CN102353287B - 磁流体热管、有其的省煤器、使用方法、锅炉及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有温度自动调节功能的省煤器，其包括：烟气管道、位于烟气管道中的磁流体热管和PLC控制器，所述磁流体热管包括磁流体工质，所述磁流体热管包括外壁和内壁两层结构，所述内壁形成的内管用于通过待换热的水，所述磁流体热管外壁和内壁之间充入所述磁流体工质。带有本发明的磁流体热管的省煤器带有温度自动调节功能，克服了传统烟道废气省煤器热转换效率低、设备易腐蚀等缺陷，实现废气余热的高效吸收。
Description
磁流体热管、有其的省煤器、使用方法、锅炉及应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种省煤器，特别是一种带有磁流体热管的省煤器。
背景技术
[0002] 随着工业的发展，人类对能源的需求也来越大，自然界中的不可再生能源的储备量越来越少，这就势必导致能源的价格不断地攀升，在能源储备量不变的情况下，如何提高能源的使用效率变得尤为重要。提高能源的使用效率，节约能源的使用，可以有效地降低生产成本，为企业创造更多的利润。工业生产中的燃煤、燃油、燃气锅炉，烟气中的余热未经利用直接排放，造成很大的能源浪费，如果能够将烟气中的余热加以利用，不仅可以节约能源，同时可以减少能源生产过程中对环境的污染。采用省煤器可以将烟气中的一部分余热回收，从而降低排烟温度，省煤器中的工质被加热，升温后的工质流回加热系统，在燃料消耗不变的情况下，可以获得更多的能量，提高了燃料的热转化率。传统的省煤器通常采用光管、鳍片或翅片管，多采用铸铁和钢管式省煤器，烟气中存在有大量的腐蚀性的气体，在省煤器给水进口处温度常低于酸露点温度，很容易被腐蚀，缩短了省煤器的使用寿命，并且维修困难，采用传统的省煤器，其热转换效率低，能量损失大。19世纪70年代，人类发明了一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力，随着科技的发展热管得到了越来越广泛的应用，采用热管作为省煤器的传热元件，其传热性能好，是采用相同金属棒导热性的几百倍，并且热管的外表面具有很好的等温性能，采用径向热管，可以减小省煤器的体积。普通的热管工质多采用水、酒精、丙酮、钠、水银等，但是这种传统的普通热管使烟道废弃省煤器热转换效率低，设备易腐蚀。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的磁流体热管以及采用这种磁流体热管的省煤器，该省煤器带有温度自动调节功能，克服了传统烟道废气省煤器热转换效率低、设备易腐蚀等缺陷，实现废气余热的高效吸收。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁流体热管，其包括：磁流体工质，所述磁流体热管包括外壁和内壁两层结构，所述内壁形成的内管用于通过待换热的水，所述磁流体热管外壁和内壁之间充入所述磁流体工质。
[0005] 其中，所述磁流体包括磁性微粒和基液。
[0006] 其中，所述磁流体热管中的充液率优选为50% _60%，所述磁流体的质量浓度优选为 20% -40%。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有温度自动调节功能的省煤器，其包括：烟气管道、位于烟气管道中的上述的磁流体热管和PLC控制器；
[0008] 所述磁流体热管用于与所述烟气管道中的烟气进行热量交换，实现对烟气的余热回收；[0009] 所述PLC控制器用于控制所述磁流体热管的热交换速度和通过的待换热的水的流量。
[0010] 其中，在所述磁流体热管外壁的上方和下方均装有电磁线圈。
[0011] 其中，所述省煤器还包括待换热的水供应装置、待换热的水供应装置的电磁阀门、供水管道、进口电磁阀门、出口电磁阀门和汽包。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有温度自动调节功能的省煤器，其特征在于，包括：烟气管道、位于烟气管道中的上述的磁流体热管、PLC控制器、待换热的水供应装置、待换热的水供应装置的电磁阀门、供水管道、进口电磁阀门、出口电磁阀门、汽包、变频器、变频式增压泵和再循环电磁阀门；
