CN212565840U - 一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，包括：空气预热器、烟道、烟气换热器、除尘器、脱硫吸收塔与外置式换热器，其特征在于：空气预热器的下端设置有冷风进风管，冷风进风管与空气预热器之间相互连通，空气预热器的上端设置有高温烟气进口管，高温烟气进口管与空气预热器之间相互连通，烟道设置在空气预热器的下端，烟道的一端与空气预热器之间相互连通，在烟道上从左至右依次安装有烟气换热器、除尘器与脱硫吸收塔。本实用新型可以通过对烟道换热器为工质侧系统压力精准调控，实现了对工质气(汽)化温度的调节与控制，从而保证了相变换热器工质的气化实现两相流的换热。

Description

一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统

技术领域

本实用新型涉及余热回收技术领域，尤其涉及一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统。

背景技术

目前，随着火力发电企业装机容量的增大及国家环保标准的不断提高，各火力发电企业纷纷开展节能、减排、提效及环保等方面改造工作，以适应市场和国家环保要求，如低温省煤器余热回收改造、超净排放标准提高改造、烟气消白改造、烟气余热梯级回收改造等。其核心是围绕能量的梯级利用、综合开发和环保提升，关键是换热器效率和适应性。换热器作为一种通用的传热工艺设备，在许多领域得到广泛使用，其中化工行业占设备投资约30％、炼油行业占40％、热电厂占60％、海水淡化占90％。

目前国内外火力发电企业在装的低温省煤器在使用时一段时间后先后出现堵灰、腐蚀、泄漏等问题，不但不节能，而且导致系统阻力增加，能耗增加、运行成本增大，各类文献给出的原因是烟气换热器管道内介质温度低，产生酸雾腐蚀是主要原因。相变式换热器的余热利用系统通过调整换热器入口介质温度可以彻底解决这些问题，但相变式换热器余热利用系统关键在取热系统的效率，而取热效率的高低取决于工质能否在设计温度下气(汽)化，

因此需要一种可以解决上述问题的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，以确保相变式余热回收系统高效、低价、可靠。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，本实用新型中的相变式换热器的余热利用系统具有小温差换热和换热器管壁温度可调节的优势，适用于易腐蚀、磨损等环境比较恶劣区域换热器的技术领域，尤其在火力发电企业烟气余热利用和消白处理等方面抗腐蚀和抗磨损效果更突出，节能显著。相变换热器取热效率的高低取决于工质能否在设计温度下气(汽)化，从而实现两相流状态下的膜态沸腾换热达到提高取热效率的目的。工质气化温度与系统压力有密切的关系，一般情况下，系统压力越高，气(汽)化温度越高，因此对系统压力控制至关重要，本权利所述的相变式换热器的余热利用系统工质气(汽)温度精确控制系统可以很好解决这个问题，从而确保相变式余热回收系统高效、低价、可靠。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，包括：空气预热器、烟道、烟气换热器、除尘器、脱硫吸收塔与外置式换热器，其特征在于：所述空气预热器的下端设置有冷风进风管，冷风进风管与所述空气预热器之间相互连通，所述空气预热器的上端设置有高温烟气进口管，高温烟气进口管与所述空气预热器之间相互连通，所述烟道设置在空气预热器的下端，所述烟道的一端与所述空气预热器之间相互连通，在所述烟道上从左至右依次安装有烟气换热器、除尘器与脱硫吸收塔，所述烟气换热器包括有换热器入口联箱与换热器出口联箱，在换热器入口联箱与换热器出口联箱的内部均设置有换热管，在换热管的下端分别连接有入口联箱第一通道与入口联箱第二通道，在入口联箱第一通道的内部安装有入口联箱第一通道隔离阀，在入口联箱第二通道的内部安装有入口联箱第二通道隔离阀，在换热管的上端分别连接有出口联箱第一通道与出口联箱第二通道，在出口联箱第一通道的内部安装有出口联箱第一通道隔离阀，在出口联箱第二通道的内部安装有出口联箱第二通道隔离阀，所述外置式换热器的下端设置有工质循环管路，工质循环管路的一端与所述外置式换热器的下端相互连通，工质循环管路的另一端与所述烟气换热器之间相互连通，在工质循环管路上安装有工质循环泵，在工质循环管路与所述外置式换热器之间还设置有一条工质旁路，工质旁路的一端与外置式换热器相互连通，工质旁路的另一端与工质循环管路相互连通，在工质旁路上安装有工质旁路调节阀。

