CN201680401U - 强制循环换热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种强制循环换热系统，其包括强制循环换热器、循环水泵、膨胀水箱及控制仪器，所述强制循环换热器包括吸热段与放热段，所述循环水泵分别与所述吸热段及所述膨胀水箱连通，所述膨胀水箱分别与所述循环水泵及所述放热段连通，所述控制仪器安装于所述循环水泵。本实用新型所述强制循环换热系统具有安装位置灵活、工作介质循环速度快的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种强制循环换热系统，特别是指一种有效利用锅炉烟气余热的强制循环换热系统。
背景技术
众所周知，锅炉尾部烟道排出的高温烟气如果直接排向大气，不仅污染环境，而且不能满足目前对锅炉节能方面的要求。于是，如何有效利用锅炉尾部烟道排出的高温烟气，提供一种节能环保型锅炉已经成为本领域业界人士关心的问题。
然而，对高温烟气进行降温对其热量有效利用的同时，还要考虑锅炉设备中的低温腐蚀问题。
由于设置在锅炉尾部的空气预热器等低温受热面的结露问题是造成锅炉设备低温腐蚀的主要因素，因此，要解决这部分尾部受热面的结露问题，就必须提高受热面的壁面温度。通常通过采用提高排烟温度或者进风温度的办法减轻锅炉设备中受热面低温腐蚀问题，但是这样会造成一定的能源浪费。
换热器通常是为提高进入空气预热器的进风温度而设置，以减少由于大量冷风直接进入空气预热器的受热面造成结露、积灰而产生的低温腐蚀问题。自然循环换热器通常包括吸热段与垂直设置于所述吸热段之上的放热段，所述吸热段设置于锅炉尾部烟气通道中，所述放热段设置于空气预热器进口风道中。所述自然循环换热器内部充有循环介质，所述吸热段吸收锅炉尾部烟气的热量再通过循环介质传到所述放热段进行放热。
一方面，由于自然循环中利用重力作用形成高度差以提供换热器内部介质循环的动力，故，所述放热段只能垂直设置于所述吸热段之上，所述放热段与所述吸热段的安装位置受到限制；另一方面，采用自然循环方式，所述自然循环换热器内部介质的循环流速受到限制，且不能控制其循环流速大小。
综上，需要提供一种新型的换热器，不仅可以不受安装位置的限制，还能有效改善内部介质的循环速度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是传统换热器安装位置受限制、内部介质循环速度低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种强制循环换热系统，其包括强制循环换热器、循环水泵、膨胀水箱及控制仪器，所述强制循环换热器包括吸热段与放热段，所述循环水泵分别与所述吸热段及所述膨胀水箱连通，所述膨胀水箱分别与所述循环水泵及所述放热段连通，所述控制仪器安装于所述循环水泵。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述强制循环换热器进一步包括连通管与进水干管，所述连通管连通所述吸热段与放热段，所述进水干管连通所述膨胀水箱与所述循环水泵。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述膨胀水箱内充有控制水压的氮气。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述膨胀水箱与所述强制循环换热器的放热段之间安装有控制流量的阀门。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述强制循环换热器的吸热段包括吸热段下联箱、吸热段上联箱及位于吸热段下联箱与吸热段上联箱的若干换热管，所述吸热段下联箱与所述循环水泵的出水管连通。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述进水干管与所述循环水泵的进水管连通。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述强制循环换热器的放热段包括放热段下联箱、放热段上联箱及位于放热段下联箱与放热段上联箱的若干换热管，所述膨胀水箱与所述放热段下联箱连通。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述膨胀水箱包括进水口、回水口及出水口，所述进水口与锅炉补给水管连通，所述出水口与所述进水干管连通，所述回水口与所述放热段下联箱连通。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述强制循环换热器内充有供液态循环的工作介质。