[0013] 所述磁流体热管在所述烟气管道中可以呈螺旋盘形结构；
[0014] 在所述磁流体热管外壁的上方和下方均装有电磁线圈；
[0015] 在所述烟气管道的顶、中和底部分别设置有顶部温度传感器、中部温度传感器和底部温度传感器；
[0016] 所述待换热的水供应装置通过供水管道与所述磁流体热管的进口处连接在一起，向所述磁流体热管供应待换热的水；
[0017] 所述进口电磁阀门位于所述磁流体热管的进口处；
[0018] 所述出口电磁阀门位于所述磁流体热管的出口处；
[0019] 所述待换热的水供应装置的电磁阀门位于所述待换热的水供应装置和进口电磁阀门之间；
[0020] 增压泵位于所述磁流体热管的进口电磁阀门和所述待换热的水供应装置的电磁阀门之间；
[0021] 所述再循环电磁阀门位于所述汽包和所述待换热的水供应装置之间。
[0022] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种锅炉，其包括：上述的磁流体热管或上述的省煤器。
[0023] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种上述的省煤器的使用方法，其特征在于，包括：
[0024] 第一步，使用所述PLC控制器监控所述烟气管道中所述温度传感器传来的烟气的温度的信号；
[0025] 第二步，当所述烟气的温度低于高于预设值，通过变频器启动所述变频式增压泵，使所述待换热的水供应装置中的水进入到所述磁流体热管中，与所述烟气进行热量交换；
[0026] 第三步，通过PLC控制器根据所述温度传感器反馈的温度信号通过控制进口电磁阀门、出口电磁阀门、电磁线圈和变频式增压泵，使所述烟气管道中烟气的温度始终高于酸露点温度；
[0027] 第四步，当无法单独依靠调节进入所述磁流体热管中的待换热的水的流量来调节所述烟气管道中烟气的温度的时候，通过PLC控制器打开再循环电磁阀门，建立再循环回路，从而实现对烟气管道中烟气的温度的控制。
[0028] 为解决上述技术问题，本发明还提供了上述的磁流体热管或上述的省煤器或上述的锅炉在工业节能减排过程中的应用。
[0029] 本发明有益的技术效果在于：[0030] 相对于现有技术中的普通的热管，本发明采用磁流体作为热管工质，所谓的磁流体是指将表面活性剂包覆的磁性纳米粒子分散在基液中形成的非常稳定的且带有磁性的胶态悬浮液，磁流体将固体的强磁性和液体的流动性有机的结合起来，具有非常独特的性质。采用磁流体作为热管的工质，在外加磁场的作用下，可以进一步提高热管的导热效率。
[0031] 带有本发明的磁流体热管的省煤器带有温度自动调节功能，克服了传统烟道废气省煤器热转换效率低、设备易腐蚀等缺陷，实现废气余热的高效吸收。
附图说明
[0032] 图1带有磁流体热管省煤器工作原理图；
[0033] 图2带有磁流体热管省煤器的结构示意图；
[0034] 图3带有磁流体热管省煤器的磁流体热管结构示意图；
[0035] 图4磁流体热管内部结构图；
[0036] 图5带有磁流体热管省煤器PLC控制系统原理图。
[0037] 图中：1-烟气管道，2-磁流体热管，3-进口电磁阀门，4-出口电磁阀门，5-变频式增压泵，6-软水池，7-软水池电磁阀门，8-再循环电磁阀门，9-汽包，10-顶部温度传感器，11-中部温度传感器，12-底部温度传感器，13-电磁线圈，14-热管外壁，15-热管内壁，16-蜂巢状结构吸热片，17-磁流体工质。
具体实施方式
[0038] 本发明提供了一种磁流体热管，其包括：磁流体工质，所述磁流体热管包括外壁和内壁两层结构，所述内壁形成的内管用于通过待换热的水，所述磁流体热管外壁和内壁之间充入所述磁流体工质。
[0039] 所述磁流体热管外壁和内壁之间可以为真空状态的管腔，在真空密闭的管腔中充入所述磁流体工质。
