CN104729871A - 用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，包括离心风机、试验段、仿真部件和测量装置，其中：试验段包括烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段；离心风机设置于进风口处，离心风机的出风口通过管道分为两路，一路设有烟气换热器模拟试验段；另一路上设置有空气预热试验段；管道外设置有仿真部件，仿真部件包括膨胀水箱和恒温水浴，将恒温水浴的进、出水管分别与待测定烟气换热器模拟试验段换热管束、空气预热试验段换热管束的进、出水管连接，形成循环水闭环路，恒温水浴上设有恒温水箱循环泵。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置。
背景技术
近年来，我国电力装机容量增速迅猛，截至2013年底，全国电力装机总容量已达12.47亿千瓦，其中火电占全国总装机容量的69％，并预计在2015年我国火电发电量约占总发电量的80％以上，因此大型火电机组的“节能减排”一直是国家的重要能源政策，各电厂面临着节能的巨大潜力。在锅炉的各项损失中，排烟损失是最大的一项，降低排烟温度对于节能减排具有重要的实际意义。目前锅炉排烟温度通常为120-140℃，排烟温度每降低10～20℃，锅炉热效率提高约0.6％～1％，相应少耗煤1.2％～2.4％。目前关于排烟余热利用的研究很多，可做为回热热量引入蒸汽回热系统，用于加热汽轮机凝结水，或通过加热空气预热器进口冷空气以引入锅炉，均有一定的节能效果。
在“利用排烟余热加热空气预热器进口冷空气以引入锅炉节能系统”中，在尾部烟道和空预器冷空气入口均设置换热管束，在尾部烟道中采用烟气余热加热低温热水，并在空预器冷空气入口前采用被加热的低温热水加热冷空气，因此两部分换热器中换热管束的选择十分重要，并且换热管束换热、阻力特性的测量尤为重要。
目前，虽然“利用排烟余热加热空气预热器进口冷空气以引入锅炉节能系统”的理论研究已经很充分了，但是实际工程经验仍不足，尤其是电厂现场环境复杂，很多位置不适合安装测点，测量安装受限制；有些测量装置老化损坏，导致测量结果不准确；没有直观地测量两换热器换热、阻力特性的试验台。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，本装置在满足电厂各设备流场相似原则的基础上，简化系统，保证测量准确性；根据电厂系统实际工况模拟设备的流动、换热特性，对系统进行仿真。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，包括离心风机、试验段、仿真部件和测量装置，其中：
所述试验段包括烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段；
离心风机设置于进风口处，离心风机的出风口通过管道分为两路，一路设有烟气换热器模拟试验段；另一路上设置有空气预热试验段；
管道外设置有仿真部件，仿真部件：恒温水浴，将恒温水浴的进、出水管分别与待测定烟气换热器模拟试验段换热管束、空气预热试验段换热管束的进、出水管连接，形成循环水闭环路，恒温水浴上设有恒温水箱循环泵；
空气预热试验段排出的空气与烟气换热器模拟试验段排出的空气一起排出室外，测量装置测量试验段的参数，并将其传输给数据采集器。
所述测量装置包括皮托管、电子微压计和转子流量计，其中，烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段后端各设置一个皮托管，皮托管连接电子微压计，循环水泵与空气预热试验段之间设有转子流量计。
所述恒温水浴的进、出水管分别与烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段的待测定换热管束的总进、出水管连接，形成循环水闭环路；待测换热管束的风道调节闸阀开启，另一风道调节闸阀闭合。
所述皮托管和微压计测量试验段的稳流横截面的平均风速，并在烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段前后两侧设置温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口风温。
所述恒温水浴与换热管束相连并经过离心水泵、转子流量计向换热管束供水，在恒温水浴于换热管束之间的连接进、出水管上安装进水、出水温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口水温。
一种基于上述装置的仿真测试实验方法，具体包括以下步骤：
(1)恒温水浴充水，并加热到设定温度；
(2)开启水泵，低速运行，直到试验管束中的空气排空，高速运行水泵，直至工况稳定；
(3)开启风机，并全开待测换热管束的风道闸板，最大风速运行半小时，待工况稳定，并读取恒温水浴的加热装置频繁开启的时间段，用于校核水侧吸热量和加热量的热平衡；
(4)读取数据采集器的水侧和空气侧的进出口温度，并采用“九宫格”法，用皮托管和微压计测量得到取得横截面的平均风速；
(5)调节闸板的开度，待工况稳定后，重复(4)步骤得到不同风速下，水侧和空气侧的进出口温度，以及横截面的平均风速。
(6)处理实验数据，去除试验坏点，计算换热管束的换热系数。
所述步骤(2)中，工况稳定为水侧进出口管段测温相同。
所述步骤(5)中，工况稳定为运行30min以上。
所述步骤(6)中，试验坏点为热平衡误差超过10％的点。
本发明的有益效果为：针对“利用排烟余热加热空气预热器进口冷空气以引入锅炉节能系统”的电厂节能排烟余热利用系统进行模拟仿真，在满足电厂各设备流场相似原则的基础上，简化系统，可以保证测量准确性；根据电厂系统实际工况模拟各设备的流动、换热特性，对系统进行仿真；在本实验台可进行各换热管束的换热、阻力特性试验；为电厂实际工程的换热管束的设计、运行提供可靠的试验数据基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，A-进风口；B-风机；D-烟气换热器模拟试验段；F-空气预热试验段；J-可设置温度和记录加热时间的电加热恒温水浴；K-恒温水箱循环泵；L-调节挡板阀；M-排风口；N-数据采集器；1-8-热电偶温度测点；9-12-皮托管；13-14-电子微压计；15-转子流量计。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本测试平台中的装置包括离心风机B、风道调节闸门、烟气换热器模拟试验段D、空气预热试验段F、可设置温度和记录加热时间的电加热恒温水浴J、恒温水浴配套循环泵、数据采集器N；测量装置包括皮托管、电子微压计、风道测点温度传感器、循环水测量温度传感器、转子流量计。
