CN104483348B - 一种便携式工程应用酸露点测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式工程应用酸露点测量装置，包括控温水箱，控温水箱依次与水流量调节阀、水泵、流量计和可拆卸换热器相连通，可拆卸换热器通过冷凝器与控温水箱相连通实现水的回流；其中，所述冷凝器包括箱体、冷却风扇、多管程铜弯管、冷凝水进水管道和冷凝水出水管道，出水管道与冷凝水进水管道相连通，水流流经多管程铜弯管后从冷凝水出水管道流回温控水箱。本方案所提供的测试装置结构简单，便于携带，且便于损坏的部件。

Description

一种便携式工程应用酸露点测量装置

技术领域

本发明涉及能源与动力工程领域，具体的说，是涉及一种便携式工程应用酸露点测量装置。

背景技术

在锅炉的各项损失中，排烟损失占比最大，尽量降低排烟温度对于节能减排具有重要的实际意义。而随着锅炉尾部烟气的利用，烟温降低，造成烟气中硫酸蒸汽和水蒸汽结露，对设备腐蚀和积灰，换热器换热性能和安全性能恶化。因此，准确测定锅炉尾气工程酸露点，能够指导余热利用设备的设计，在工程实践中具有重要的现实意义，最大化的利用锅炉烟气余热。

申请号201310298139.4的中国专利文献公开了一种用于确定锅炉烟气工程酸露点的装置，，包括换热器和控温水箱，换热器是内外双层套装且两层的一端相通的筒状构造，两层相同端的外层通过管道与控温水箱的进水口相通，内层经管道以及设置于该管道上的流量计、水泵、出水口阀门与控温水箱的出水口相通；控温水箱的进水口还连通有补水管道，换热器外壁上设有换热器壁温传感器，与控温水箱进、出水口相连的管道上分别设有进水温度传感器和出水温度传感器；控温水箱中设有加热单元，所述换热器壁温传感器、进水温度传感器、出水温度传感器和加热单元分别与控温水箱的控制系统相连。

该专利当中，使用数采和计算机进行实时数据采集，体积较为大；冷却时需要借助外部冷却水进行冷却，工作过程较为繁琐；在不用的部件当中，采用了大量的软管连接，连接关系复杂且易发生泄漏。

较为重要的一点是，该专利方案的换热管为一体式换热管，而目前常见的一体式换热管当中，长度约为1.4m，无法放入旅行箱中(常见旅行箱的最大可承载管道长度为1m)，远距离携带非常不方便。

因此，如何设计一种全新的装置，能够便于携带，且结构简单，易于更换被损坏的部件，是本领域技术人员函需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种便携式工程应用酸露点测量装置。本方案所提供的测试装置结构简单，便于携带，且便于损坏的部件。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式工程应用酸露点测量装置，包括控温水箱，控温水箱依次与水流量调节阀、水泵、流量计和可拆卸换热器相连通，可拆卸换热器通过冷凝器与控温水箱相连通实现水的回流；

其中，所述冷凝器包括箱体、冷却风扇、多管程铜弯管、冷凝水进水管道和冷凝水出水管道，出水管道与冷凝水进水管道相连通，水流流经多管程铜弯管后从冷凝水出水管道流回温控水箱。

优选的，所述可拆卸换热器包括：

外管，该外管包括第一外管和第二外管，第一外管和第二外管可拆卸连接；

所述第一外管上设置有第一变径段，第一外管具有出口端和入口端，第二外管具有入口端与封闭端，第一外管的出口端与第二外管的入口端相连接；

设置于外管内的内管，该内管具有出口端与入口端，内管的出口端靠近所述第二外管的封闭端；

所述第一外管的入口端被焊接在其上的圆形封口封闭，圆形封口上设置有进水管道和出水管道，内管与进水管道相连通，水流从进水管道进入后，经内管流向封闭端，又流经外管和内管之间的通道后从出水管道流出。

优选的，所述内管包括第一内管和第二内管，第一内管与第二内管为可拆卸连接，所述第一内管具有出口端与入口端，所述第二内管具有出口端与入口端，第一内管的出口端与第二内管的入口端连接，第二内管的出口端靠近所述第二外管的封闭端。