[0040] 所述磁流体热管的外径为热管外壁形成的直径，优选为40_60mm的直径，进一步优选为50mm的直径，所述磁流体热管的内管的内径为热管内壁形成的直径，优选为25-35mm的直径，进一步优选为30mm的直径。
[0041] 在所述磁流体热管外壁可以增加设置蜂巢状结构的吸热片，所述蜂巢状结构的吸热片与所述磁流体热管外壁垂直设置，所述蜂巢状结构吸热片与所述磁流体热管采用间隔接触的方式固联，间隔接触是指蜂巢状结构不是整体都与热管外壁外侧接触的，而是间断性的接触，可以减少热管对烟气的阻力，设置蜂巢状结构的吸热片，可以增大磁流体热管与烟气的有效接触面积，促进热交换。
[0042] 所述磁流体的制备材料优选为紫铜。
[0043] 所述磁流体可以包括磁性微粒和基液，所述磁流体的磁性微粒、基液对磁流体的性能起决定性作用。
[0044] 所述磁流体进一步还可以包括表面活性剂，表面活性剂的作用是防止磁性微粒相互间的凝聚或沉淀，它将单个的磁性微粒包覆起来，使之彼此分开，悬浮于载液中。
[0045] 所述磁流体磁性微粒进一步优选是氮化铁微粒，氮化铁采用气相液相法制得，再添加了羰基及胺基系表面活性剂的煤油中导入氨气，通过化学反应生成胺基羰基铁的中间体，然后在高温下分解该中间体，即可获得氮化铁，所述磁流体基液进一步优选为甲苯，选用亲水亲油平衡值与甲苯接近的油酸作为改性剂，制备出氮化铁磁流体。
[0046] 所述磁流体热管中的充液率优选为50% -60%，进一步优选为55%。
[0047] 所述磁流体的质量浓度优选为20% -40%,进一步优选为30%。
[0048] 采用本发明的磁流体热管的省煤器的热吸收效率相对于普通省煤器提高10%〜20%。
[0049] 本发明还提供了一种具有温度自动调节功能省煤器，其包括烟气管道、位于烟气管道中的上述的磁流体热管和PLC控制器；
[0050] 所述磁流体热管用于与所述烟气管道中的烟气进行热量交换，实现对烟气的余热回收；
[0051] 所述PLC控制器用于控制所述磁流体热管的热交换速度和通过的待换热的水的流量。
[0052] 所述磁流体热管在所述烟气管道中可以呈螺旋盘形结构，由上至下间隔分布，使各层均尽可能的与烟气接触，充分的吸收烟气中的余热，烟气从所述烟气管道上部进入，与所述磁流体热管接触，完成烟气余热的回收，最后烟气从所述烟气管道的底部排出。
[0053] 进一步，在所述磁流体热管外壁的上方和下方均装有电磁线圈,所述电磁线圈通电后产生磁场，外加磁场能够达到强化磁流体沸腾换热的效果，有效地提高磁流体热管的热传导性能，同时有利于磁流体工质的回流。
[0054] 电磁线圈优选为耐高温直流电磁线圈，选用的材料为铜。
[0055] 在所述烟气管道中设置有温度传感器，PLC控制器根据温度传感器采集来的温度信号，对所述磁流体热管的热交换速度和通过的待换热的水的流量进行控制，使烟气管道中的温度保持在酸露点以上，避免对磁流体热管造成酸腐蚀。
[0056] 优选在所述烟气管道的顶、中和底部分别设置有顶部温度传感器、中部温度传感器和底部温度传感器。
[0057] 待换热的水经由进口进入磁流体热管，在循环过程中通过磁流体热管进行热交换，烟气流动的可以方向与待换热的水的流动方向相反，待换热的水先与温度较低的烟气进行热交换，在磁流体热管的内管中盘旋向上流动，不断上升，不断地与更高温度的烟气进行热交换，最后通过出口进入锅炉循环系统，待换热的水流动的方向与烟气的方向可以相反，这样可以更好地吸收烟气余热。
[0058] 所述省煤器进一步可以包括待换热的水供应装置、待换热的水供应装置的电磁阀门、供水管道、进口电磁阀门、出口电磁阀门和汽包。
[0059] 所述待换热的水供应装置通过供水管道与所述磁流体热管的进口处连接在一起，向所述磁流体热管供应待换热的水；
[0060] 所述进口电磁阀门位于所述磁流体热管的进口处；
[0061] 所述出口电磁阀门位于所述磁流体热管的出口处；
[0062] 所述待换热的水供应装置的电磁阀门位于所述待换热的水供应装置和进口电磁阀门之间。
