CN103969073A - 烟风模拟换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的烟风模拟换热装置，其特点是，包括烟道系统、燃煤系统、粉尘加料系统、换热循环系统、回收系统、排烟系统和数据采集监测系统组成，其结构合理，模拟真实，一方面可以为不同类型的换热器提供测试平台，可用于换热器研发企业和电力、石油、化工、冶金等使用换热器的众多行业用户作为换热器性能评定平台，可以评价换热器的换热能力、防垢能力、防腐蚀能力等，同时缩短烟风系统内换热器的开发周期，提供多样化的测试手段；另一方面，研究新型的换热器可以有效减少腐蚀的影响，大大降低设备损耗，为该型设备的大规模应用，实现节能减排，更好的进行烟气余热利用提供基础性研究方案和数据。

Description

烟风模拟换热装置

技术领域

本发明涉及烟气余热回收利用技术领域，是一种烟风模拟换热装置。

背景技术

随着能源危机和环境危机的加剧，节能减排已作为我国的一项基本国策。火电厂作为消耗一次能源的主要行业之一，锅炉燃烧进行加热、凝结等能量转换工艺过程后，都会产生各种形式的余热，如排烟温度、锅炉排污、汽轮机排气等，在余热资源回收利用方面具有较大的节能潜力。目前锅炉排烟是一种潜力较大的余热资源，排烟温度一般在120℃-140℃，既浪费了大量热力资源，又造成严重的环境热污染。如果能有效利用烟气余热，降低排烟温度，不但可节约大量能源，而且能有效提高锅炉的经济效率，降低污染物排放。

在实际应用中，余热回收利用有一定的难度，这是因为若排烟温度低，采用常规的换热器，锅炉尾部受热面中的烟气与工质的传热温差减少，传热面积增大，在有限空间布置的管多而密，造成烟气流阻大，引风机动力消耗大、金属消耗和设备投资增多。一般情况下，排烟温度每升高15-20℃，锅炉热效率大约降低1%。在实际应用中，排烟温度过低，会使低温受热面的壁温低于酸露点，引起受热面金属的严重腐蚀，危机锅炉运行安全。低温露点腐蚀作用的存在，大大降低了换热器的使用寿命，浪费了大量热力资源。因此，开发新型的防腐蚀高效换热器成为未来研究的热点问题。中国实用新型专利公开（公告）号CN201772812 U公开了“一种耐腐蚀塑料换热器”它采用导热塑料翅片管作为换热器的新型传热管，具有耐腐蚀、防结垢、重量轻、易成形、加工方便等优点，但是存在不易用于固体颗粒杂质的流体换热，不易清洗，单个换热器需要成本较高，换热器不可叠加安装使用等缺点；文献[张建福,赵钦新等. 烟气余热回收装置的参数优化分析[J]. 动力工程学报，2010,30(9)]中提出“利用烟气深度冷却器技术以回收烟气余热”，可以实现积灰和硫酸蒸汽结露过程的有效分离，但是烟气冷却器布置于静电除尘器和脱硫塔之间，容易造成除尘器堵灰或腐蚀，严重时需要检修，就可能影响整个机组的运行。而且烟气冷却器不能拆卸，不便于安装其他类型的换热器，此系统利用价值不大，不能为研究不同类型的换热器提供试验平台。

