CN109099410A - 不含燃烧系统的组合式换热装置 - Google Patents

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Abstract

大型热力系统的装配一般都是在现场进行，因此涉及到大量工作。本发明涉及一种不含燃烧系统的组合式换热装置，由几乎在工厂完成制造、可组装、产出热水或蒸汽换热单元构造的热交换系统，系统热风来自一个以上，特别适合于以更困难的固体燃料如秸秆、垃圾或褐煤等为燃料的燃烧系统，热风经位于系统下部的陶瓷热风管道送入换热单元。

Description

不含燃烧系统的组合式换热装置
技术领域
本发明涉及一种用于产出热水和蒸汽、不含燃烧系统的、对流热交换系统的建造，该系统由可在现场安装的多个便携式热交换单元和部件组成。这些部件已经完成制造、可在公路上运输。该对流热交换系统的功率由热交换单元加总而成。
背景技术
在许多技术领域都是通过将相同的组件或部件加成或加总来实现功率的倍增，例如板式热交换器或铸件锅炉。然而对于热力系统却往往并非如此，一般都是将独立的元器件在现场焊接或组件，这个过程既费时又费钱，且自动化水平低。对于大型蒸汽和热水锅炉来说，以现代化方式完成部件更换或将其搬迁到其它地方也是不易实现的。
如在燃烧系统中使用如秸秆、城市垃圾或者低质量的煤等比较困难的燃料时，则可能需要更精细、分离的燃烧技术以实现非常好的排放值和可变出力，而传统一体化锅炉目前还没有充分实现以上目标。
蒸汽锅炉的现场建造需要高素质人才，对秸秆能源项目来说缺乏高素质人才则更是现场完成建造和改造的障碍。
目前还未见有哪些直接来自工厂，可以完全满足本发明所有功能，并且适合多次安装的部件或者系统单元。
发明内容
本发明目的是通过将燃烧和换热功能分离，以模块式、易运输、标准化和单元化结构，快捷、高效的建造更大的，不含燃烧系统、产出热水或蒸汽的热交换器。
本发明另一个特别重要的目的是通过将以前无法充分适应低品质燃料的燃烧系统与换热系统分离，通过可分离、适于公路运输的的模块化结构大大降低换热系统的的造价。使得本发明的燃烧系统能够同时使用各种不同种类的、困难的燃料，例如秸秆等。
本发明是通过将可在工厂制造、通过公路运输、已完成管路管道装配的模块化部件，在现场用起重机组装为换热系统。该换热系统含有最少一个气包，可按照设计能力产出热水或蒸汽。
为了确保即便燃料质量波动较大但仍可以使蒸汽生产均匀，需要按照每MW输出热量按不低于180立升加大换热系统上部汽包容积。由此增加的水量可以储存更多热能，有助于使蒸汽生产更均匀。
来自不同燃料，尤其是困难的燃料如秸秆、垃圾或褐煤等的若干个燃烧系统的热风被引入坐落于换热系统基础之上、位于换热系统下部的水平方向的陶瓷管进气管道。
带有热风入口的换热系统下部由较厚管壁的水管构成。热风从底部进入后首先沿通道上行，在换热器上部折返下行进入主换热面之前沿换热系统壁体向上的运动会散失热量。热风与水和蒸汽的流动方向相反。
换热系统的尾气排放是在换热器一侧底部通过排气管道完成的，排气管道开口在换热系统内部，管道开口面向尾气排放侧收窄，这样即便在排气管道压力变小的情况下仍然能够均匀的吸收尾气并排出。
每个换热单元排气管道还包括一个控制装置，利用该控制装置可以调整排气管道的截面，以便能够使通过各热交换器单元的热风流量近似相等。
若干个相邻换热单元通过布设在换热系统外的水和蒸汽侧的水平管道相互平行连接，这样整个系统就可做为一个换热器或者像一个换热器一样运行和工作。
各独立换热单元之间、换热单元和陶瓷热风管之间必须用耐火密封材料相互密封，以防止空气进入。
附图说明
图1所示为换热单元的截面示意图。
图2为包含四个换热单元的平面布置图。
图3是四个换热单元与两个未指定燃料的燃烧系统的内部布置侧视图。
图中：1-换热单元，2-上汽包，3-换热器管，4-下汽包，5-热风，6-进风口，7-热风上升通道，8-供水管道，9-向前风口，10-陶瓷隔热层，11-开口区，12-隔热板，13-档板，14-尾气，15-尾气管，16-尾气收集管道，17-插槽，18-控制装置，19-燃烧系统，20-陶瓷热风通道，21-设备基础，22-支撑结构体，23-防火密封，24-连接管，25-入口截面，26-换热系统墙体，27-作业平台，28-换热系统壁体。
具体实施方式
图1所示为换热单元(1)的截面示意图，可适用于热水或低压蒸汽生产。换热单元(1)的换热系统壁体(28)是由在工厂焊接在一起的管道组成，这些管道由横条板连接。上汽包(2)用来从众多换热器管(3)收集热水或蒸汽，下面还可设一个下汽包(4)用于吸收回水或给水。汽包可以很大，其可以通过内容量通过提高储能，进而补偿由于燃料质量不同而引起的燃烧性能波动。
为了简单清晰起见，图例省略了换热系统的支撑结构部分。
热风(5)通过几乎与换热单元(1)等宽度的进风口(6)进入换热单元(1)，然后通过热风上升通道(7)向上流动。如果必要的话还可以增加换热管数量，特别是过热蒸汽。
进风口(6)周围是厚管壁的供水管道(8)，在进风口(6)前进方向向前风口(9)，热风区以上是若干个换热单元。为防止进风区域过热，可采用陶瓷隔热层(10)。
热风上升通道(7)的宽度超过换热单元(1)开口区(11)的宽度，热风经开口区(11)进入主换热面。上汽包(2)由隔热板(12)保护不受热。
热风(5)从上向下流动，换热区由隔墙和挡板(13)引导，这样就延长了热风位移路径长度从而使整个换热单元实现良好的热交换。
换热管的设计和布置工艺优良并可随需要变，要加热的水从管道底部向上流动，与热风(5)运动方向相反，热风冷却后就变成了尾气(14)。
然后，尾气(14)被吸进下面的尾气管(15)进入两边。
图2为包含四个换热单元(1)的平面布置图，这四个换热单元(1)彼此相邻、相互连接。每个换热单元(1)上面可见一个上汽包(2)，所有换热单元(1)下面由一个公用的尾气收集管道(16)连接用于排放尾气(14)。
尾气管(15)通过一个插槽(17)将尾气(14)带走，通过逐渐变窄的尾气管(15)内楔形槽宽度来补偿因尾气管(15)内压力损失对尾气吸气量的影响，使换热单元(1)的尾气(14)均匀排出。
每个换热单元(1)的尾气管(15)内都有一个控制装置(18)，通过该控制装置(18)调整截面积改变尾气(14)的流量，进而调整整个系统使所有换热单元(1)的热风流量和尾气(14)温度近似相同。
图3是四个换热单元(1)与两个未指定燃料的燃烧系统(19)的内部布置侧视图。
来自两个燃烧系统(19)充分燃烧的热风(5)从左、右经系统下部、陶瓷热风通道(20)进入换热单元(1)。陶瓷热风通道(20)与换热单元(1)的设备基础为一体结构。
与传统燃煤锅炉相比，生物质燃烧装置多是在负压状态下运行，所以与燃煤锅炉相比生物质燃烧装置的外炉体需要强化结构以保证能够承受更大的内外压力差并防止炉体变形。支撑结构体(22)就是为了解决结结构强化问题。
可以将换热单元(1)的壁体与支撑结构体(22)相互连接，还可以将换热单元(1)和换热单元(1)防火密封(23)之间、换热单元(1)陶瓷与热气通道(20)之间用防火和具有弹性的材料密封填充。
从换热单元(1)的布置看，还可以将换热单元(1)通过旋转180°而改变进入热风(5)的陶瓷热风通道(20)方向和数量。
换热单元(1)完成组装后可在顶部和底部、蒸汽或水一侧用水平连接管(24)相互连接、实现并联，最终使整个系统像一个换热器一样运行或工作。
每个换热单元(1)都可以用电子系统独立的监测水平线、温度等指标，这些指标还可以通过分别设在管线等的监测指标进行校正。
设备基础(21)上所有的换热单元(1)必须像一个换热器一样运行和工作，必须保持同一个水平线。
操作人员可以从作业平台(27)进到燃烧系统(19)位置，也允许进入由燃烧单元(1)组成的换热系统。