作为上述强制循环换热系统的进一步改进，所述膨胀水箱内水压控制范围在0.1～0.6Mpa。
本实用新型所述强制循环换热系统，工作介质在所述循环水泵的驱动下完成循环过程，无需借助所述强制循环换热器的吸热段与放热段之间的高度差提供动力，改变传统换热器中吸热段与放热段需要垂直安装的位置限制，同时工作介质的循环流速明显提高。
综上，本实用新型所述强制循环换热系统具有安装位置灵活、工作介质循环速度快的特点。
附图说明
附图是本实用新型强制循环换热系统一较佳实施例的平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的强制循环换热器的结构进行说明。
请参阅附图，本实用新型的强制循环换热系统主要是利用锅炉尾部的烟气余热加热冷空气、汽轮机凝结水回水或补充除盐水。
所述强制循环换热系统包括强制循环换热器10、膨胀水箱20、循环水泵30、阀门40、控制仪器50。
所述强制循环换热器10包括吸热段12、放热段14、连通管16及进水干管18。所述连通管16与进水干管18分设于所述吸热段12、放热段14两侧，且分别与所述吸热段12及所述放热段14连通。所述吸热段12设置于锅炉尾部的烟气通道内，以便进入烟气通道的烟气与所述吸热段12进行热交换。所述放热段14设置于空气通道内，以便进入空气通道的冷空气与所述放热段14进行热交换。
所述吸热段12包括一吸热段下联箱120、吸热段上联箱122及位于所述吸热段下联箱120与吸热段上联箱122内的若干换热管124，每一换热管124内充有相变工作介质，如软化水等。在本实施例中，换热管124由多根并联的密闭管排束组成，且采用螺旋翅片管结构。但是，换热管124的结构不受此限制，其还可采用其他结构形式，只要能实现换热管124内的相变工作介质与换热管124外的烟气及空气进行有效换热即可。
所述放热段14的结构与所述吸热段12相同，其包括一放热段下联箱140、放热段上联箱142及位于所述放热段下联箱140与放热段上联箱142内的若干换热管144。
所述膨胀水箱20包括进水口22、回水口24及出水口26。所述进水口22用来与锅炉补给水管连通，所述回水口24与所述强制循环换热器10的放热段14的放热段下联箱140连通，所述出水口26通过进水干管18与所述循环水泵30连通。所述膨胀水箱20内充氮气，将饱和水压力控制在一定范围内(如0.1～0.6MPa)，同时膨胀水箱20的储水功能还能缓和由于换热量改变引起的内部水循环量变化的影响。所述膨胀水箱20的回水口24与所述放热段下联箱140之间设所述阀门40，以控制所述强制循环换热器10回流至膨胀水箱20的工作介质流量。
所述循环水泵30包括进水管32与出水管34，所述进水管32与所述膨胀水箱20的出水口26通过进水干管18连通，所述出水管34与所述强制循环换热器10的吸热段12的吸热段下联箱120连通。所述循环水泵30的出水管34处设有控制仪器50，如压力控制阀或流量控制阀等，以控制所述强制循环换热器10内部介质的流速及流量或是压力等。
本实用新型利用强制循环换热系统的工作过程如下所述：首先，来自锅炉补给水管的水进入所述膨胀水箱20并在所述循环水泵30的驱动下，由其出水口26通过进水干管18进入所述强制循环换热器10的吸热段12；同时，锅炉尾部烟道的烟气余热进入所述强制循环换热器10的吸热段12，与吸热段12内的换热管120充分进行热交换；吸热段12的换热管120由于吸收烟气余热而使换热管124内的工作介质被加热，此时，烟气余热因与换热管120热交换而温度降低；接着，在所述循环水泵30的驱动下，被加热的所述吸热段12内的工作介质顺着所述连通管16进入所述强制循环换热器10的放热段14，同时与放热段14内的换热管144充分进行热交换，所述放热段14的换热管144由于吸收工作介质的热量被加热，而工作介质则因放热而温度降低；冷却后的工作介质最后沿着所述放热段下联箱140回流到所述膨胀水箱20的回水口24，完成整个循环过程；进入所述膨胀水箱20的回流水再次经所述循环水泵30的驱动下，进入所述进水干管18开始新的循环过程。
本实施方式中，所述强制循环换热器10内的工作介质由所述循环水泵30推动做往复循环，所述工作介质不发生相变化，即工作介质在所述强制循环系统中仅做液态循环。然而，可以理解的，所述强制循环换热器10内的工作介质也可以是汽液两相同时存在。
所述强制循环换热系统的整个循环过程为内循环，实现自动控制，内部工作介质不参与锅炉水循环过程。
