CN106016238B - 一种燃煤锅炉余热回收用换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉余热回收用换热器，采用分区强化换热原则与分级给水灵活调节管壁温技术相结合的设计理念，换热器分为采用碳钢的高温段和采用ND钢的低温段，管束错列布置，管内外介质为逆流型式，换热器高温段与低温段采用分级给水的方式精确调节管壁温，使管壁温始终高于烟气酸露点温度，达到缓解低温腐蚀的效果。本发明很好地解决了燃煤锅炉低温烟气余热回收中传热温压小、低温酸露点腐蚀严重的技术局限，通过分区强化换热与分级给水灵活调节管壁温相结合，使得低温换热器的换热性能和防腐蚀效果有了明显的改善，大幅度地提高了燃煤锅炉低温烟气余热回收的效率与经济性，具有很好的社会和经济效益，工业应用及推广潜力巨大。

Description

一种燃煤锅炉余热回收用换热器

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉余热回收用换热器，适用于低温余热回收利用领域。

背景技术

在燃煤工业锅炉运行过程中，排烟热损失是各项热损失中最大的一项，国产锅炉机组长期运行中排烟温度普遍高于设计值，一般在160～180℃之间，烟气排放带走了大量余热，大多数工业锅炉在生产过程中没有充分利用这些余热资源，若能回收这部分余热，节能的效果将是非常可观的。排烟温度每降低15℃，锅炉效率约提高1％。低温余热回收是国内外燃煤发电产业广泛应用的一项节能技术，近年来国内推广应用很快。在低温余热回收方面，主要是通过在空气预热器后面加装低温换热器加热锅炉回水或锅炉补水，提高锅炉给水温度，从而降低煤耗、提高锅炉效率。锅炉排烟余热属于低品位余热资源，在回收利用上存在着传热性能较差和低温露点腐蚀两大问题，这两个问题使得锅炉排烟余热的回收利用难度和改造维修成本增加，很大程度地限制了低温换热器的推广使用。因此，如何在低温余热回收利用过程中提高低温换热器的换热系数和改善换热元件的腐蚀情况是当前亟待解决的两大问题，事关着低温余热回收能否推广使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种燃煤锅炉余热回收用换热器，它可以很好地解决燃煤锅炉低温烟气余热回收中传热温压小、低温酸露点腐蚀严重的技术局限，通过分区强化换热与分级给水灵活调节管壁温相结合，使得低温换热器的换热性能和防腐蚀效果有了明显的改善，大幅度地提高了燃煤锅炉低温烟气余热回收的效率与经济性，具有很好的社会和经济效益，工业应用及推广潜力巨大。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种燃煤锅炉余热回收用换热器，包括箱体，及设置在箱体内部上端的翅片管，及设置在翅片管下方的光管，所述箱体的外侧设置有介质总入口和介质总出口，所述翅片管的介质入口和光管的介质入口分别与介质总入口相连，所述翅片管的介质出口和光管的介质出口分别与介质总出口相连，所述箱体内设置有烟温测点，所述翅片管、光管和介质总入口内分别设置有介质温度测点，所述翅片管、光管和介质总入口内分别设置有介质流量测点，所述翅片管的材质为碳钢，所述光管的材质为ND钢。

进一步，为了能够准确地测量换热器内各个位置的烟气的温度，所述烟温测点从上至下包括设置在箱体入口处的烟温测点一、设置在翅片管中心处的烟温测点二、设置在翅片管和光管分界点的烟温测点三、设置在光管中心处的烟温测点四和设置在箱体出口处的烟温测点五。

进一步，为了能够检测介质进入换热器之前的温度，所述介质温度测点包括设置在介质总入口的温度测点一、设置在翅片管介质出口处的温度测点二和设置在光管介质出口处的温度测点三。

