CN2368001Y - 整体热管式复合相变换热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种应用于锅炉、工业窑炉及化工热设备的整体热管式复合相变换热设备,特别涉及对空气预热器和省煤器结构的改进。联箱、翅片管和汽包构成内腔连通的相变换热压力容器;隔板将容器外侧隔成空气道和烟气道,翅片管穿过隔板;针阀安装在汽包的顶端。盘管的进出口处通过旁通管道与电磁阀组连接。壁温自动控制器通过线路与表面温度计及旁通电磁阀组连接。本设备能有效防止受热面因结露造成的低温腐蚀。

Description

整体热管式复合相变换热器
本实用新型是一种应用于锅炉、工业窑炉及化工热设备的整体热管式复合相变换热设备，特别涉及对空气预热器和省煤器结构的改进。
锅炉、工业窑炉及化工热设备低温区受热面结露问题是造成其腐蚀的重要因素。而要解决锅炉腐蚀的问题，就要解决设备低温区结露问题，即要提高低温区受热面的壁面温度。长期以来，人们想了很多办法，但这个问题一直未能得到解决。现状是不得不提高排烟温度，以使结露问题得到缓解。提高排烟温度，受热面壁温也能相应提高，但这样做，就降低了锅炉效率，浪费了能源，且受热面壁温提高有限，结露现象仍不能消除，往往一年半或更短时间，空气预热器就会严重腐蚀报废。为了提高锅炉工作效率，使其节能，并能达到环保要求，就要降低排烟温度。这样一方面为解决锅炉因结露而腐蚀要提高排烟温度，另一方面为提高锅炉工作效率达到环保要求要降低排烟温度。这是一个矛盾。为解决这个矛盾，就要在降低排烟温度的前提下，解决结露问题。在排烟温度降低时，首先遇到的是尾部受热面的结露问题。有效防止的方法是把尾部受热面的壁温提高到烟气露点之上。目前有一种复合式相变换热器，如附图3所示。其结构是联箱1通过圆管17与汽包6联通，组成密封的相变换热连通器。汽包内有盘管9，汽包顶安有单向阀18。相变换热连通器放在烟道内，受到烟气加热。烟道前方设置空气预热器，烟气先对在空气预热器管19内流过的空气加热。空气预热器管一端通过管板、管道连接鼓风机，另一端通过管板、管道将加热过的空气送入锅炉的炉膛内。这种结构的复合式相变换热器，由于采用单向阀结构，腔内只能处在微正压状态，饱和温度仍然不够高。受热面壁温度不能高，还会产生结露问题；且受热面壁温度不能任意设定，不能在各种工况下自动维持不变，限制了其使用范围。
本实用新型的目的是提供一种既节能、又能防止结露造成的低温腐蚀的整体热管式复合相变换热器，使其能满足较低排烟温度(150-125℃)的同时，能使加热器尾部受热面的最低壁温仅比排烟温度低30-25℃，可任意设定温度，并且自动保持在这个设定的数值上。
本实用新型的目的是这样实现的。整体热管式复合相变换热器，包括有联箱1、汽包6、盘管9及空气道15、空气入口11、空气出口12和烟道16、烟气入口13、烟气出口14，盘管9装在汽包6内，其特征在于联箱1与翅片管2连通，并通过连接管4与汽包6连通；联箱、翅片管和汽包构成内腔连通相变换热的压力容器；隔板3将容器外侧隔成两段，分隔成上方为空气道15，下方为烟气道16，翅片管穿过隔板，翅片管内的下部为水，上部为蒸汽；针阀7安装在汽包的顶端。
还可带有旁通电磁阀组5和壁温自动控制器8；盘管的进口和出口处通过旁通管道与电磁阀组5连接；壁温自动控制器通过线路与表面温度计10及旁通电磁阀组连接。表面温度计安装在位于烟气道内的翅片管上。
表面温度计可安装在烟气出口14处的末排翅片管上，使用效果较好。
本实用新型是在排烟温度较低的情况下，能大幅度提高受热面壁温，彻底消除结露现象。技术关键就在于提高相变工质的压力。本实用新型采用针阀取代已有技术中的单向阀结构。因为单向阀结构保证汽包不受压力，如汽包中蒸汽压力大于大气压力时，单向阀就自动排放，这样相变工质温度只能达到100℃，受热面壁温不超过105℃。为了使壁面达到更高温度，要求汽包是一个压力容器。根据水蒸汽的特性，当压力为2[大气压]时，饱和温度可达120℃，压力达3.6[大气压]时，饱和温度可达140℃。通过这个关系，可以很容易地把受热面壁温设计在所需的温度上。