优选的，所述流量计和换热器通过第一蛇皮管相连通；控温水箱包括箱体、控制系统、加热单元和水位控制传感器；水位控制传感器和所述加热单元分别与所述控制系统连接。

优选的，所述控制系统包括电源、温控仪、继电器、水泵开关和冷却风扇开关；

其中，温控仪、所述继电器、所述水泵开关和所述风扇开关分别与所述电源连接；

所述水泵开关串联在所述电源和所述水泵之间；

所述冷却风扇开关串联在所述电源和所述冷却风扇之间。

优选的，所述进水管道和出水管道上分别设置有进水温度传感器和出水温度传感器，进水温度传感器和出水温度传感器分别与温度测试仪相连。

优选的，所述测试装置还包括烟温传感器和壁温传感器，壁温传感器设置于外管外壁上，壁温传感器和烟温传感器分别与温度测试仪相连。

优选的，所述换热器通过第二蛇皮管与冷凝器相连通，冷凝水出水管道通过第三蛇皮管与温控水箱相连通。

本发明的有益效果是：

(1)通过温度记录仪进行实时数据采集，温度记录仪体积较小，使用方便；

(2)通过冷凝器进行冷却，无需借助外部冷源；

(3)内管外管均可拆卸，且拆卸后单管长度均为0.7m左右，便于携带；

(4)采用了大量的蛇皮软管连接，便于装置整体快速拆装，且密封性较好。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中冷凝器的结构示意图；

图3是本发明中换热器的结构示意图；

图4是本发明中控制系统的结构示意图；

其中：1、换热器，1-1、第一内管，1-2、第二内管，2、控温水箱，21、箱体，22、控制系统，23、加热单元，25、出水口，26、溢流口，27、水位控制传感器，221、电源，222、温控仪，223、继电器，224、水泵开关，225、冷却风扇开关，2-1、第一外管，2-2、第二外管，2-3、第一变径段，2-5、封闭端，3、烟速探测器，4、流量计，5、水泵，61、进水温度传感器，62、出水温度传感器，63、烟温传感器，64、壁温传感器，7、水流量调节阀，8、冷凝器，81、箱体，82、冷却风扇，83、多管程铜弯管，84、冷凝水进水管道，85、冷凝水出水管道，9、温度测试仪，11、内管，12、外管，13、进水管道，14、出水管道，15、圆形封口，16、第一蛇皮管，17、第二蛇皮管，18、第三蛇皮管。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：一种便携式工程应用酸露点测量装置，其结构如图1-4所示，包括换热器1、控温水箱2、烟速探测器3、流量计4、水泵5、进水温度传感器61、出水温度传感器62、烟温传感器63和壁温传感器64，水流量调节阀7、冷凝器8和温度测试仪9。

控温水箱2与换热器1相连并经水泵5、水流量调节阀7和流量计4向换热器1供水，流量计4和换热器1通过第一蛇皮管16相连通，水量调节阀7布置在所述水泵5之后保证水流量的恒定。

烟速探测器3便于测量烟气流速。

控温水箱2设有出水口25溢流口26。

换热器1包括外管12，该外管12包括第一外管2-1和第二外管2-2，第一外管2-1和第二外管2-2可拆卸连接；

所述第一外管2-1上设置有第一变径段2-3，且第二外管2-2具有入口端与封闭端2-5的结构，第一外管2-1具有出口端与入口端，第一外管2-1的出口端与第二外管2-2的入口端通过螺纹相连通；

设置于外管12内的内管11，该内管包括第一内管1-1和第二内管1-2，第一内管1-1与第二内管1-2也是可拆卸连接，所述第一内管1-1具有出口端与入口端，所述第二内管1-2具有出口端与入口端，第一内管1-1的出口端与第二内管1-2的入口端通过螺纹连接，第二内管1-2的出口端靠近所述第二外管2-2的封闭端2-5；

所述第一外管2-1的入口端被焊接在其上的圆形封口15封闭，圆形封口15上设置有进水管道13和出水管道14，第一内管1-1的入口端与进水管道13相连通，水流从进水管道13进入后，依次经第一内管1-1和第二内管1-2流向封闭端2-5，又流经外管12和内管11之间的通道后从出水管道14流出。

具体而言，流量计4和换热器1之间通过第一蛇皮管16连通，第一蛇皮管16靠近换热器1的一端设置有进水温度传感器61；且换热器1的出水管道14还通过第二蛇皮管17与冷凝器8连通，第二蛇皮管17靠近换热器1的一端设置有出水温度传感器62。