所述强制循环换热器10的放热段14可以用来设置于一空气预热器(图未示)进口前的空气通道，来自室外的冷空气可以与具有较高温度的放热段14进行热交换，冷空气被加热，空气加热后再进入空气预热器，或进入锅炉的通风管道内，或进入其它管路内。如此以来不仅有效利用锅炉烟气余热，且提高进入空气预热器的空气温度，减少空气预热器因对空气加热造成的能量的损耗。
所述强制循环换热器10的换热量可通过被回收利用的烟气热和被加热的空气热计算得来，如所述强制循环换热器10的吸热段12的换热量可通过下列公式得到：
吸热段(烟气侧)换热量
其中，Vg为烟气流量，ρg为烟气密度，Cpg为烟气比热，ΔT为强制循环换热器前、后烟气排烟温度温差，
为设备系数。
所述强制循环换热器10的放热段14的换热量的计算方法类似。
本实用新型中所述强制循环换热系统，首先，由于设置所述循环水泵30，改变自然循环换热器中吸热段与放热段需要垂直安装的位置限制，且工作介质循环流速明显提高。此外，还可通过调节所述循环水泵30来改变循环量和循环速率而使所述强制循环换热器10的整体壁温可控可调。
其次，由于所述强制循环换热器10的吸热段12与放热段14不再受安装位置制约，如要用于电站锅炉中，即可在安装空间允许范围内将所述强制循环换热器10的吸热段12安装在烟道任何位置。如可以安装在除尘器之后的烟道内，如此以来除尘后的烟气不会再对所述吸热段12产生磨损，从而解决由于磨损而引发所述强制循环换热器10泄漏的问题，延长所述强制循环换热器10的使用寿命。
再次，由于所述强制循环换热器10的磨损问题得到解决，则所述强制循环换热器10可采用较薄的换热器管壁，来减轻所述强制循环换热器10的重量和支撑载荷的负担，不仅提高换热管导热能力，且降低所述强制循环换热器10的材料成本。
综上，本实用新型所述强制循环换热系统具有安装位置灵活、工作介质循环速度快的特点。
以上仅为本实用新型的优选实施案例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种强制循环换热系统，其特征在于：包括强制循环换热器、循环水泵、膨胀水箱及控制仪器，所述强制循环换热器包括吸热段与放热段，所述循环水泵分别与所述吸热段及所述膨胀水箱连通，所述膨胀水箱分别与所述循环水泵及所述放热段连通，所述控制仪器安装于所述循环水泵。
2.根据权利要求1所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述强制循环换热器进一步包括连通管与进水干管，所述连通管连通所述吸热段与放热段，所述进水干管连通所述膨胀水箱与所述循环水泵。
3.根据权利要求1所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述膨胀水箱内充有控制水压的氮气。
4.根据权利要求1所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述膨胀水箱与所述强制循环换热器的放热段之间安装有控制流量的阀门。
5.根据权利要求2所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述强制循环换热器的吸热段包括吸热段下联箱、吸热段上联箱及位于吸热段下联箱与吸热段上联箱的若干换热管，所述吸热段下联箱与所述循环水泵的出水管连通。
6.根据权利要求5所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述进水干管与所述循环水泵的进水管连通。
7.根据权利要求6所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述强制循环换热器的放热段包括放热段下联箱、放热段上联箱及位于放热段下联箱与放热段上联箱的若干换热管，所述膨胀水箱与所述放热段下联箱连通。
8.根据权利要求7所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述膨胀水箱包括进水口、回水口及出水口，所述进水口与锅炉补给水管连通，所述出水口与所述进水干管连通，所述回水口与所述放热段下联箱连通。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述强制循环换热器内充有供液态循环的工作介质。
10.根据权利要求3所述的强制循环换热系统，其特征在于：所述膨胀水箱内水压控制范围在0.1～0.6MPa。
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