一种高壁温相变换热器的制作方法

1.本实用新型涉及节能环保技术领域，特别涉及一种高壁温相变换热器。


背景技术：

2.由于锅炉燃料中均含有硫等组分，从而使炉子的尾部换热器受热面因结露而引起低温酸露腐蚀。而依靠材质来避免露点腐蚀，不会解决结露的根本问题，换热器管壁堵灰会经常发生，影响炉子的正常运外转。而提高炉子的排烟温度来避免露点腐蚀，就会造成大量能源浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种高壁温相变换热器，本高壁温相变换热器大幅度的降低了排烟温度，确保了换热器不结露、不积灰和不腐蚀，并利用回收的热量加热进入锅炉空气预热器的冷空气，提高了锅炉的热效率，降低了锅炉的能耗。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种高壁温相变换热器，用于降低锅炉烟道尾部排出烟气的温度并加热通过所述锅炉风道进入空气预热器的空气，包括吸热段、放热段和高温段；所述放热段安装在所述风道内，且所述放热段安装在所述风道的入口处；所述吸热段和所述高温段安装在所述烟道内，所述吸热段安装在所述烟道的尾部，在烟气流向上，所述高温段位于所述吸热段的后方，所述高温段为直接换热形式；所述烟气经过所述吸热段并加热所述吸热段内的介质后排出；所述介质经所述烟气加热后进入所述放热段内并对所述空气进行预热，在所述放热段内放热完成的所述介质回流至所述吸热段内；所述空气经所述放热段预热后进入所述高温段，所述高温段对所述空气进行加热，经所述高温段加热后的所述空气进入所述空气预热器中。
6.进一步地，所述吸热段和所述放热段均包括第一基管，所述第一基管的管腔外周沿管腔轴向间隔设置有若干个第一翅片，所述第一翅片呈环形；所述高温段包括第二基管，所述第二基管的管腔外周沿管腔轴向间隔设置有若干个第二翅片，所述第二翅片呈环形，所述第二基管的管腔内周设置有螺纹肋，所述螺纹肋上沿所述螺纹肋形成的螺旋线方向间隔设置有多个豁口，所述豁口的深度小于所述螺纹肋的本身高度；所述放热段包括的第一基管的轴向与空气流动方向垂直，所述吸热段包括的第一基管的轴向与烟气流动方向垂直，所述第二基管的轴向与所述空气流动方向平行。
7.进一步地，所述豁口呈扩口状，所述豁口的一端的内径小于所述豁口的另一端的内径，在所述空气流动方向上，所述豁口的另一端位于所述豁口的一端的后方。
8.进一步地，所述螺纹肋的数量为多条，各条所述螺纹肋形成的螺旋线方向一致。
9.进一步地，所述风道包括：安装段，所述安装段具有第一扩口部、筒状部和第一缩口部，所述第一扩口部的小端与所述风道的入口连通，所述第一扩口部的大端与所述筒状部的一端连通，所述筒状部的另一端与所述第一缩口部的大端连通，所述第一扩口部的小
端的内径小于所述第一扩口部的大端的内径，所述筒状部内安装有所述放热段，所述第一缩口部的小端的内径小于所述第一缩口部的大端的内径；所述风道还包括：均位于所述烟道外的第二扩口部和第二缩口部，所述第二扩口的小端经第一连通段与所述第一缩口部的小端连通，所述第二扩口部的大端与所述高温段的基管的一端连通，所述高温段的基管的另一端与所述第二缩口部的大端连通，所述第二缩口部的小端经第二连通段与所述空气预热器连通，所述第二扩口部的小端的内径小于所述第二扩口部的大端的内径，所述第二缩口部的小端的内径小于所述第二缩口部的大端的内径。
10.进一步地，还包括自循环管道，所述吸热段与所述放热段通过所述自循环管道连通，所述自循环管道包括饱和蒸汽上升管和饱和水下降管；所述饱和蒸汽上升管连通在所述吸热段和所述放热段之间，所述饱和水下降管连通在所述放热段和所述吸热段之间；所述介质经所述烟气加热后经所述饱和蒸汽上升管进入所述放热段内，在所述放热段内放热完成的所述介质经所述饱和水下降管回流至所述吸热段内。
11.进一步地，还包括调节阀，所述调节阀设置在所述饱和水下降管上，所述调节阀用于调节所述换热器腔内的压力。
12.进一步地，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述饱和蒸汽上升管内，所述温度传感器用于测量所述饱和蒸汽上升管的管壁温度。