目前关于烟风系统中换热器性能的研究还缺乏必要的研究平台，换热器的各种参数及使用效果只能在实际环境中进行监测分析，这种情况造成了如下困境：(1)大大增加了换热器的研发周期以及试验费用；(2)由于现场一般都是直接生产运行，对试验的安排有很大掣肘，甚至有些试验无法完成；(3)某些破坏性的试验会对生产运行造成重大影响，显然无法在现场实现。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明的目的是提供一种可以研究不同换热器、低温省煤器等换热设备在气固流体换热中的换热特性，包括换热性能、污垢性能、腐蚀情况、积灰结焦等情况的烟风模拟换热装置，它能够为新型换热器的开发提供试验研究平台，大大降低了换热器的研发周期，解决了腐蚀对换热器的影响，节省了试验装置的费用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种烟风模拟换热装置，其特征是，它包括烟道系统、燃煤系统、粉尘加料系统、换热循环系统、回收系统、排烟系统和数据采集监测系统，所述的烟道系统包括烟道、烟气分析仪、酸露点检测仪和烟气流量计，烟道上方的烟气采样口设有烟气分析仪，烟道的进口处和烟道的出口处分别设有烟气流量计，烟道的出口处设有酸露点检测仪、风速计；所述的燃煤系统包括燃煤锅炉、鼓风机、风量控制阀和给煤机，锅炉的进风口通过风量控制阀与鼓风机连接，锅炉的进煤口与给煤机连接；所述的粉尘加料系统包括灰斗、螺旋给料机和灰量控制阀，灰斗的出灰口与螺旋给料机连接，螺旋给料机通过灰量控制阀与燃煤锅炉的进灰口连接；所述的换热循环系统包括换热器、壁温检测仪、上水箱、下水箱、流量计、水泵、上水管和下降管，换热器置于烟道内，换热器的进口联箱通过下降管与上水箱连接，换热器的出口联箱通过下降管与下水箱连接，换热器的进水口、出水口均设有水流量计，换热器的上下表面均设有壁温检测仪，上水箱与下水箱之间连接水泵； 所述的回收系统包括与烟道尾部烟气出口依次连接的除尘装置、固体颗粒回收装置和脱硫装置；

所述的排烟系统包括引风机和风道，脱硫装置与风道连接的管路上设置引风机；所述的数据采集监测系统包括传感器组，数据采集卡以及上位机，传感器组的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别与数据采集卡信号连接，数据采集卡与上位机连接。

由于本发明的烟风模拟换热装置是由烟道系统、燃煤系统、粉尘加料系统、换热循环系统、回收系统、排烟系统和数据采集监测系统组成的，其结构合理，模拟真实，一方面可以为不同类型的换热器提供测试平台，可用于换热器研发企业和电力、石油、化工、冶金等使用换热器的众多行业用户作为换热器性能评定平台，可以评价换热器的换热能力、防垢能力、防腐蚀能力等，同时缩短烟风系统内换热器的开发周期，提供多样化的测试手段；另一方面，研究新型的换热器可以有效减少腐蚀的影响，大大降低设备损耗，为该型设备的大规模应用，实现节能减排，更好的进行烟气余热利用提供基础性研究方案和数据。

附图说明

图1为烟风模拟换热测控装置结构示意图。

图中：1燃煤锅炉，2鼓风机，3风机阀门，4给煤机，5灰斗，6螺旋给料机，7灰量控制阀，8烟道，9烟气流量计，10保温层，11换热器，12壁温检测仪，13烟气分析仪，14上水箱， 15下水箱，16水流量计，17水泵，18上水管，19下降管，20风速计，21酸露点检测仪，22除尘装置，23收集装置，24脱硫装置，25引风机，26风道，27传感器组，28数据采集卡，29上位机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的烟风模拟换热装置包括燃煤锅炉1，鼓风机2，风量控制阀3，给煤机4，灰斗5，螺旋给料机6，灰量控制阀7，烟道8，烟气流量计9，换热器11，壁温检测仪12，烟气分析仪13，上水箱14，下水箱15，水流量计16，水泵17，上水管18，下降管19，风速计20，酸露点检测仪21，除尘装置22，收集装置23，脱硫装置24，引风机25，风道26，传感器组27，数据采集卡28，上位机29。水泵17为变频水泵，烟气流量计9为智能涡街流量计9，传感器组27由温度传感器、压力传感器和流量传感器组成。

烟道系统包括烟道8、烟气分析仪13、酸露点检测仪21和烟气流量计。烟道8采用防腐蚀的不锈钢材质制成1m*0.5m大小的矩形烟道，烟道外有保温层10，保温层厚度为50mm，烟道上方的烟气采样口设有烟气分析仪13，烟道8的进口处和烟道8的出口处分别设有烟气流量计9，烟道8的出口处设有酸露点检测仪21。烟道8的出口安装风速计20，用以测量烟道8烟气的排出烟速。

