TWM502817U - 智能恆溫換熱裝置 - Google Patents

Description

智能恆溫換熱裝置

本創作係有關於一種智能恆溫換熱裝置，更詳而言之，尤指通過相變換熱器與低壓省煤器聯合兩級換熱餘熱回收裝置，主要用於火力發電廠、冶金、化工、焚化爐等煙氣中的餘熱回收之一種智能恆溫換熱裝置。

按，先行所知，現有技術中的電廠鍋爐尾部煙道中通常設有省煤器和空氣預熱器用以吸收煙氣熱量，但由於煙氣中三氧化硫(SO₃ )的存在，排煙溫度過低會導致金屬受熱面的壁面溫度低於煙氣酸露點而發生嚴重的結露腐蝕和堵灰，所以空預器出口的排煙溫度通常只能做到140℃以上而無法進一步降低，這是繼續降低排煙溫度、利用煙氣餘熱必須面對的難題。

現有的低壓省煤器能在一定程度上可以達到降低排煙溫度、回收這部分餘熱的目的，但無法解決降低排煙溫度同時保證換熱器不被腐蝕。

現有的相變換熱器能在一定程度上達到降低排煙溫度，回收這部分餘熱的目的，但被加熱的冷源受到相變換熱器最低壁面溫度的限制，出口水溫無法高於相變換熱器的壁面溫度。

對於火電機組，一般通過餘熱回收裝置將煙氣中餘熱回收回來加熱機組的凝結水，提高低溫加熱器進口或出口的凝結水溫度，達到節 省汽輪機抽汽的目的，進而提高發電機組的運行效率，所以餘熱回收系統中被加熱的凝結水溫度越高，能量利用率就越高。

在餘熱回收裝置中，現有的換熱設備都無法接解決降低排煙溫度的同時，既保證換熱器不被腐蝕又能使被加熱介質出口溫度不受金屬壁面溫度的限制。

隨著當前全球能源緊張和對減排的要求，降低現有技術的鍋爐排煙溫度同時提高餘熱利用率已經成為傳熱技術領域工程技術人員追求的技術目標和急於解決的技術難題。

本創作智能恆溫換熱裝置在於針對現有技術中出現的問題，提供一種相變換熱器與低壓省煤器聯合兩級換熱餘熱回收裝置；通過相變換熱器將低溫度的水加熱到高於酸露點，同時在保證換熱器不被腐蝕的前提下盡可能的將排煙溫度降低，再通過低壓省煤器將相變換熱器加熱後出來的水的溫度繼續提高，通過相變換熱器與低壓省煤器的聯合使用，既最大限度的降低了鍋爐的排煙溫度情況下，盡可能的提高被加熱介質的出口溫度，有效的解決了餘熱回收餘熱利用率低的問題。

有鑑於此，本案創作人乃基於上述弊端，仍積極努力開發、研究改良，並累積多年製造、生產經驗，再接再厲而終於有一足以解決上述弊端之創作產生。

緣是，本創作提供一種智能恆溫換熱裝置，其係包括相變換熱器下段、低壓省煤器、相變汽包、上升管、下降管和控制系統，低壓省煤器和相變換熱器沿一煙氣流動方向依次佈置在一煙道內，相變汽包位於相變換熱器下段上方，上升管上端連接在相變汽包的飽和蒸汽入口上，下端連接在相變換熱器下段的上集箱上，下降管的上端與相變汽包的 冷凝水出口相聯接，下降管的下端與相變換熱器的冷凝水入口相聯接，下降管的下端與低壓省煤器的下端相連，下降管的上端與相變汽包的下端相連，相變汽包的加熱介質入口的入口端為相變汽包的入口端，被加熱介質的出口端為低壓省煤器的出口端，相變汽包的被加熱介質分管出口端與低壓省煤器的入口端相連，相變汽包的被加熱介質分管的進口端與低壓省煤器的出口直接相連的管路定義為一級旁路，低壓省煤器的入口端與出口端直接相連定義為二級旁路，控制系統分別與上升管上的溫度儀與下降管上的調節閥相連。

本創作一種智能恆溫換熱裝置，其主要目的係提供相變換熱器技術、換熱效率和強度相對與傳統換熱器得到顯著提高，同時壁面溫度可控可調，在確保受熱面不發生結露腐蝕的前提下，本發明可將排煙溫度可降至僅高於煙氣酸露點15~20℃。