进一步，为了能够检测介质通入换热器的流量变化，所述介质流量测点包括设置在翅片管介质入口处的流量测点一和设置在光管介质入口处的流量测点二。

进一步，为了实现换热器内各处温度和介质流量的检测，所述烟温测点和介质温度测点的测量器件分别为热电偶，所述介质流量测点的测量器件为流量计。

进一步，为了便于烟气进出换热器，所述箱体入口设置有烟气入口，所述箱体出口设置有烟气出口。

进一步，为了便于将换热器连接在烟道中，所述烟气入口和烟气出口分别设置有连接法兰，所述连接法兰上均匀设置有多个螺栓孔。

进一步，为了实现分区换热和分级给水，所述箱体内部分为高温段和低温段，所述翅片管设置在高温段，所述光管设置在低温段。

进一步，为了增加烟气的扰动程度和换热面积，所述翅片管分别包括水平翅片弯管和斜翅片弯管，所述光管分别包括水平光弯管和斜光弯管，所述水平翅片弯管和斜翅片弯管为错列布置，所述水平光弯管和斜光弯管为错列布置。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：由于：1，高温段采用了翅片管管型和错列布置，有利于强化烟气扰动程度、增加换热面积，也有利于减小换热器设备占用空间，从而增大换热系数，采用碳钢材质可以节省一定的制造成本，有利于低温换热器的推广使用；2，低温段采用光管，可以减小换热器阻力和改善管束积灰情况，采用错列布置可以强化烟气扰动程度，采用ND钢材质可以有效地改善管束低温酸露点腐蚀，有利于尽可能地回收更多更低温度的低温余热，扩大低温换热器的应用范围；3，高、低温段采用分级给水的方式，并且设置有多个烟温测点、介质温度测点和介质流量测点，有利于灵活调节高、低温段的给水量和给水比例，从而有效地控制管壁温度，达到灵活调节排烟温度和有效预防低温腐蚀的目的，因而可以使低温换热器在低温烟气中仍能安全高效地运行，延长了低温换热器的使用寿命，减少了低温换热器维修更换成本。综上所述，本发明燃煤锅炉余热回收用换热器有效地克服了现有技术中由于低温烟气传热温压小、酸性气体冷凝所导致的换热性能不佳、低温腐蚀严重、使用寿命短、制造运行成本高和应用局限性较大等弊端，翅片管结构和错列布置实现了有利于提高低温换热器的换热性能，低温段采用ND钢材质以及高低温段采用分级给水方式有利于改善管束低温腐蚀问题，有助于提高整体工作稳定性、满足环保、节能要求和确保换热器安全稳定运行的本发明目的，因而，明显具有结构合理且科学、工作可靠且稳定和节能，有很强的实用性和可观的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明的一种新型低温余热回收用换热器的内部主视图；

图2为本发明的一种新型低温余热回收用换热器的右视剖面图；

图3为本发明的一种新型低温余热回收用换热器的连接法兰的剖面图；

图中：1.箱体，2.翅片管，3.光管，4.介质总入口，5.介质总出口，6.烟温测点一，7.烟温测点二，8.烟温测点三，9.烟温测点四，10.烟温测点五，11.温度测点一，12.温度测点二，13.温度测点三，14.流量测点一，15.流量测点二，16.烟气入口，17.烟气出口，18.连接法兰，19.螺栓孔，20.水平翅片弯管，21.斜翅片弯管，22.水平光弯管，23.斜光弯管。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，一种燃煤锅炉余热回收用换热器，包括箱体1，及设置在箱体1内部上端的翅片管2，及设置在翅片管2下方的光管3，所述箱体1的外侧设置有介质总入口4和介质总出口5，所述翅片管2的介质入口和光管3的介质入口分别与介质总入口4相连，所述翅片2管的介质出口和光管3的介质出口分别与介质总出口5相连，所述箱体1内设置有烟温测点，所述翅片管2、光管3和介质总入口4内分别设置有介质温度测点，所述翅片管2、光管3和介质总入口4内分别设置有介质流量测点，所述翅片管2的材质为碳钢，所述光管3的材质为ND钢。

为了能够准确地测量换热器内各个位置的烟气的温度，所述烟温测点从上至下包括设置在箱体入口处的烟温测点一6、设置在翅片管中心处的烟温测点二7、设置在翅片管和光管分界点的烟温测点三8、设置在光管中心处的烟温测点四9和设置在箱体出口处的烟温测点五10。

为了能够检测介质进入换热器之前的温度，所述介质温度测点包括设置在介质总入口4的温度测点一11、设置在翅片管介质出口处的温度测点二12和设置在光管介质出口处的温度测点三13。

为了能够检测介质通入换热器的流量变化，所述介质流量测点包括设置在翅片管介质入口处的流量测点一14和设置在光管介质入口处的流量测点二15。

为了实现换热器内各处温度和介质流量的检测，所述烟温测点和介质温度测点的测量器件分别为热电偶，所述介质流量测点的测量器件为流量计。

为了便于烟气进出换热器，所述箱体入口设置有烟气入口16，所述箱体出口设置有烟气出口17。

为了便于将换热器连接在烟道中，所述烟气入口16和烟气出口17分别设置有连接法兰18，所述连接法兰18上均匀设置有多个螺栓孔19。

为了实现分区换热和分级给水，所述箱体1内部分为高温段和低温段，所述翅片管2设置在高温段，所述光管3设置在低温段。

为了增加烟气的扰动程度和换热面积，所述翅片管2分别包括水平翅片弯管20和斜翅片弯管21，所述光管3分别包括水平光弯管22和斜光弯管23，所述水平翅片弯管20和斜翅片弯管21为错列布置，所述水平光弯管22和斜光弯管23为错列布置。

换热器通过两端的连接法兰18使用螺栓竖直固定在烟道上，整个烟气介质换热流程是：低温烟气通过烟气入口16进入换热器的箱体1内，先后经过翅片管2和光管3与管内介质进行换热，经过换热温度降低后的烟气通过烟气出口17被排放至下一个工艺流程，至此，低温烟气通过低温换热器的吸热作用将烟气中的一部分余热回收进行再利用。