燃煤系统包括燃煤锅炉1、鼓风机2、风量控制阀3和给煤机4。通过给煤机4人工加煤，将煤炭送入锅炉1，锅炉1另一侧连接鼓风机2，在鼓风机2安全运转下，向燃煤锅炉1的炉膛输送燃料燃烧所需要的空气，使得煤炭在炉膛内充分燃烧。燃煤锅炉1可以产生烟气，通过给煤机4调节加煤量，同时通过风量控制阀3控制鼓风机2的送风量，实现不同流速和成分组成的烟气。

粉尘加料系统包括灰斗5、螺旋给料机6和灰量控制阀7。固体颗粒加料器采用螺杆的螺旋加料方式或风机吹灰的方法，将火电厂现场收集的飞灰加入烟道8，用于模拟控制粉尘在烟气中的固体颗粒浓度。

换热循环系统包括换热器11、壁温检测仪12、上水箱14、下水箱15、流量计16、水泵17、上水管18和下降管19。换热器11的进口联箱通过下降管19与上水箱14连接，换热器11的出口联箱通过下降管19与下水箱15连接，换热器11的进水口、出水口均设有水流量计16，换热器11的上下均表面均设有壁温检测仪12，上水箱14与下水箱15之间连接水泵17，水泵17为变频水泵，通过变频水泵的变频器来改变水泵的转速，以实现水泵流量和压力的调节。

回收系统包括与烟道8尾部烟气出口依次连接的除尘装置22、固体颗粒回收装置23和脱硫装置24。将烟道8尾部烟气出口排出的烟气经过除尘过滤，把粉尘从烟气中分离出来，再经脱硫装置24进行脱硫，脱硫装置24采用石灰石湿法脱硫，把烟气中的酸性氧化物SO₂以及其他污染物吸收，使烟气得以充分净化。

排烟系统包括引风机25和风道26。脱硫装置24与风道26连接的管路上设置引风机25，将经过净化处理的烟气通过风道26排出室外。

数据采集监测系统包括传感器组27，数据采集卡28以及上位机29。传感器组27由温度传感器、压力传感器和流量传感器组成，分别将温度、压力和流量信号按一定规律变换成电信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制，然后将采集的信息传入数据采集卡28，数据采集卡28与上位机29相连，将信息传输到上位机29中进行分析、处理。

Claims (1)

1.一种烟风模拟换热装置，其特征是，它包括烟道系统、燃煤系统、粉尘加料系统、换热循环系统、回收系统、排烟系统和数据采集监测系统，所述的烟道系统包括烟道、烟气分析仪、酸露点检测仪和烟气流量计，烟道上方的烟气采样口设有烟气分析仪，烟道的进口处和烟道的出口处分别设有烟气流量计，烟道的出口处设有酸露点检测仪、风速计；所述的燃煤系统包括燃煤锅炉、鼓风机、风量控制阀和给煤机，锅炉的进风口通过风量控制阀与鼓风机连接，锅炉的进煤口与给煤机连接；所述的粉尘加料系统包括灰斗、螺旋给料机和灰量控制阀，灰斗的出灰口与螺旋给料机连接，螺旋给料机通过灰量控制阀与燃煤锅炉的进灰口连接；所述的换热循环系统包括换热器、壁温检测仪、上水箱、下水箱、流量计、水泵、上水管和下降管，换热器置于烟道内，换热器的进口联箱通过下降管与上水箱连接，换热器的出口联箱通过下降管与下水箱连接，换热器的进水口、出水口均设有水流量计，换热器的上下表面均设有壁温检测仪，上水箱与下水箱之间连接水泵； 所述的回收系统包括与烟道尾部烟气出口依次连接的除尘装置、固体颗粒回收装置和脱硫装置；所述的排烟系统包括引风机和风道，脱硫装置与风道连接的管路上设置引风机；所述的数据采集监测系统包括传感器组，数据采集卡以及上位机，传感器组的温度传感器、压力传感器和流量传感器分别与数据采集卡信号连接，数据采集卡与上位机连接。