13.进一步地，所述温度传感器和所述调节阀还分别与dcs分散控制系统连接；所述dcs根据所述温度传感器测得的温度来控制所述调节阀进而调整所述换热器腔内的温度。
14.进一步地，所述调节阀为电动调节阀，所述介质为水。
15.分析可知，本实用新型公开一种高壁温相变换热器的实施例实现了如下技术效果：
16.本高壁温相变换热器将尾部排烟温度降低，确保了换热器不结露、不积灰和不腐蚀，并利用回收的热量加热进入锅炉空气预热器的冷空气，降低了排烟温度，提高了锅炉的热效率，同时，保护了锅炉空气预热器不受低温腐蚀，延长了空气预热器的使用周期。由于锅炉尾部烟气温度得到降低，也使得锅炉的除尘设备得到保护，延长了除尘设备的使用寿命。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
18.图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
19.附图标记说明：
[0020]1‑
空气预热器，2
‑
吸热段，3
‑
放热段，4
‑
高温段，5
‑
饱和蒸汽上升管，6
‑ꢀ
饱和水下降管，7
‑
调节阀，8
‑
第一扩口部，9
‑
第一缩口部，10
‑
第二扩口部， 11
‑
第二缩口部。
具体实施方式
[0021]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实
用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
[0022]
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须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。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0023]
所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。
[0024]
如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种高壁温相变换热器，用于降低锅炉烟道尾部排出烟气的温度并加热通过锅炉风道进入空气预热器 1的空气，包括吸热段2、放热段3和高温段4；放热段3安装在风道内，放热段3可以安装在风道的入口处；吸热段2和高温段4安装在烟道内，吸热段2安装在烟道的尾部，在烟气流向上，高温段4位于吸热段2的后方，即烟气先经过高温段4，然后再经过吸热段2，高温段4为直接换热形式，即在高温段4内加热时，未经过介质传热，烟气直接加热空气；烟气经过吸热段2并加热吸热段2内的介质后排出；介质经烟气加热后进入放热段3内并对空气进行预热，在放热段3内放热完成的介质回流至吸热段2内；空气经放热段3预热后进入高温段4，高温段4利用烟气直接对空气进行加热，经高温段4加热后的空气进入空气预热器1中。
[0025]
在上述实施例中，高壁温相变换热器包括吸热段2、放热段3和高温段4，放热段3安装在风道内，且放热段3安装在风道的入口处，吸热段2和高温段4安装在烟道内，吸热段2安装在烟道的尾部，在烟气流向上，高温段4 安装在吸热段2的后方。其中，烟道和风道是各自独立的两个管道，烟道的温度高于风道的温度，由图1可以看出，竖直方向为烟道，烟气在烟道中流动，并在烟道尾部排出，水平方向为风道，空气在风道中流动，并通过风道进入空气预热器1。烟气经过吸热段2并加热吸热段2内的介质后排出，介质经烟气加热后进入放热段3内并对空气进行预热，在放热段3内放热完成的介质回流至吸热段2内，空气经放热段3预热后进入高温段4，高温段4 对空气进行加热，经高温段4加热后的空气进入空气预热器1中。高温段4 为直接换热形式，如此能使得换热形式是最高效的换热形式，能更加高效的对进入空气预热器1前的空气进行加热，高温段4安装在烟道内，即高温段 4的管腔内走空气，高温段4的管腔外走烟气。高壁温相变换热器三个部分的工作过程是：相变吸热段2吸收烟气中的热量，放热段3中的热量将风道中的空气预热，进而使预热后的空气进入高温段4中继续加热，最终提高进入锅炉空气预热器1的空气的温度，同时降低排烟温度。本高壁温相变换热器降低了烟道尾部排烟温度，确保了换热器不结露、不积灰和不腐蚀，并利用回收的热量加热进入锅炉的空气预热器1的空气，提高了锅炉的热效率，降低了锅炉的能耗，同时，保护了锅炉的空气预热器1不受低温腐蚀，延长了空气预热器1的使用周期。由于锅炉尾部