冷凝器8包括箱体81、冷却风扇82、多管程铜弯管83、冷凝水进水管道84和冷凝水出水管道85。出水管道14与冷凝水进水管道84相连通，水流流经多管程铜弯管83后从冷凝水出水管道85流回温控水箱2。水流经过多管程铜弯管83中，被冷却风扇82冷却。

所述控温水箱2包括箱体21、控制系统22、加热单元23和水位控制传感器27；水位控制传感器27和所述加热单元23分别与所述控制系统22连接。

控制系统22包括电源221、温控仪222、继电器223、水泵开关224和冷却风扇开关225。其中：温控仪222、继电器223、水泵开关224和风扇开关225分别与电源221连接，水泵开关224串联在电源221和水泵5之间；冷却风扇开关225串联在电源221和所述冷凝器8之间。

上述进水温度传感器61、出水温度传感器62、烟温传感器63和壁温传感器64分别与温度测试仪9相连通。

温控仪222与壁温传感器64相连通，通过温控仪222将设定温度T₀与壁面温度传感器64的检测温度进行比对，控制继电器223的通断；继电器223与加热单元23相连，继电器223的通断直接控制加热单元23是否工作；温度测试仪9与进水温度传感器61、出水温度传感器62、烟温传感器63和壁温传感器64相连，能测量换热器1的进出水温度、烟温和换热器壁面温度。

水泵开关224和冷却风扇开关225串联在电源221和水泵5之间，控制水泵5和冷却风扇82的工作；电源221向温控仪222、继电器223、温度测试仪9、水泵5和冷却风扇82供电。

其中，第一外管2-1和第二外管2-2的公称直径均可为38mm，第一内管1-1和第二内管1-2的公称直径可为20mm，第一外管2-1和第二外管2-2的长度均为0.7m，且第一内管1-1在出口处伸出第一外管2-1的出口处0.05m，以方便将第一内管1-1与第二内管1-2用螺纹连接时固定所用。

较佳的选择为：外管11使用公称直径为38mm、厚度为1mm的不锈钢管，使用不锈钢管有很好的耐腐蚀性，在锅炉尾部烟气等其他工程环境中使用时，能够延长使用寿命，提高实验精度；同时，内管12使用公称直径为20mm、厚度为1mm的铜管，铜管的换热系数高，有利于在铜管内外流动的介质如冷却水进行充分换热，提高整个换热管的换热系数，圆形封口15是厚度为3mm的铁板。

本实施例所提供的换热器，在第一外管2-1上设置有第一变径段2-3。第一变径段2-3公称直径较小的端口的公称直径与第一外管2-1的公称直径相同，均为38mm，第一变径段2-3公称直径较大的一端公称直径为57mm，则相应的，圆形封口5的公称直径也是57mm。

进水管道13与出水管道14公称直径均为20mm，而圆形封口15的公称直径为57mm，因此进水管道13与出水管道14均能够非常方便的与圆形封口15相连。

本实施例所提供的换热器，在第一外管2-1上设置有第一变径段2-3。第一变径段2-3公称直径较小的端口的公称直径与第一外管2-1的公称直径相同，均为38mm，第一变径段2-3公称直径较大的一端公称直径为57mm，则相应的，圆形封口15的公称直径也是57mm。

进水管道13与出水管道14公称直径均为20mm，而圆形封口15的公称直径为57mm，因此进水管道13与出水管道14均能够非常方便的与圆形封口15相连。

外管12由第一外管2-1和第二外管2-2经螺纹连接，内管11由第一内管1-1与第二内管1-2经螺纹连接。在日间环境温度27-35℃条件下，恒温水箱的设定温度为45℃时，测试中经过换热器1加热后进入冷凝器8的冷却水温度为52℃，将冷凝器风扇82打开，系统连续运行13小时，恒温水箱的温度始终保持在45±0.5℃，实现了控温目的。

由于换热量的需要，某些场合换热器总长度要求在1.4m左右，无法放入旅行箱中(常见旅行箱的最大可承载管道长度为1m)，远距离携带非常不方便。采用内外管均可拆卸的结构之后，换热管的每一部分的长度都小于0.8m，可以放入常用的旅行箱中，便于乘坐火车和长途汽车出行，从而整个测量设备具有更好的适用性。