Claims (9)

1.不含燃烧系统的组合式换热装置由可以公路运输的、至少含一个汽包的若干个换热单元组成，采用对流换热和以挡板提高有效热传输，采用支撑机构体吸收压力差。同时也包含传统锅炉建造所必需的吹灰器、过热管等部分；其特征在于，无燃烧系统的热水或者蒸汽换热系统是由若干个可预先在工厂制造、适于公路运输、可叠加的换热单元(1)组成，这些换热单元(1)被一个坚固的、从若干个燃烧系统(19)送入热风(5)的陶瓷热风管道(20)定位和彼此连接。
2.根据权利要求1所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，若干换热单元(1)在设备基础(21)上以绝对水平相互连接。
3.根据权利要求1所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，所有产出热水或者蒸汽的换热单元(1)是平行设置，换热单元(1)的热水或蒸汽输出端与输出端之间、回水端与回水端之间是都是水平设置的。
4.根据权利要求1所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，位于换热单元(1)上部的上汽包(2)最小按照每MW热出力180立升配备。
5.根据权利要求1所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，不含燃烧系统、有若干个换热单元(1)构成的换热系统的热风(5)是经由位于下部、水平陶瓷热风通道(20)送入的。
6.根据权利要求2所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，换热单元(1)与换热单元(1)之间、换热单元(1)和陶瓷热风通道(20)之间都用耐火和耐压材料入口截面(25)连接。
7.根据权利要求1所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，从换热单元(1)完成换热后的尾气(14)在系统的下部从尾气管(15)两侧排出。
8.根据权利要求7所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，在每个换热单元(1)的尾气管(15)中的入口截面(25)截面较小。
9.根据权利要求7所述的不含燃烧系统的组合式换热装置，其特征在于，每个换热单元(1)的排气管(15)中包含一个控制装置(18)以调整截面积。
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