烟气温度得到降低，也使得锅炉的除尘设备得到保护，延长了除尘设备的使用寿命。
[0026]
其中，高壁温相变换热器的吸热段2和放热段3之间有循环流动的介质，介质用于吸热和放热，优选地，在本实用新型一个实施例中，介质为水。另外，吸热段2受热面的最低壁面温度高于烟气酸露点温度，从而保证换热器不结露、不积灰和不腐蚀。
[0027]
优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，吸热段2和放热段 3均包括：第一基管，第一基管的管腔外周沿第一基管的管腔轴向间隔设置有若干个第一翅片，如以焊接方式设置，第一翅片呈环形，此时可将第一翅片称为环形翅片，通过设置环形翅片，使烟气或空气产生扰流，强化传热。在使用一段时间后，尤其是在烟气使用环境下，环形翅片之间会发生积灰和结垢，为了减少积灰和结构，在第一翅片上设置有沟槽，沟槽的长度方向贯通于第一翅片的两端，如此能促进烟气在第一翅片间的流动并能够使烟气形成微旋流，提高了换热效果。放热段3包括的第一基管的轴向与空气流动方向垂直，吸热段2包括的第一基管的轴向与烟气流动方向垂直，如此利于充分换热。高温段包括第二基管，第二基管的管腔外周沿第二基管的管腔轴向间隔设置有若干个第二翅片，如以焊接方式设置，第二翅片呈环形，此时也可将第二翅片称为环形翅片。第二基管的管腔内周设置有螺纹肋，能使得其内流动的空气产生扰流，强化传热。螺纹肋上沿螺纹肋形成的螺旋线方向间隔设置有多个豁口，豁口的深度小于螺纹肋的本身高度，如此可以使空气在豁口处产生微旋流，进一步强化传热。第二基管的轴向与空气流动方向平行，如此利于充分换热。螺纹肋的数量为多条，各条螺纹肋形成的螺旋线方向一致。应用时，第二基管的壁厚可以为6mm，螺纹肋本身的高度可以为1.4mm，豁口的深度可以为0.6mm。第一基管的数量通常为多个，多个第一基管呈平行设置，并与多个第一主管和多个第二主管形成多个换热单元，具体地，换热单元包括多个第一基管，以及连通多个第一基管的一端(或称介质输入端) 的第一主管和连通多个第一基管的另一端(或称介质输出端)的第二主管。多个换热单元的第一主管均连通于第一汇总管，多个换热单元的第二主管均连通于第二汇总管。吸热段的第一汇总管与放热段的第二汇总管连通，如通过饱和蒸汽上升管连通，放热段的第一汇总管与吸热段的第二汇总管连通，如通过饱和蒸汽下降管连通。第二基管的数量为多个，多个第二基管设置在均布板上，以第二基管的管口对准均布板上的通孔的方式设置，均布板设置在烟道的侧壁上。优选地，豁口呈扩口状，豁口的一端的内径小于豁口的另一端的内径，在空气流动方向上，豁口的另一端位于豁口的一端的后方，如此可以进一步加强微旋流的产生，从而强化传热。
[0028]
优选地，如图1所示，风道包括安装段，其具有第一扩口部8、筒状部和第一缩口部9。第一扩口部8呈扩口状，如锥台状，其小端(如图1中的第一扩口部的左端)的内径小于大端(如图1中的第一扩口部的右端)的内径。第一扩口部8的小端与风道的入口连通，大端与筒状部的一端连通。筒状部呈筒状，其内径可以与第一扩口部8的大端的内径相等，在筒状部内安装有放热段。第一缩口部9呈缩口状，如锥台状，其小端(如图1中的第一缩口部的右端)的内径小于大端(如图1中的第一缩口部的左端)的内径，第一缩口部9的大端与筒体部的另一端连通。风道还包括：第二扩口部10 和第二缩口部11，两者均位于烟道外，在图1中，第二扩口部10位于烟道的左侧，第二缩口部11位于烟道的右侧。第二扩口部10的小端经第一连通段与第一缩口部9的小端连通，第二扩口部10的大端与高温段4的基管的一端连通，高温段4的基管的另一端与第二缩口部11的大端连通，第二缩口部 11的小端经第二连通段与空气预热器1连通，第二扩口部10的小端的内径小于第二扩口部10的大端的内径，第二缩