进一步，所述烟气换热器的下端设置有冷却介质进管，冷却介质进管的输入端与所述工质循环管路相互连通，冷却介质进管的输出端连接有两条支路，冷却介质进管的两条输出支路分别与设置在烟气换热器底部的入口联箱第一通道、入口联箱第二通道相互连通，在冷却介质进管的两条输出支路上分别安装有第一工质调节阀与第二工质调节阀。

进一步，所述烟气换热器的上端设置有冷却介质出口管，冷却介质出口的一端连接有两条支路，冷却介质出口管通过两条支路分别与设置在烟气换热器顶部的出口联箱第一通道、出口联箱第二通道相互连通，在冷却介质出口管的两条支路上分别安装有第三工质调节阀与第四工质调节阀。

进一步，所述空气预热器的上端设置有热风引出管，热风引出管与所述空气预热器之间相互连通。

进一步，所述外置式换热器的下端设置有储液罐，储液罐安装在工质循环管路上，储液罐与工质循环管路之间相互连通。

进一步，所述换热管为鳍片式换热管。

进一步，所述外置式换热器的一侧分别连接有冷却水进水管与冷却水出水管，在所述外置式换热器的内部设置有光管换热管，光管换热管的一端与冷却水进水管相互连通，光管换热管的另一端与冷却水出水管相互连通。

进一步，所述脱硫吸收塔的一侧设置有烟筒，所述烟筒与脱硫吸收塔之间通过第一连接烟道相互连通。

进一步，所述烟气换热器的一侧设置有第二连接烟道，第二连接烟道的一端与烟气换热器的上端相互连通，第二连接烟道的另一端与所述外置式换热器的上端相互连通。

本实用新型的优点在于：本专利针对目前火力发电企业余热利用存在如低温省煤器的堵灰、腐蚀、泄漏等问题而提供了一种可靠、高效的解决方案。本实用新型可以解决取热回路中工质在烟气换热器内气化(汽化)温度是否可以精确控制问题，技术方案为：在工质泵出口接出一个旁路至外置冷却器，当工质系统压力升高到P1值时开启调节阀，液态工质由外置换热器顶部与气态工质入口成一定角度喷入，喷入液态工质大量吸收气态工质致使系统压力快速下降，从而实现烟道换热器工质气化(汽化)温度可控在控，本实用新型通过对烟道换热器为工质侧系统压力精准调控，实现了对工质气(汽)化温度的调节与控制，从而保证了相变换热器工质的气化实现两相流的换热，本实用新型中的相变式换热器是基于热管技术开发相变换热器，一是两相流换热综合传热系数是单相流换热1.8～2以上，单位造价大大降低；二是传统单相流换热器因为介质温度较低引起的酸雾腐蚀是堵灰、腐蚀的主要原因，相变换热器因入口介质的温度可调节，能很好解决当下存在火力发电企业低温省煤器由于入口水温低导致的堵灰、腐蚀等系统问题引起的系统阻力增加、运行成本高等棘手问题；三是充分利用工质气化潜热输送热量大，以及气液两相流换热可以解决小温差换热等优势，进一步降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中烟气换热器的结构示意图。