本創作一種智能恆溫換熱裝置，其次一目的係提供低壓省煤器可以大大提高被加熱工質的出口溫度，提高餘熱回收能量的利用率。

本創作一種智能恆溫換熱裝置，其另一目的係提供能夠根據熱源變化進行調解，適應性好。

〔本創作〕

1‧‧‧煙道

2‧‧‧低壓省煤器

3‧‧‧入口聯箱

4‧‧‧出口聯箱

5‧‧‧管束

6‧‧‧相變換熱器

7‧‧‧相變汽包

8‧‧‧上升管

9‧‧‧上集箱

10‧‧‧下降管

11‧‧‧下集箱

12‧‧‧管排

13‧‧‧控制系統

14‧‧‧低溫調節閥

15‧‧‧高溫調節閥

16‧‧‧低壓省煤器壁溫測點

17‧‧‧相變換熱器壁溫測點

18‧‧‧被加熱介質出口端

19‧‧‧被加熱介質入口端

20‧‧‧煙氣流動方向

第一圖係本創作的實施例結構示意圖。

本創作一種智能恆溫換熱裝置，請參閱第一圖所示，低壓省 煤器2和相變換熱器6沿煙氣流動方向20依次佈置於煙道1內，上升管8的上端與相變汽包7的上端相連，上升管8的下端與相變換熱器6下段的上端相連，下降管10(凝結水管路)的下端與相變換熱器6下段的下端相連，下降管10的上端與相變汽包7的下端相連，被加熱介質的入口端為相變汽包7的入口端，被加熱介質出口端18為低壓省煤器2的出口端，相變汽包7的被加熱介質出口端18(分管)與低壓省煤器2的入口端相連，下降管10的下端與低壓省煤器2的下端相連，下降管10的上端與相變汽包7的下端相連，相變汽包7的被加熱介質入口端19(分管)與低壓省煤器2的出口直接相連且定義為一級旁路I，低壓省煤器2的入口端與出口端直接相連且定義為二級旁路Ⅱ，控制系統13分別為相變汽包7、二級旁路Ⅱ、低壓省煤器2和相變換熱器6下段相連，低溫調節閥14旁有一被加熱介質入口端19。

所述的低壓省煤器2包括：設置與入口端的入口聯箱3，設置與出口端的出口聯箱4和管束5，管束5的一端與入口聯箱3相連，另一端與出口聯箱4相連。

所述的相變換熱器6下段包括：上集箱9、下集箱11、管排12，其中管排12的上端與上集箱9相連，管排12的下端與下集箱11相連，上連通管與上集箱9相連，下聯通管與下集箱11相連。

所述相變汽包7為列管式管殼換熱器。

所述的控制系統13包括：低壓調節閥14、高溫調節閥15、低壓省煤器壁溫測點16和相變換熱器壁溫測點17，其中：低壓調節閥14設置於相變汽包7的入口端，高溫調節閥15設置與二級旁路上，低壓省煤器壁溫測點16設置與管束5的內部，用於測量被加熱介質的溫度，相變換熱器壁溫測點17設置與管排12的內部，用於測量相變換熱器6迴圈介質的溫度。

本裝置中：高溫煙氣先經過低壓省煤器2與被加熱介質換熱後降低到較低的溫度後，再經過相變換熱器6下段與迴圈介質進行換熱，降低到更低的溫度。

本裝置中：被加熱工質經過低溫調節閥14後進入相變汽包7並與迴圈介質進行換熱後升高到一定溫度，進入低壓省煤器2與煙氣進行換熱後升高到最終溫度，在被加熱介質總管上設有一級旁路I且一級旁路I上設有截止閥，同時在低壓省煤器2的被加熱工質側有二級旁路Ⅱ且二級旁路Ⅱ是上設有高溫調節閥15。

本裝置中：相變換熱器6下段中注入一定的迴圈介質，相變換熱器6下段中的迴圈介質被加熱後汽化形成飽和蒸汽經過上升管8後進入相變汽包7與被加熱介質進行換熱，放熱之後飽和蒸汽冷凝液化，經過下降管10回流到相變換熱器6下段，形成自然迴圈。

藉由上述之結構裝置，本創作一種智能恆溫換熱裝置，本實施例中酸露點為90℃、溫度為160℃的煙氣進入低壓省煤器2中並與管束5中的外表面直接接觸、和被加熱工質換熱後溫度降低至140℃，此後140℃的煙氣進入相變換熱器6下段與翅片管管排12的外表面直接接觸、和迴圈介質換熱後進一步降低到110℃，迴圈介質儲存在相變換熱器6下段的翅片管管排12中，被煙氣加熱後的迴圈介質形成95℃的飽和蒸汽，飽和蒸汽依次經過相變換熱器6下段上集箱9和上升管8進入相變汽包7的殼程並與被加熱工質形成換熱冷凝成90℃的凝水，凝水依次經過下降管10和相變換熱器6下段下集箱11回到相變換熱器6下段中的翅片管管排12形成迴圈回路，迴圈介質在蒸汽和凝水兩種相態之間反復變化。

溫度為52℃的被加熱工質經總管進入相變汽包7的管程與迴圈介質進行換熱，被加熱至93℃(該溫度高於煙氣的酸露點溫度，可以保 證低壓省煤器2的運行安全和使用壽命)，然後93℃的被加熱工質進入低壓省煤器2的蛇形管管束5內部並與煙氣進行換熱後被加熱到115℃後，經總管流出，低壓省煤器壁溫測點16和相變換熱器下段壁溫測點17分別將管束5內測點的別加熱工質溫度信號95℃發送至低溫調節閥14和高溫調節閥15，如果所測的溫度信號處於異常值，則可以根據信號與標準參數的對比情況來調節低溫調節閥14和高溫調節閥15的開度，從而合理控制被加熱工質進入相變汽包7和低壓省煤器2的流量，使管束5內測點的被加熱工質溫度和翅片管排12內的測點的迴圈介質溫度回到正常範圍。