口部11的小端的内径小于第二缩口部11的大端的内径；第一连通段的内径均小于或等于第一缩口部9的小端的内径和第一扩口部10的小端的内径，第二连通段的内径均小于或等于第二缩口部11的小端的内径，使得空气在放热段3和高温段4内的速度较在各连通段内的速度低，从而能使空气在放热段3和高温段4内提高换热效率，空气在各连通段内的速度高于在放热段3和高温段4内的速度，从而能利于空气在流动时降低热损失。
[0029]
优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，高壁温相变换热器还包括自循环管道，吸热段2与放热段3通过自循环管道连通。优选地，自循环管道包括饱和蒸汽上升管5和饱和水下降管6；饱和蒸汽上升管5连通在吸热段2和放热段3之间，饱和水下降管6连通在放热段3和吸热段2之间；介质经烟气加热后经饱和蒸汽上升管5进入放热段3内，在放热段3内放热完成的介质经饱和水下降管6回流至吸热段2内。
[0030]
在上述实施例中，吸热段2和放热段3通过自循环管道连通起来形成整体，实现了将烟气热量传递给空气的二次换热过程、即锅炉尾部竖直烟道内的吸热段2与锅炉的空气预热器1风道内的放热段3之间连接有饱和蒸汽上升管5，锅炉的空气预热器1风道内的放热段3与锅炉尾部竖直烟道内的吸热段2之间连接有饱和水下降管6。吸热段2中有一定量的循环水，循环水被烟气加热以后形成蒸汽，并通过饱和蒸汽上升管5上行至放热段3，蒸汽对空气进行加热后冷凝成水，并通过饱和水下降管6下行回到吸热段2，形成换热循环。经过预热后的空气经烟道进入高温段4，并与高温段4处的烟气进行换热后，最终进入锅炉空气预热器1。
[0031]
优选地，如图1所示，在本实用新型一个实施例中，高壁温相变换热器还包括调节阀7，调节阀7设置在饱和水下降管6上，调节阀7用于调节换热器腔内的压力。优选地，高壁温相变换热器还包括温度传感器，温度传感器设置在饱和蒸汽上升管5内，温度传感器用于测量饱和蒸汽上升管5的管壁温度。优选地，高壁温相变换热器还包括控制系统，控制系统分别与温度传感器和调节阀7连接，控制系统根据温度传感器测得的温度来控制调节阀 7进而调整换热器腔内的温度。
[0032]
在上述实施例中，饱和水下降管6上设置有用于调节换热器腔内压力的调节阀。蒸汽上升管5内设置有温度传感器，温度传感器用于测量饱和蒸汽上升管5的管壁温度。控制系统选用dcs(distributed control system，分散控制系统)，并分别与温度传感器和调节阀7连接，如此利于控制，减少控制系统数量，降低成本，实现控制一体化。其中，烟道上在烟气的进口处和出口处、风道上在空气的进口处和出口处均设有温度传感器，用来采集测量点的温度，并将测得的数据显示在总控室或就地控制柜的电脑屏幕面板上，也可通过dcs的操作界面来设置控制参数，控制参数包括吸热段3受热面的壁面温度的控制值等。dcs根据温度传感器测得的温度来控制调节阀7进而调整换热器腔内的温度，从而使运行时吸热段3受热面的最低壁面温度高于烟气酸露点温度。这里温度传感器测得的温度包括烟气酸露点温度、吸热段3 受热面的壁面温度、饱和蒸汽上升管5的管壁温度、烟气进出口温度和空气进出口温度。通过dcs现场对高壁温相变换热器各项数据进行监控，实现无人工干涉自动运行，确保吸热段3受热面的壁面温度可调可控，让吸热段3 受热面的壁面温度稳定在设定值以上，使吸热段3受热面的壁面温度及烟道出口处的烟气温度处于控制范围内。另外，优选地，调节阀7选用电动调节阀，温度传感器为铂热电阻形式。
[0033]
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
[0034]
本高壁温相变换热器降低了烟道尾部排烟温度，确保了换热器不结露、不积灰和不腐蚀，并利用回收的热量加热进入锅炉空气预热器1的冷空气，提高了锅炉的热效率，降低了锅炉的能耗，同时，保护了锅炉空气预热器1 不受低温腐蚀，延长了空气预热器1的使用周期。由于锅炉尾部烟气温度得到降低，也使得锅炉的除尘设备得到保护，延长了除尘设备的使用寿命。
[0035]
以上仅为本实用新型的优选实施例，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。