其中：

1、空气预热器；2、冷风进风管；3、热风引出管；

4、高温烟气进口管；5、烟道；6、烟气换热器；

7、换热管；8、静电除尘器；9、脱硫吸收塔；

10、第一连接烟道；11、烟筒；12、第二连接烟道；

13、外置式换热器；14、光管换热管；15、工质循环管路；

16、工质循环泵；17、储液罐；18、冷却水进水管；

19、冷却水出水管；20、工质旁路调节阀；21、工质旁路；

22、换热器入口联箱；23、换热器出口联箱；24、入口联箱第二通道；

25、入口联箱第二通道隔离阀；26、入口联箱第一通道；27、入口联箱第一阀；

28、冷却介质进管；29、第一工质调节阀30、第二工质调节阀；

31、出口联箱第一通道；32、出口联箱第一通道隔离阀；33、出口联箱第二通道；

34、出口联箱第二通道35、冷却介质出口管；36、第三工质调节阀；

隔离阀；

37、第四工质调节阀

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，

所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型中烟气换热器的结构示意图。如图1与图2所示的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，包括：空气预热器1、烟道5、烟气换热器6、静电除尘器8、脱硫吸收塔9与外置式换热器13，其特征在于：所述空气预热器1的下端设置有冷风进风管2，冷风进风管2与所述空气预热器1之间相互连通，所述空气预热器1的上端设置有高温烟气进口管4，高温烟气进口管4与所述空气预热器1之间相互连通，所述烟道5设置在空气预热器1的下端，所述烟道5的一端与所述空气预热器1之间相互连通，在所述烟道5上从左至右依次安装有烟气换热器6、静电除尘器8与脱硫吸收塔9，所述烟气换热器6包括有换热器入口联箱22与换热器出口联箱23，在换热器入口联箱22与换热器出口联箱23的内部均设置有换热管7，在换热管7的下端分别连接有入口联箱第一通道26与入口联箱第二通道24，在入口联箱第一通道26的内部安装有入口联箱第一通道26隔离阀，在入口联箱第二通道24的内部安装有入口联箱第二通道24隔离阀，在换热管7的上端分别连接有出口联箱第一通道31与出口联箱第二通道33，在出口联箱第一通道31的内部安装有出口联箱第一通道31隔离阀，在出口联箱第二通道33的内部安装有出口联箱第二通道33隔离阀，所述外置式换热器13的下端设置有工质循环管路15，工质循环管路15的一端与所述外置式换热器13的下端相互连通，工质循环管路15的另一端与所述烟气换热器6之间相互连通，在工质循环管路15上安装有工质循环泵16，在工质循环管路15与所述外置式换热器13之间还设置有一条工质旁路21，工质旁路21的一端与外置式换热器13相互连通，工质旁路21的另一端与工质循环管路15相互连通，在工质旁路21上安装有工质旁路21调节阀20，所述烟气换热器6的下端设置有冷却介质进管28，冷却介质进管28的输入端与所述工质循环管路15相互连通，冷却介质进管28的输出端连接有两条支路，冷却介质进管28的两条输出支路分别与设置在烟气换热器6底部的入口联箱第一通道26、入口联箱第二通道24相互连通，在冷却介质进管28的两条输出支路上分别安装有第一工质调节阀与第二工质调节阀，所述烟气换热器6的上端设置有冷却介质出口管35，冷却介质出口的一端连接有两条支路，冷却介质出口管35通过两条支路分别与设置在烟气换热器6顶部的出口联箱第一通道31、出口联箱第二通道33相互连通，在冷却介质出口管35的两条支路上分别安装有第三工质调节阀36与第四工质调节阀37，所述空气预热器1的上端设置有热风引出管3，热风引出管3与所述空气预热器1之间相互连通，所述外置式换热器13的下端设置有储液罐17，储液罐17安装在工质循环管路15上，储液罐17与工质循环管路15之间相互连通，所述换热管7为鳍片式换热管7，所述外置式换热器13的一侧分别连接有冷却水进水管18与冷却水出水管19，在所述外置式换热器13的内部设置有光管换热管147，光管换热管147的一端与冷却水进水管18相互连通，光管换热管147的另一端与冷却水出水管19相互连通，所述脱硫吸收塔9的一侧设置有烟筒11，所述烟筒11与脱硫吸收塔9之间通过第一连接烟道105相互连通，所述烟气换热器6的一侧设置有第二连接烟道125，第二连接烟道125的一端与烟气换热器6的上端相互连通，第二连接烟道125的另一端与所述外置式换热器13的上端相互连通。

工作方式：本实用新型提供了一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，如图1所示，本实用新型包括有两个回路，即取热回路和放热回路。取热回路：空气预热器1出口高温烟气经烟气换热器6取热后转变成为低温烟气再经静电除尘器8、第一连接烟道10、烟筒11排入大气中；放热回路：工质由储液罐17经工质循环泵16主路进入烟气换热器6吸收烟气热量，工质由液体转变气态，流入外置式换热器13加热冷却水释放携带的热量转变为液态工质，液态工质进入储液罐17完成一个循环过程，另外工质循环泵出口旁路直接进入外置式换热器13工质，此路也是本专利的核心，也是相变换热器换热效率是否达到最佳值的一个保证措施，通过此回路可以调节工质侧系统压力，当系统压力超过设定值时开启阀节阀20，液态工质进入外置式换热器13吸收气态工质来维持系统压力稳定，从而实现烟气换热器气(汽)化温度可调可控。

本实用新型中还包括有余热回收系统，余热回收系统由两个回路组成，内回路为取热回路，由储液罐→工质循环泵→烟气换热器(工质由液体吸热变成气态)→外置式换热器(工质放热由气态变成液态)→储液罐，在此封闭管道内反复循环完成热量的输送。外回路为放热回路，由低温冷却水→外置换热器(吸收工质输入高品质热量)→高温冷却水→经外界用户外热→低温冷却水，此回路完成热量的综合回收利用。

