面结垢等低温腐蚀问题，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可以对壁温进行调节的相变组合空气预热器，该相变组合空气预热器可以壁免空气预热器的低温腐蚀，同时降低空气预热器的排烟温度，提高烟气余热的利用效率。
为了解决上述问题，本发明提供一种相变组合空气预热器，该相变组合空气预热器包括相变组合空气预热器，包括管式空气预热器和相变换热器，所述管式空气预热器通过风道与相变换热器的上段连接，在该相变换热器的上段设有受控制装置控制通过相变换热器流量的流量阀；所述相变换热器的下段与锅炉尾部烟道连接，在相变换热器的下段管壁上设有与所述控制装置电连接的温度采集模块，所述控制装置根据温度采集模块采集的壁面温度控制流量阀的开度。
优选地，所述管式空气预热器包括换热管，在该换热管内外壁分别设有多个内翅片和外翅片。
优选地，所述外翅片呈H型，相邻的外翅片相互平行。
优选地，所述内翅片的数量为4个。
优选地，所述内翅片均匀分布在换热管内。
优选地，所述温度采集模块包括温度传感器或壁温测试仪。
优选地，所述管式空气预热器上的换热管水平放置。
本发明相变组合空气预热器，该管式空气预热器的换热管水平放置，换热管内外分别走空气和烟气，一方面其换热管壁面温度比立管式空气预热器管壁温度高10-30℃，有利于换热管的防腐；另一方面换热管内流动介质为空气，因而在换热管内产生的积灰较少。
所述控制装置根据温度采集模块温度控制流量阀的开度，进而控制进入管式空气预热器的空气温度，在冬季抬高进入管式空气预热器的空气温度，避免换热管壁面温度低于烟气酸露点时造成的腐蚀；在保证设备不发生低温腐蚀的前提下，降低排烟温度，最大限度的回收烟气余热，节约能源。该相变组合空气预热器可以适用于各类高压、超高压、亚临界压力锅炉，作为空气预热器使用。
附图说明
图1是本发明相变组合空气预热器实施案例结构示意图。
图2是管式空气预热器换热管实施案例结构示意图；
图3是图2沿A-A方向剖视结构示意图。
说明书附图标记说明
管式空气预热器1；   相变换热器2；    烟道3；   换热管4；
内翅片42；        外翅片41；   控制装置5；
相变换热器上段6； 流量阀7；    相变换热器下段8；
温度采集模块9；   风道10；      空气连通罩11；   换热箱12；
下面结合实施案例，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，本发明提出一种相变组合空气预热器实施案例。
该相变组合空气预热器包括：管式空气预热器1和相变换热器2，其中所述管式空气预热器1通过风道10与相变换热器上段6连接，在该相变换热器上段6设有受控制装置5控制通过相变换热器2流量的流量阀7；所述相变换热器下段8与锅炉尾部烟道3连接，在相变换热器下段8管壁上设有与所述控制装置5电连接的温度采集模块9，所述控制装置5根据温度采集模块9采集的壁面温度控制流量阀7的开度。
具体地说，所述管式空气预热器1包括与烟道3配合的换热管4，在该换热管4内外壁分别设有多个内翅片42和外翅片41，其中所述外翅片41呈H型，相邻的外翅片41相互平行；所述内翅片42均匀分布在换热管4内，且内翅片42与换热管4的轴向平行，即内翅片42的方向与换热管4的轴向相同。该外翅片41与内翅片42的数量根据需进行设置，例如内翅片42可以设一个、两个或多个，优选设4个内翅片42。
所述温度采集模块9包括温度传感器或壁温测试仪；所述换热管4水平设置，该换热管4内外分别走空气和烟气，所述换热管4与烟道这种配合可使换热管4的壁面温度比立管式空气预热的器管壁温度高10-30℃，有利于换热管4的防腐；同时换热管4内流动介质为空气，因而不容易在换热管4内产生的积灰。
在设计烟气-空气热交换器的对流换热面时，使用翅片管来强化换热使换热面布置的更紧凑，根据传热过程的分析知道，折算管壁的外膜换热系数和内膜换热系数近似相等时，换热管具有最佳的换热效果，管外采用翅片一般可以将折算的换热系数提高几倍，管内工质为空气时，也需要强化管内换热，尽可能的使管内的折算换热系数与管外的接近，因此应用内翅片使换热面的设计得到优化强化换热管内换热。在强化无相变换热中，在换热管外侧加翅片能够增大换热管外换热的换热面积，而内翅片则是既可在一定程度上增加换热面积(比外翅片增加幅度要低的多)，直的内翅片不扰动管内的流动。换热管内存在翅片后，由于内部湿周增大，所以通道截面的当量直径减小。由于当量直径的减小和内壁换热面积的增大，使直内翅管的换热系数高于光管的换热系数。