本平台可测量烟气换热器模拟试验段换热管束、空气预热试验段换热管束的换热、阻力特性，测量时，分别将恒温水浴的进、出水管分别与待测定换热管束的总进、出水管连接，形成循环水闭环路；待测换热管束的风道调节闸阀开启，另一风道调节闸阀闭合。
采用“九宫格”法，用皮托管和微压计测量得到取得稳流横截面的平均风速，并在换热管束试验段先后两侧设置温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口风温。
可设置温度和记录加热时间的自制电加热恒温水浴与换热管束相连并经过离心水泵、转子流量计向换热管束供水，在恒温水浴于换热管束之间的连接进、出水管上安装进水、出水温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口水温。
恒温水浴采用电加热的方式，有内置加热管束运行计时的功能，可准确计算电加热功率，用于热平衡计算；可自行调节恒温水温度，精度可达±0.5℃。
实际测量中，按照如下步骤进行测量：
(1)恒温水浴充水，并加热到设定温度；
(2)开启水泵，低速运行，直到试验管束中的空气排空，高速运行水泵，直至工况稳定(水侧进出口管段测温相同)；
(3)开启风机，并全开待测换热管束的风道闸板，最大风速运行半小时，待工况稳定，并读取恒温水浴的加热装置频繁开启的时间段，用于校核水侧吸热量和加热量的热平衡；
(4)读取数据采集器的水侧和空气侧的进出口温度，并采用“九宫格”法，用皮托管和微压计测量得到取得横截面的平均风速；
(5)调节闸板的开度，待工况稳定后(30min)，重复(4)步骤得到不同风速下，水侧和空气侧的进出口温度，以及横截面的平均风速。
(6)处理实验数据，去除试验坏点(热平衡误差超过10％)，计算换热管束的换热系数。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，其特征是：包括离心风机、试验段、仿真部件和测量装置，其中：
所述试验段包括烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段；
离心风机设置于进风口处，离心风机的出风口通过管道分为两路，一路设有烟气换热器模拟试验段；另一路上设置有空气预热试验段；
管道外设置有仿真部件，仿真部件：恒温水浴，将恒温水浴的进、出水管分别与待测定烟气换热器模拟试验段换热管束、空气预热试验段换热管束的进、出水管连接，形成循环水闭环路，恒温水浴上设有恒温水箱循环泵；
空气预热试验段排出的空气与烟气换热器模拟试验段排出的空气一起排出室外，测量装置测量试验段的参数，并将其传输给数据采集器。
2.如权利要求1所述的用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，其特征是：所述测量装置包括皮托管、电子微压计和转子流量计，其中，烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段后端各设置一个皮托管，皮托管连接电子微压计，循环水泵与空气预热试验段之间设有转子流量计。
3.如权利要求1所述的用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，其特征是：所述恒温水浴的进、出水管分别与烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段的待测定换热管束的总进、出水管连接，形成循环水闭环路；待测换热管束的风道调节闸阀开启，另一风道调节闸阀闭合。
4.如权利要求1所述的用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，其特征是：所述皮托管和微压计测量试验段的稳流横截面的平均风速，并在烟气换热器模拟试验段和空气预热试验段前后两侧设置温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口风温。
5.如权利要求1所述的用于排烟余热利用系统的换热、阻力特性仿真的测试装置，其特征是：所述恒温水浴与换热管束相连并经过离心水泵、转子流量计向换热管束供水，在恒温水浴于换热管束之间的连接进、出水管上安装进水、出水温度传感器，用数据采集器逐时测定试验段进、出口水温。
6.一种基于权利要求1-5中任一项所述的装置的仿真测试实验方法，其特征是：具体包括以下步骤：
(1)恒温水浴充水，并加热到设定温度；
(2)开启水泵，低速运行，直到试验管束中的空气排空，高速运行水泵，直至工况稳定；
(3)开启风机，并全开待测换热管束的风道闸板，最大风速运行半小时，待工况稳定，并读取恒温水浴的加热装置频繁开启的时间段，用于校核水侧吸热量和加热量的热平衡；
(4)读取数据采集器的水侧和空气侧的进出口温度，并采用“九宫格”法，用皮托管和微压计测量得到取得横截面的平均风速；
(5)调节闸板的开度，待工况稳定后，重复(4)步骤得到不同风速下，水侧和空气侧的进出口温度，以及横截面的平均风速。
(6)处理实验数据，去除试验坏点，计算换热管束的换热系数。
7.如权利要求6所述的仿真测试实验方法，其特征是：所述步骤(2)中，工况稳定为水侧进出口管段测温相同。
8.如权利要求6所述的仿真测试实验方法，其特征是：所述步骤(5)中，工况稳定为运行30min以上。
9.如权利要求6所述的仿真测试实验方法，其特征是：所述步骤(6)中，试验坏点为热平衡误差超过10％的点。
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