[0063] 所述汽包通过所述供水管道与所述磁流体热管的出口连接在一起，用于接收吸收了烟气的余热的水。[0064] 所述待换热的水经过过滤芯进入到供水管道，经过待换热的水供应装置的电磁阀门，进入变频式增压泵，经变频式增压泵增压后，经进口电磁阀门进入磁流体热管中，完成与烟气热交换，沿供水管道，经出口电磁阀门流进汽包。
[0065] 所述省煤器进一步还可以包括变频式增压泵，增压泵位于所述磁流体热管的进口电磁阀门和所述待换热的水供应装置的电磁阀门之间，为所述待换热的水进入所述磁流体热管提供动力和水量的控制。
[0066] 所述PLC控制器通过控制进口电磁阀门、出口电磁阀门、变频式增压泵和电磁线圈从而实现对所述磁流体热管中待换热的水的流量和热交换速度的控制。
[0067] 当烟气管道内的烟气温度低于设定值时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵减速，磁流体热管进口处的进口电磁阀门开口减少，减小进入磁流体热管中待换热的水的流量，磁流体热管出口处的出口电磁阀门开口减小，减慢待换热的水在磁流体热管中的流动速度，电磁线圈中的电流减小，从而磁场强度减少，磁流体热交换速度降低，减少烟气管道中的热交换，防止烟气管道中的温度低于酸露点，造成烟气中的酸性气体凝结对磁流体热管造成腐蚀，当烟气管道内的烟气温度增大时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵增速，磁流体热管进口处的进口电磁阀门开口增大，增加进入磁流体热管中待换热的水的流量，磁流体热管出口处电磁阀门开口增大，增加待换热的水在磁流体热管中的流动速度，电磁线圈中的电流增大，从而磁场强度增大，磁流体热交换速度加快，实现更多的热交换，提闻热交换的效率，从而提闻省煤器的效率。
[0068] 所述省煤器进一步还包括再循环电磁阀门，当无法单独依靠调节进入磁流体热管中的待换热的水的流量来调节烟气管道内的温度时，需要依靠再循环回路来维持烟气管道内的温度，关闭待换热的水供应装置的电磁阀门，打开再循环电磁阀门，并逐渐增大再循环电磁阀门的开度，使汽包内的热水与磁流体热管形成回路，同时使磁流体热管电磁线圈断电，减缓磁流体热管中的热交换，提高烟气管道内的温度。当烟气管道内的温度再次上升时，打开待换热的水供应装置的电磁阀门，并逐渐增大待换热的水供应装置的电磁阀门的开度，关闭再循环电磁阀门。
[0069] 当启动在循环回路时，汽包中的热水经过再循环电磁阀门，进入电磁增压泵，经电磁增压泵增压后，进入磁流体热管中，经出口电磁阀门，沿供水管道重新流回汽包中。
[0070] 再循环回路的建立，不仅可以调节烟气管道内的温度，在启动或停炉这两个工况下，或不需要连续上水时，省煤器中的水处于不流动状态，很有可能使其超温，甚至使磁流体热管中的待换热的水汽化，此时打开再循环回路阀门，利用汽包与省煤器的密度差，在汽包、再循环管、省煤器之间形成自然循环，使磁流体热管中的待换热的水保持流动，避免造成磁流体热管压力过高损坏。
[0071] 所述待换热的水优选为软水。
[0072] 所述待换热的水供应装置优选为水池或水箱。
[0073] 本发明还提供了一种省煤器，其包括：烟气管道、位于烟气管道中的上述的磁流体热管、PLC控制器、待换热的水供应装置、待换热的水供应装置的电磁阀门、供水管道、进口电磁阀门、出口电磁阀门、汽包、变频器、变频式增压泵和再循环电磁阀门；
[0074] 所述磁流体热管在所述烟气管道中可以呈螺旋盘形结构；
[0075] 在所述磁流体热管外壁的上方和下方均装有电磁线圈；[0076] 在所述烟气管道的顶、中和底部分别设置有顶部温度传感器、中部温度传感器和底部温度传感器；
[0077] 所述待换热的水供应装置通过供水管道与所述磁流体热管的进口处连接在一起，向所述磁流体热管供应待换热的水；
[0078] 所述进口电磁阀门位于所述磁流体热管的进口处；
[0079] 所述出口电磁阀门位于所述磁流体热管的出口处；
[0080] 所述待换热的水供应装置的电磁阀门位于所述待换热的水供应装置和进口电磁阀门之间；
[0081] 增压泵位于所述磁流体热管的进口电磁阀门和所述待换热的水供应装置的电磁阀门之间；