本实用新型中的烟气换热器由于利用相变技术，为适应工质在换热器内有效相变气(汽)化的要求，对换热器的设计提出了更苛刻的要求，需要换热器适应不同内外界温度的大幅度变化，本专利所利用的介质在换热器中流动的距离及与工质泵相结合的措施，可以很好解决工质在换热器内两相流的换热问题。当烟气温度降低时，关闭换热器入口联箱第一通道隔离阀、换热器入口联箱第二通道隔离阀、换热器出口联箱第一通道隔离阀、换热器出口联箱第二通道隔离阀，这样工质在换热器的流程由单流程转化为三流程，通过改变流道的长度实现了低温条件下两相流换热的目的。当烟气温度升高时可以打开换热器入口联箱第一通道隔离阀、换热器入口联箱第二通道隔离阀、换热器出口联箱第一通道隔离阀、换热器出口联箱第二通道隔离阀，则工质在换热器内转变为单流程。此外第一工质调节阀、第二工质调节阀、第三工质调节阀与第四质调节阀的设备运行条件下处于全开的位置，当设备停运时起到隔离作用。

另外此换热器在防磨方面也有独特的设计，一是烟气换热器中的换热管采用垂直位置设置，减少了换热器棚灰的问题，解决了局部积灰导致气流走廊的形成；二是垂直布置的换热管更利于加装防磨护瓦；三是由于垂直布置的换热管对管的刚性要求低于水平布置的换热管，在换热器的入口侧前三排可以安装防磨假管，可以增加换热器的防磨性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，包括：空气预热器、烟道、烟气换热器、除尘器、脱硫吸收塔与外置式换热器，其特征在于：所述空气预热器的下端设置有冷风进风管，冷风进风管与所述空气预热器之间相互连通，所述空气预热器的上端设置有高温烟气进口管，高温烟气进口管与所述空气预热器之间相互连通，所述烟道设置在空气预热器的下端，所述烟道的一端与所述空气预热器之间相互连通，在所述烟道上从左至右依次安装有烟气换热器、除尘器与脱硫吸收塔，所述烟气换热器包括有换热器入口联箱与换热器出口联箱，在换热器入口联箱与换热器出口联箱的内部均设置有换热管，在换热管的下端分别连接有入口联箱第一通道与入口联箱第二通道，在入口联箱第一通道的内部安装有入口联箱第一通道隔离阀，在入口联箱第二通道的内部安装有入口联箱第二通道隔离阀，在换热管的上端分别连接有出口联箱第一通道与出口联箱第二通道，在出口联箱第一通道的内部安装有出口联箱第一通道隔离阀，在出口联箱第二通道的内部安装有出口联箱第二通道隔离阀，所述外置式换热器的下端设置有工质循环管路，工质循环管路的一端与所述外置式换热器的下端相互连通，工质循环管路的另一端与所述烟气换热器之间相互连通，在工质循环管路上安装有工质循环泵，在工质循环管路与所述外置式换热器之间还设置有一条工质旁路，工质旁路的一端与外置式换热器相互连通，工质旁路的另一端与工质循环管路相互连通，在工质旁路上安装有工质旁路调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述烟气换热器的下端设置有冷却介质进管，冷却介质进管的输入端与所述工质循环管路相互连通，冷却介质进管的输出端连接有两条支路，冷却介质进管的两条输出支路分别与设置在烟气换热器底部的入口联箱第一通道、入口联箱第二通道相互连通，在冷却介质进管的两条输出支路上分别安装有第一工质调节阀与第二工质调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述烟气换热器的上端设置有冷却介质出口管，冷却介质出口的一端连接有两条支路，冷却介质出口管通过两条支路分别与设置在烟气换热器顶部的出口联箱第一通道、出口联箱第二通道相互连通，在冷却介质出口管的两条支路上分别安装有第三工质调节阀与第四工质调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述空气预热器的上端设置有热风引出管，热风引出管与所述空气预热器之间相互连通。

5.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述外置式换热器的下端设置有储液罐，储液罐安装在工质循环管路上，储液罐与工质循环管路之间相互连通。

6.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述换热管为鳍片式换热管。

7.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述外置式换热器的一侧分别连接有冷却水进水管与冷却水出水管，在所述外置式换热器的内部设置有光管换热管，光管换热管的一端与冷却水进水管相互连通，光管换热管的另一端与冷却水出水管相互连通。

8.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述脱硫吸收塔的一侧设置有烟筒，所述烟筒与脱硫吸收塔之间通过第一连接烟道相互连通。

9.根据权利要求1所述的一种相变式换热器工质侧温度精确控制系统，其特征在于：所述烟气换热器的一侧设置有第二连接烟道，第二连接烟道的一端与烟气换热器的上端相互连通，第二连接烟道的另一端与所述外置式换热器的上端相互连通。

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