本实用新型工作原理是，由翅片管2、联箱1和汽包6封闭构成了一个内腔连通且承压的空气预热器。可根据需要令腔内相变工质的压力发生变化。为了强化传热，采用带翅片的翅片管2。为了适应高空气预热温度的要求，空气预热器可分成两级，本装置只加热低温级中的空气。翅片管下段的相变工质(蒸馏水)吸收烟气热量后产生蒸汽上升，在翅片管的上管段中用部分热量加热空气，其余蒸汽继续上升，对流经盘管中的水加热。盘管中水的流量由旁通电磁阀组调节，并受控于翅片管的壁温信息。表面温度计将测得的翅片管壁面温度电信号发送给壁温自动控制器，用采控制电磁阀组中各个阀的依次启闭动作。壁温自动控制器可以是一台单片机电脑，它把温度计测到的受热面壁温与设定的温度进行比较，如果两者差别在允许值内，则旁通电磁阀组保持原状；若壁温偏低，则依次逐个打开电磁阀，部分水被旁通短路，盘管中水流量减少，汽包内蒸汽压力上升，相变工质饱和温度上升，导致受热面壁温上升。当要求的壁温设定后，如果壁温偏高，壁温自动控制器就依次关闭旁通电磁阀组，盘管中水流量增加，汽包中蒸汽压力下降，饱和温度下降，使翅片管壁温下降而回到设定值。为了防止相变换热器的老化，在汽包的顶部设置了专门的具有反复除气充液功能的针阀，可在设备运行条件下很容易地进行除气充液操作。
本实用新型能够在较低排烟温度，即满足节能要求的情况下，大幅度提高受热面壁温，彻底避免了结露的产生，从而有效地防止了锅炉、工业窑炉及化工热设备低温腐蚀问题，延长了设备的使用寿命。由于降低了烟气的排放温度，减少了大气的热污染，大大有利于环境保护。本装置可以设定受热面壁温，并可在各种工况下自动维持该温度不变，使设备在最佳经济状态下运行。在满足较低排烟温度(150-125℃)的同时，能使加热器尾部受热面的最低壁温仅比排烟温度低30-25℃，可任意设定温度，并且自动保持在这个设定的数值上。由于其受热面干燥洁净，不易堵灰，工作起来安全可靠；由于耗煤降低，不仅节能，增加的投资可快速收回。
附图说明：
1联箱、2翅片管、3隔板、4连接管、5旁通电磁阀组、6汽包、7针阀、8壁温自动控制器、9盘管、10表面温度计、11空气入口、12空气出口、13烟气入口、14烟气出口、15空气道、16烟气道、17圆管、18单向阀、19空气预热器管。
附图1是本实用新型结构示意图。
附图2是管束A-A剖视图。
附图3是现有技术结构示意图。
实施例：联箱1与翅片管2连通，并通过连接管4与汽包6连通；联箱、翅片管和汽包构成内腔连通的相变换热压力容器；隔板3将容器外侧隔成两段，分隔成上方为空气道15，下方为烟气道16，翅片管穿过隔板，通过O型密封圈密封，翅片管内的下部为水，上部为蒸汽；空气入口11、空气出口12及烟气入口13、烟气出口14分别与外界管道相连接。盘管9装在汽包6内，针阀7安装在汽包的顶端。盘管的进口和出口处通过旁通管道与电磁阀组5连接。壁温自动控制器8通过线路与表面温度计10及旁通电磁阀组连接；表面温度计安装在烟气出口14处的末排翅片管上。

Claims (3)

1、一种整体热管式复合相变换热器，包括有联箱(1)、汽包(6)、盘管(9)及气道(15)、空气入口(11)、空气出口(12)和烟道(16)、烟气入口(13)、烟气出口(14)，盘管(9)装在汽包(6)内，其特征在于联箱(1)与翅片管(2)连通，并通过连接管(4)与汽包(6)连通；联箱、翅片管和汽包构成内腔连通的相变换热压力容器；隔板3将容器外侧隔成两段，分隔成上方为空气道(15)，下方为烟气道(16)，翅片管穿过隔板，翅片管内的下部为水，上部为蒸汽；针阀(7)安装在汽包的顶端。
2、按照权利要求1所述的整体热管式复合相变换热器，其特征在于有旁通电磁阀组(5)和壁温自动控制器(8)；盘管的进口和出口处通过旁通管道与电磁阀组连接；壁温自动控制器通过线路与表面温度计(10)及旁通电磁阀组连接；表面温度计安装在烟气道内的翅片管上。
3、按照权利要求2所述的整体热管式复合相变换热器，其特征在于表面温度计安装在烟气出口(14)处的未排翅片管上。
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