[0082] 所述再循环电磁阀门位于所述汽包和所述待换热的水供应装置之间。
[0083] 本发明还提供了 一种锅炉，其包括上述的省煤器或磁流体热管。
[0084] 本发明还提供了一种上述的省煤器的使用方法，其包括：
[0085] 第一步，使用所述PLC控制器监控所述烟气管道中所述温度传感器传来的烟气的温度的信号；
[0086] 第二步，当所述烟气的温度低于高于预设值，通过变频器启动所述变频式增压泵，使所述待换热的水供应装置中的水进入到所述磁流体热管中，与所述烟气进行热量交换；
[0087] 第三步，通过PLC控制器根据所述温度传感器反馈的温度信号通过控制进口电磁阀门、出口电磁阀门、电磁线圈和变频式增压泵，使所述烟气管道中烟气的温度始终高于酸露点温度；
[0088] 第四步，当无法单独依靠调节进入所述磁流体热管中的待换热的水的流量来调节所述烟气管道中烟气的温度的时候，通过PLC控制器打开再循环电磁阀门，建立再循环回路，从而实现对烟气管道中烟气的温度的控制。
[0089] 本发明还提供了上述磁流体热管、省煤器以及锅炉在工业节能减排过程中的应用。
[0090] 本发明还提供了上述磁流体热管、省煤器以及锅炉在煤炭工业中的应用。
[0091] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0092] 附图1示出了本发明具有温度自动调节功能的热管省煤器工作原理，温度传感器和各执行机构通过PLC控制器的控制，完成对烟气中余热的回收。PLC控制器接收启动命令，完成系统的启动，实时地采集温度传感器传来的信号，根据温度信号发出相应的控制指令，当烟气管道内的烟气温度低于设定值时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵减速，软水进口处的进口电磁阀门开口减少，减小进入磁流体热管中软水的流量，软水出口处的出口电磁阀门开口减小，减慢软水在热管中的流动速度，电磁线圈中的电流减小，从而磁场强度减少，磁流体热交换速度降低，减少烟气管道中的热交换，防止烟气管道中的温度低于酸露点，造成烟气中的酸性气体凝结对磁流体热管造成腐蚀，当烟气管道内的烟气温度增大时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵增速，软水进口处的进口电磁阀门开口增大，增加进入磁流体热管中软水的流量，软水出口处的出口电磁阀门开口增大，增加软水在热管中的流动速度，电磁线圈中的电流增大，从而磁场强度增大，磁流体热交换速度加快，实现更多的热交换，提闻热交换的效率，从而提闻省煤器的效率。
[0093] 附图2为省煤器的结构示意图，省煤器工作时，软水从软水池6经过过滤芯，进入软水管道，经过软水池电磁阀门7，进入变频式增压泵5，经变频式增压泵5增压后，经软水进口电磁阀门3进入磁流体热管2中，完成与烟气热交换，沿软水管道，经软水出口电磁阀门4流进汽包9。当启动在循环回路时，汽包9中的热水经过再循环电磁阀门8，进入电磁增压泵5，经电磁增压泵5增压后，进入磁流体热管中，经软水出口电磁阀门4，沿管道重新流回汽包9中。
[0094] 本发明中的磁流体热管表面蜂巢状结构吸热片与磁流体热管外壁垂直设置，蜂巢状结构吸热片与磁流体热管采用间隔接触的方式固联，可以减少热管对烟气的阻力。
[0095] 本发明中磁流体热管2采用径向热管结构，由内外两层结构组成，安装结构如图3所示，所述磁流体热管2在所述烟气管道I中呈螺旋盘形结构，由上至下间隔分布，具体内部结构如图4所示，包括磁流体工质17，所述磁流体热管包括热管外壁14和热管内壁15两层结构，所述磁流体工质17位于所述热管外壁14和热管内壁15之间，在所述热管外壁14的设置蜂巢状结构的吸热片16，所述蜂巢状结构的吸热片16与所述磁流体热管外壁14垂直设置，所述蜂巢状结构吸热片16与所述磁流体热管采用间隔接触的方式固联，所述磁流体热管2的材料为紫铜,磁流体热管2的外径为50mm,内管内径为30mm,在真空密闭的管腔内注入磁流体，磁流体由磁性微粒、基液和表面活性剂组成，磁流体的磁性微粒、基液对磁流体的性能起决定性作用，表面活性剂的作用是防止磁性微粒相互间的凝聚或沉淀，它将单个的磁性微粒包覆起来，使之彼此分开，悬浮于载液中。本发明所采用的磁流体磁性微粒是氮化铁微粒，氮化铁采用气相液相法制得，再添加了羰基及胺基系表面活性剂的煤油中导入氨气，通过化学反应生成胺基羰基铁的中间体，然后在高温下分解该中间体，即可获得氮化铁，选用甲苯作为磁流体基液，选用亲水亲油平衡值与甲苯接近的油酸作为改性剂，制备出氮化铁磁流体。磁流体热管2中的充液率为55%，磁流体的质量浓度为30%，此时磁流体热管省煤器的热吸收效率相对于普通省煤器提高10%〜20%。