本方案中，当换热器表面出现湿灰层时换热器的换热系数会产生明显变化这一特点，通过观察换热器换热系数的突变来确定锅炉尾气工程酸露点温度，从而指导实际工程设计，避免换热器发生腐蚀和积灰。

相对于现有技术而言，本装置当中温度记录仪体积较小，使用方便；通过冷凝器进行冷却，无需借助外部冷源；采用内外管均可拆卸的结构之后，换热管的每一部分的长度都小于0.8m，可以放入常用的旅行箱中，便于乘坐火车和长途汽车出行，从而使整个测量设备具有更好的适用性；且本装置采用了大量的蛇皮软管连接，便于整体快速拆装，密封性较好。

使用控温水箱来根据换热器壁温的测量值来控制水箱中冷却水的温度，达到稳定进口水温的效果，以便根据需要设定进口水温，从而测量不同进口水温时换热器的换热系数。测量时，先将冷却水设定在较高的初始温度，使外管工作在较高水温条件下，随着外管壁面沉积的干灰量不断增加，换热器的换热系数缓慢下降，当外管表面干灰沉积到饱和状态时，干灰量不会再增加，换热器的换热系数也不再发生变化；当换热器的换热系数稳定后，开始通过控制手段逐渐降低进口水温，当外管壁温高于工程酸露点时，外管表面的干灰状态不会改变，换热器换热系数不会发生明显变化；继续通过控制进口水温不断降低换热器壁温，当壁温下降至工程酸露点时，外管表面的干灰会因为烟气中结露的发生而变成粘结在外管壁面上的湿灰，换热系数急剧下降。通过观察换热器换热系数的变化，获得烟气工程酸露点。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，包括控温水箱，控温水箱依次与水流量调节阀、水泵、流量计和可拆卸换热器相连通，可拆卸换热器通过冷凝器与控温水箱相连通实现水的回流；

所述可拆卸换热器包括：

外管，该外管包括第一外管和第二外管，第一外管和第二外管可拆卸连接；

所述第一外管上设置有第一变径段，第一外管具有出口端和入口端，第二外管具有入口端与封闭端，第一外管的出口端与第二外管的入口端相连接；

设置于外管内的内管，该内管具有出口端与入口端，内管的出口端靠近所述第二外管的封闭端；

所述第一外管的入口端被焊接在其上的圆形封口封闭，圆形封口上设置有可拆卸换热器的进水管道和可拆卸换热器的出水管道，内管与可拆卸换热器的进水管道相连通，水流从可拆卸换热器的进水管道进入后，经内管流向封闭端，又流经外管和内管之间的通道后从可拆卸换热器的出水管道流出；

其中，所述冷凝器包括箱体、冷却风扇、多管程铜弯管、冷凝水进水管道和冷凝水出水管道，可拆卸换热器的出水管道与冷凝水进水管道相连通，水流流经多管程铜弯管后从冷凝水出水管道流回控温水箱；

所述内管包括第一内管和第二内管，第一内管与第二内管为可拆卸连接，所述第一内管具有出口端与入口端，所述第二内管具有出口端与入口端，第一内管的出口端与第二内管的入口端连接，第二内管的出口端靠近所述第二外管的封闭端。

2.根据权利要求1所述的一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，所述流量计和换热器通过第一蛇皮管相连通；控温水箱包括箱体、控制系统、加热单元和水位控制传感器；水位控制传感器和所述加热单元分别与所述控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，所述控制系统包括电源、温控仪、继电器、水泵开关和冷却风扇开关；

其中，温控仪、所述继电器、所述水泵开关和所述冷却风扇开关分别与所述电源连接；

所述水泵开关串联在所述电源和所述水泵之间；

所述冷却风扇开关串联在所述电源和所述冷却风扇之间。

4.根据权利要求1所述的一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，所述可拆卸换热器的进水管道和可拆卸换热器的出水管道上分别设置有进水温度传感器和出水温度传感器，进水温度传感器和出水温度传感器分别与温度测试仪相连。

5.根据权利要求1所述的一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，所述便携式工程应用酸露点测量装置还包括烟温传感器和壁温传感器，壁温传感器设置于外管外壁上，壁温传感器和烟温传感器分别与温度测试仪相连。

6.根据权利要求1所述的一种便携式工程应用酸露点测量装置，其特征在于，所述换热器通过第二蛇皮管与冷凝器相连通，冷凝水出水管道通过第三蛇皮管与控温水箱相连通。