由此，本實施例使低壓省煤器2內側被加熱工質溫度始終保持92℃左右，使相變換熱器6下內側的迴圈介質溫度始終保持在95℃左右。此時鍋爐的煙氣溫度由160℃降至110℃左右，排煙溫度僅高於煙氣酸露點20℃，同時被加熱工質達到115℃，高於最終排煙溫度，設備性能明顯高於其他同類裝置。

本創作智能恆溫換熱裝置與現有技術相比，具有以下優點和結果：

1、相變換熱器6技術、換熱效率和強度相對與傳統換熱器得到顯著提高，同時壁面溫度可控可調，在確保受熱面不發生結露腐蝕的前提下，本創作可將排煙溫度可降至僅高於煙氣酸露點15~20℃。

2、在每一套裝置的設計上都有完善的旁通設計(可為獨立裝置)，即裝置一旦有任何問題可以通過旁通做切換，不影響原設備之正常運行。

3、低壓省煤器2可以大大提高被加熱介質的出口溫度，提高餘熱回收能量的利用率。

4、能夠根據熱源工況變化進行調解，適應性好。

本創作結構通過管路、閥門和測溫儀，將相變換熱器6與低 壓省煤器2結合在一起，使得本發明可以較大的提升被加熱工質的溫度，最大限度回收煙氣餘熱，又能避免換熱器發生低溫腐蝕，大大提升了餘熱回收系統的整體性能，本創作從結構上看不僅僅是單個相變換熱器6和單個低壓省煤器2的簡單組合，本創作從功能上看，也不僅僅是單個相變換熱器6的功能和單個低壓省煤器2的功能之和，而是遠遠大於單個低壓省煤器2的功能和單個相變換熱器6的功能之和。

綜上所述，本創作一種智能恆溫換熱裝置，其新穎性、實用性及進步性乃毋庸置疑，完全符合專利之要件，爰依法提請。

1‧‧‧煙道

2‧‧‧低壓省煤器

3‧‧‧入口聯箱

4‧‧‧出口聯箱

5‧‧‧管束

6‧‧‧相變換熱器

7‧‧‧相變汽包

8‧‧‧上升管

9‧‧‧上集箱

10‧‧‧下降管

11‧‧‧下集箱

12‧‧‧管排

13‧‧‧控制系統

14‧‧‧低溫調節閥

15‧‧‧高溫調節閥

16‧‧‧低壓省煤器壁溫測點

17‧‧‧相變換熱器壁溫測點

18‧‧‧被加熱介質出口端

19‧‧‧被加熱介質入口端

20‧‧‧煙氣流動方向

Claims (5)

1. 一種智能恆溫換熱裝置，其係包括相變換熱器下段、低壓省煤器、相變汽包、上升管、下降管和控制系統，低壓省煤器和相變換熱器沿一煙氣流動方向依次佈置在一煙道內，相變汽包位於相變換熱器下段上方，上升管上端連接在相變汽包的飽和蒸汽入口上，下端連接在相變換熱器下段的上集箱上，下降管的上端與相變汽包的冷凝水出口相聯接，下降管的下端與相變換熱器的冷凝水入口相聯接，下降管的下端與低壓省煤器的下端相連，下降管的上端與相變汽包的下端相連，相變汽包的加熱介質入口的入口端為相變汽包的入口端，被加熱介質的出口端為低壓省煤器的出口端，相變汽包的被加熱介質分管出口端與低壓省煤器的入口端相連，相變汽包的被加熱介質分管的進口端與低壓省煤器的出口直接相連的管路定義為一級旁路，低壓省煤器的入口端與出口端直接相連定義為二級旁路，控制系統分別與上升管上的溫度儀與下降管上的調節閥相連。
2. 如請求項1所述之智能恆溫換熱裝置，其中該低壓省煤器包含設置與入口端的入口聯箱，設置與出口端的出口聯箱和管束，管束的一端與入口聯箱相連，另一端與出口聯箱相連。
3. 如請求項1所述之智能恆溫換熱裝置，其中該相變換熱器下段包括：上集箱、下集箱、上連通管、下連通管、管排，其中管排的上端與上連通管相聯，管排的下端與下連通管相連，上連通管與上集箱相連，下聯通管與下集箱相連。
4. 如請求項1所述之智能恆溫換熱裝置，其中該相變汽包為列管式管殼換熱器。
5. 如請求項1所述之智能恆溫換熱裝置，其中該控制系統包括： 相變換熱器尾部煙氣測溫儀、上升管介質測溫儀、下降管介質測溫儀、低溫換熱工質調節閥、低溫換熱工質測溫儀、高溫換熱工質調節閥和高溫換熱器工質測溫儀，通過導線將終端控制器連接到測溫儀與換熱工質調節閥上。