工作时，烟气在烟道内自上而下横向冲刷换热管4，经过相变换热器上段6预热的空气进入换热管4，在换热管4内的空气和换热管4外的烟气逆向流动，烟气热量传递到换热管4内空气，提高空气温度。由于该相变组合空气预热器的换热管4水平放置，该换热管4内外分别走空气和烟气，一方面其换热管4壁面温度比立管式空气预热器管壁温度高10-30℃，有利于换热管4的防腐；另一方面换热管4内流动介质为空气，因而在换热管4内不容易产生积灰。
由于控制装置5实时通过温度采集模块9采集的温度控制流量阀7的开度，进而控制进入换热管4空气温度，即对进入相变换热器上段6的空气流量进行调节，一方面在冬季抬高进入换热管4的空气温度，相应的提高换热管4的壁温，避免在冬季换热管4壁面温度低于烟气露点时造成的腐蚀；另一方面在保证设备不发生低温腐蚀的前提下，实时控制相变换热器下段8的壁温，降低排烟温度，最大限度的回收烟气余热，节约能源。该相变组合空气预热器可以适用于各类高压、超高压、亚临界压力锅炉，作为空气预热器使用。
例如，当所述温度采集模块9采集的温度较高时，所述控制装置5控制流量阀7开度减小，通过该流量阀7的空气流量减小，通过相变换热器上段的空气流量增大，进入换热管4的空气温度变低，通过进一步吸收烟气的热量，使其温度进一步增加；同时使烟气温度下降，直至所述温度采集模块9采集的温度达到预设的温度，因而可以精确控制烟气排出温度。
当所述温度采集模块9采集的温度较低时，所述控制装置5反馈信号增大流量阀7的开度，通过相变换热器上段6的空气量减少，提高进入换热管4的空气温度，进而提高换热管4的壁温，避免在冬季换热管壁面温度低于烟气露点时造成的腐蚀；同时提高相变换热器下段8的壁温。
在本实施案例中，所述管式空气预热器1可以包括一个、两个或多个换热管4构成的换热箱12，当所述换热箱12的数量为两个以上时，相邻的换热箱12之间设有空气连通罩11，该连通罩11使换热箱12内的换热管4之间形成连续的空气通道。
以上所述仅为本发明的优选实施案例，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 (7)

1.相变组合空气预热器，包括管式空气预热器和相变换热器，其特征在于：
所述管式空气预热器通过风道与相变换热器上段连接，在该相变换热器上段设有受控制装置控制通过相变换热器流量的流量阀；所述相变换热器下段与锅炉尾部烟道连接，在相变换热器下段管壁上设有与所述控制装置电连接的温度采集模块，所述控制装置根据温度采集模块采集的壁面温度控制流量阀的开度。
2.根据权利要求1所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述管式空气预热器包括换热管，在该换热管内外壁分别设有多个内翅片和外翅片。
3.根据权利要求2所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述外翅片呈H型，相邻的外翅片相互平行。
4.根据权利要求2所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述内翅片的数量为4-8个。
5.根据权利要求2或4所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述内翅片均匀分布在换热管内。
6.根据权利要求1所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述温度采集模块包括温度传感器或壁温测试仪。
7.根据权利要求2所述的相变组合空气预热器，其特征在于：
所述管式空气预热器上的换热管水平放置。
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