[0096] 软水通过变频式增压泵5提供动力，进入省煤器磁流体热管2中，调节变频式增压泵5的转速实现给水量的控制，在省煤器给水管路的给水入口和给水出口处均设有电磁阀门，通过控制省煤器软水进口电磁阀门3的开度，调节软水的进口流量，通过调节省煤器软水出口电磁阀门4，控制软水的出口流量，调节软水流量的目的在于保持烟气管道I内的温度始终高于酸露点温度，减少酸性气体结露对磁流体热管2的腐蚀，延长磁流体热管2的使用寿命。变频式增压泵5选用中崛供水公司生产的变频泵，以PID为控制算法组成闭环控制系统，对水泵流量进行无级调整。采用变频式增压泵的优点是可以减少开停泵的次数，减少对电网及水泵机械的冲击，延长设备的使用寿命。变频器选用的型号为三菱FR-S520S-0. 4K-CH(R)，通过FX2N-485ADP通信模块和FX2N-R0M-E1功能扩展存储盒与PLC控制器实现变频器与PLC控制器的通信。
[0097] 在烟气管道I的顶部、中间和下部分别设有温度传感器，如图2中所示，通过温度传感器来实时测量烟气管道I中的温度，来防止烟气温度低于酸露点，温度传感器选用的型号为上海缙亚仪表有限公司生产的WZP-12-PtlOO热电偶，其测温范围_200°C〜500°C，保护管材料采用0Crl8Nil2Mo2Ti不锈钢，安装置入深度为630mm。温度传感器13采集来的温度信号传送给PLC控制器，PLC控制器根据温度传感器采集来的温度信号，对各执行机构进行控制，达到温度调节的目的，WZP-12-PtlOO热电偶通过FX2N-4AD-PT扩展模块与PLC控制器通信，WZP-12-PtlOO热电偶采用双绞屏蔽电缆作为模拟输入电缆，并且和电源线和其它可能产生电气干扰的电线隔离。
[0098]磁流体热管2外加磁场采用电磁线圈13产生的磁场，通过控制电磁线圈13通过电流的大小调节电磁场的强度，在一定程度上控制磁流体的热交换速度，当温度传感器检测到烟气管道I内的温度高于设定值时，通过增大功率器件的输入电压，控制通过电磁线圈13的电流增大，增大电磁场的强度，加速磁流体热管2中磁流体的热交换，当烟气管道I内的温度低于设定值时，通过减小功率器件的输入电压，控制通过电磁线圈13的电流减小，减小电磁场的强度，直至电流为零，磁场强度为零，从而减慢磁流体热管2热管中磁流体的热交换。外加磁场的电磁线圈13分布在磁流体热管3的上下侧，电磁线圈13内加铁粉芯，铁粉芯具有很强的导磁性，可以使线圈以小的电流产生大的磁场。电磁线圈13之所以采用上下分布的形式，是为了使磁场能够穿过磁流体热管，达到加速热交换的目的，电磁线圈13采用耐高温直流电磁线圈，直流电压为200V，线圈的匝数为2000圈，选用铜线的直径为O. 2mm,电磁线圈通过PLC模拟量输出模块控制，功率放大器通过三菱PLC模拟量输出模块FX-2DA与PLC连接，实现电磁线圈13的控制。
[0099] PLC控制器的具体控制过程：
[0100] 控制系统以PLC控制器为中心控制装置，选用的型号为FX2N-16ER，该PLC控制器具有8点输入和8点继电器输出，PLC控制器控制系统的工作原理图如图5所示，通过温度传感器采集来的信号，来实时地控制电磁阀门、变频式增压泵、电磁线圈。
[0101] PLC控制器的输入端口分配如表I所示
[0102]表 I
[0103]
[0104] PLC控制器的输入端XO与启动按钮连接，烟气管道I中的温度传感器分别与PLC控制器的温度扩展模块FX2N-4AD-PT的CH1、CH2、CH3端口连接。