低温换热器运行时，换热器内烟气侧设置有五个烟温测点，分别布置在箱体入口处的烟温测点一6、翅片管中心处的烟温测点二7、翅片管和光管分界点的烟温测点三8、光管中心处的烟温测点四9和箱体出口处的烟温测点五10五个温度测点，管内介质侧设置有三个介质温度测点，分别布置在介质总入口4处的温度测点一11、翅片管介质出口处的温度测点二12、光管介质出口处的温度测点三13三个温度测点；并且烟气入口16的上游布置了一个烟气流量测点，以及布置在翅片管介质进口处的流量测点一14和光管介质进口处的流量测点二15两个流量测点。

由于翅片管2采用碳钢翅片管和错列布置管束两种方式进行强化换热，通过改变翅片管介质进口处的流量测点一14和光管介质进口处的流量测点二15两个流量测点的值从而灵活地调节排烟温度和管壁温，以及在低温区采用优良的耐硫酸腐ND钢制造光管3管束，实现低温防腐的目的。

与现有技术相比，由于：1，高温段采用了翅片管管型和错列布置，有利于强化烟气扰动程度、增加换热面积，也有利于减小换热器设备占用空间，从而增大换热系数，采用碳钢材质可以节省一定的制造成本，有利于低温换热器的推广使用；2，低温段采用光管，可以减小换热器阻力和改善管束积灰情况，采用错列布置可以强化烟气扰动程度，采用ND钢材质可以有效地改善管束低温酸露点腐蚀，有利于尽可能地回收更多更低温度的低温余热，扩大低温换热器的应用范围；3，高、低温段采用分级给水的方式，并且设置有多个烟温测点、介质温度测点和介质流量测点，有利于灵活调节高、低温段的给水量和给水比例，从而有效地控制管壁温度，达到灵活调节排烟温度和有效预防低温腐蚀的目的，因而可以使低温换热器在低温烟气中仍能安全高效地运行，延长了低温换热器的使用寿命，减少了低温换热器维修更换成本。综上所述，本发明燃煤锅炉余热回收用换热器有效地克服了现有技术中由于低温烟气传热温压小、酸性气体冷凝所导致的换热性能不佳、低温腐蚀严重、使用寿命短、制造运行成本高和应用局限性较大等弊端，翅片管结构和错列布置实现了有利于提高低温换热器的换热性能，低温段采用ND钢材质以及高低温段采用分级给水方式有利于改善管束低温腐蚀问题，有助于提高整体工作稳定性、满足环保、节能要求和确保换热器安全稳定运行的本发明目的，因而，明显具有结构合理且科学、工作可靠且稳定和节能，有很强的实用性和可观的市场应用前景。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃煤锅炉余热回收用换热器，其特征在于：包括箱体，及设置在箱体内部上端的翅片管，及设置在翅片管下方的光管，所述箱体的外侧设置有介质总入口和介质总出口，所述翅片管的介质入口和光管的介质入口分别与介质总入口相连，所述翅片管的介质出口和光管的介质出口分别与介质总出口相连，所述箱体内设置有烟温测点，所述翅片管、光管和介质总入口内分别设置有介质温度测点，所述翅片管、光管和介质总入口内分别设置有介质流量测点，所述翅片管的材质为碳钢，所述光管的材质为ND钢,所述烟温测点从上至下包括设置在箱体入口处的烟温测点一、设置在翅片管中心处的烟温测点二、设置在翅片管和光管分界点的烟温测点三、设置在光管中心处的烟温测点四和设置在箱体出口处的烟温测点五,所述介质温度测点包括设置在介质总入口的温度测点一、设置在翅片管介质出口处的温度测点二和设置在光管介质出口处的温度测点三,所述介质流量测点包括设置在翅片管介质入口处的流量测点一和设置在光管介质入口处的流量测点二,所述箱体内部分为高温段和低温段，所述翅片管设置在高温段，所述光管设置在低温段，通过设置烟温测点、介质温度测点和介质流量测点，以便用于调节高温段的翅片管和低温段的光管的给水量和给水比例。

2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉余热回收用换热器，其特征在于：所述烟温测点和介质温度测点的测量器件分别为热电偶，所述介质流量测点的测量器件为流量计。

3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉余热回收用换热器，其特征在于：所述箱体入口设置有烟气入口，所述箱体出口设置有烟气出口。

4.根据权利要求3所述的一种燃煤锅炉余热回收用换热器，其特征在于：所述烟气入口和烟气出口分别设置有连接法兰，所述连接法兰上均匀设置有多个螺栓孔。

5.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉余热回收用换热器，其特征在于：所述翅片管分别包括水平翅片弯管和斜翅片弯管，所述光管分别包括水平光弯管和斜光弯管，所述水平翅片弯管和斜翅片弯管为错列布置，所述水平光弯管和斜光弯管为错列布置。