[0105] PLC控制器的输出端口分配如表2所示。
[0106]表 2
[0108] 经试验比较，采用磁流体热管省煤器节能效益相当可观，表3为磁流体热管式省煤器与普通热管式、钢管式省煤器的使用数据对比表。
[0109]表 3
[0110]
[0111] 从表3可以看出，磁流体热管省煤器的最低壁温为145°C，钢管省式煤器只有560C，相差接近90°C，热管省煤器的烟气压降为45Pa，钢管式省煤器为96Pa，单位容积受热面积磁流体热管式省煤器是钢管式省煤器的2. 7倍，流体热管式省煤器的质量不到钢管式省煤器质量的1/2，综上所述，磁流体热管在无论在技术上还是在工作可靠性上都优于传统的钢管式省煤器。
[0112] 所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
[0113] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1. 一种具有温度自动调节功能的省煤器，其特征在于，包括：烟气管道、位于烟气管道中的磁流体热管、PLC控制器、待换热的水供应装置、待换热的水供应装置的电磁阀门、供水管道、进口电磁阀门、出口电磁阀门、汽包、变频器、变频式增压泵和再循环电磁阀门； 所述磁流体热管包括磁流体工质，所述磁流体热管包括外壁和内壁两层结构，所述内壁形成的内管用于通过待换热的水，所述磁流体热管外壁和内壁之间充入所述磁流体工质，所述磁流体工质包括磁性微粒和基液，所述磁流体热管中的充液率为50% -60%,所述磁流体的质量浓度为20% -40% ； 所述磁流体工质中的磁性颗粒为采用气相液相法制备的氮化铁微粒，基液为甲苯； 所述磁流体热管在所述烟气管道中呈螺旋盘形结构； 在所述磁流体热管外壁的上方和下方均装有电磁线圈； 在所述烟气管道的顶、中和底部分别设置有顶部温度传感器、中部温度传感器和底部温度传感器； 所述待换热的水供应装置通过供水管道与所述磁流体热管的进口处连接在一起，向所述磁流体热管供应待换热的水； 所述进口电磁阀门位于所述磁流体热管的进口处； 所述出口电磁阀门位于所述磁流体热管的出口处； 所述待换热的水供应装置的电磁阀门位于所述待换热的水供应装置和进口电磁阀门之间； 变频式增压泵位于所述磁流体热管的进口电磁阀门和所述待换热的水供应装置的电磁阀门之间； 所述再循环电磁阀门位于所述汽包和所述待换热的水供应装置之间。
2. 一种锅炉，其特征在于，包括：权利要求1所述的省煤器。
3. —种权利要求1所述的省煤器的使用方法，其特征在于，包括： 第一步，使用所述PLC控制器监控所述烟气管道中所述温度传感器传来的烟气的温度的信号； 第二步，当烟气管道内的烟气温度低于设定值时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵减速，磁流体热管进口处的进口电磁阀门开口减少，减小进入磁流体热管中待换热的水的流量，磁流体热管出口处的出口电磁阀门开口减小，减慢待换热的水在磁流体热管中的流动速度，电磁线圈中的电流减小，从而磁场强度减少，磁流体热交换速度降低，减少烟气管道中的热交换，当烟气管道内的烟气温度增大时，PLC控制器通过变频器控制变频式增压泵增速，磁流体热管进口处的进口电磁阀门开口增大，增加进入磁流体热管中待换热的水的流量，磁流体热管出口处电磁阀门开口增大，增加待换热的水在磁流体热管中的流动速度，电磁线圈中的电流增大，从而磁场强度增大，磁流体热交换速度加快，实现更多的热交换； 第三步，通过PLC控制器根据所述温度传感器反馈的温度信号通过控制进口电磁阀门、出口电磁阀门、电磁线圈和变频式增压泵，使所述烟气管道中烟气的温度始终高于酸露点温度； 第四步，当无法单独依靠调节进入所述磁流体热管中的待换热的水的流量来调节所述烟气管道中烟气的温度的时候，通过PLC控制器打开再循环电磁阀门，建立再循环回路，从而实现对烟气管道中烟气的温度的控制。
4.权利要求1所述的省煤器或权利要求2所述的锅炉在工业节能减排过程中的应用。
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