CN103994681B - 竖直烟道复合相变换热器 - Google Patents

Abstract

一种给水加热器领域的竖直烟道复合相变换热器，包括：蒸发段、蒸汽管道、冷凝段、凝水管道和控制系统，其中：蒸发段设置于竖直烟道内，蒸发段的上端与蒸汽管道的下端相连，冷凝段的上端与蒸汽管道的上端相连，凝水管道的一端与蒸发段的侧面相连，另一端与冷凝段的下端相连，控制系统分别与蒸汽管道和冷凝段相连。本发明解决了现有复合相变换热器无法适用于竖直烟道的工程应用难题。

Description

竖直烟道复合相变换热器

技术领域

本发明涉及的是一种给水加热器领域的装置，具体是一种竖直烟道复合相变换热器。

背景技术

锅炉是现代化工业中最重要的能耗设备之一，在能源消耗中占有非常大的比重。锅炉工作的时候会将大量带有热能的高温烟气排放到空气中，而且排烟损失占锅炉能量总损失的比重非常大，降低锅炉的排烟温度不仅可以有效提高锅炉效率,还可以减少二氧化碳、氮氧化物和硫化物的排放，对保护环境起到非常积极的作用。中国的锅炉保有量较大，针对低温烟气余热回收的节能减排改造能有效提高锅炉运行效率，同时能在一定程度上减少常规能源的使用给环境来带的污染。

现有的复合相变换热器是烟气余热回收领域较为典型的技术，可以安全有效降低锅炉排烟温度，达到节能减排的效果。但是因为其独特的运行原理，只能放置在水平方向的烟道中，然后节能减排改造主要针对原有锅炉，一般场地限制较为明显，有时可能出现水平烟道没有空间进行改造的情况。

综上所述，现有复合相变换热器的结构无法适用于具有改造条件的位置是竖直烟道的现场情况，大大降低了该技术的适用范围。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201903045，公开日2011.07.20，记载了一种锅炉尾部烟气余热利用装置。该锅炉尾部烟气余热利用装置包括控制系统、自控阀、省煤器、复合汽水段、空气预热器、相变换热器下段、相变换热器上段、壁温测试仪以及新增的酸露点温度在线监测设备。但该技术中的相变换热器下段必须布置在水平方向的烟道内，所以当水平方向的烟道没有布置空间时无法实施。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种竖直烟道复合相变换热器，解决了现有复合相变换热器无法适用于竖直烟道的工程应用难题。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：蒸发段、蒸汽管道、冷凝段、凝水管道和控制系统，其中：蒸发段设置于竖直烟道内，蒸发段的上端与蒸汽管道的下端相连，冷凝段的上端与蒸汽管道的上端相连，凝水管道的一端与蒸发段的侧面相连，另一端与冷凝段的下端相连，控制系统分别与蒸汽管道和冷凝段相连。

所述的冷凝段包括：壳体、若干汽水换热管和若干挡板，其中：若干汽水换热管横向且并列设置于壳体的内部，若干挡板竖直且等间距设置于壳体的内部，壳体的内部由若干挡板分隔为若干凝水收集区，各个挡板的上端与壳体的内壁之间存在间隙，底端与壳体的内壁接触。

所述的蒸发段包括：管排、蒸汽联箱和连接管，其中：管排横向设置于竖直烟道内，连接管的两端分别与管排的一侧以及蒸汽联箱相连，蒸汽联箱的位置高于管排的上端。

所述的管排为并排的翅片管结构。

所述的控制系统包括：调节阀和温度测点，其中：调节阀设置于冷凝段的入口端，温度测点设置于蒸汽管道上。

本发明利用挡板将凝水分割为多个部分，在凝水量与蒸发量之间建立对应关系，在保持相变换热器结构和性能上优点的同时，使其适用于竖直烟道。有效扩展了相变换热器在工程应用中的适用范围。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：蒸发段2、蒸汽管道5、冷凝段6、凝水管道7和控制系统8，其中：蒸发段2设置于竖直烟道1内，蒸发段2的上端与蒸汽管道5的下端相连，冷凝段6的上端与蒸汽管道5的上端相连，凝水管道7的一端与蒸发段2的侧面相连，另一端与冷凝段6的下端相连，控制系统8分别与蒸汽管道5和冷凝段6相连；

所述的冷凝段6包括：壳体12、若干汽水换热管13和若干挡板14，其中：若干汽水换热管13横向且并列设置于壳体12的内部，若干挡板14竖直且等间距设置于壳体12的内部，壳体12的内部由若干挡板14分隔为若干凝水收集区，各个挡板14的上端与壳体12的内壁之间存在间隙，底端与壳体12的内壁接触。

所述的蒸发段2包括：管排11、蒸汽联箱4和连接管3，其中：管排11横向设置于竖直烟道1内，连接管3的两端分别与管排11的一侧以及蒸汽联箱4相连，蒸汽联箱4的位置高于管排11的上端。

所述的管排11为并排的翅片管结构。

所述的控制系统8包括：调节阀15和温度测点16，其中：调节阀15设置于冷凝段6的入口端，温度测点16设置于蒸汽管道5上。

本装置中：较高温度的烟气由下至上经过蒸发段2，从管排11的外表面掠过，与循环介质换热后排出。

本装置中：被加热工质过由被加热工质进口管9经过和调节阀15后进入冷凝段6的汽水换热管13，与在壳体12中的循环工质进行换热后升高到一定温度，之后经由被加热工质出口管10流出。

本装置中：管排11内部储有一定的循环介质(一般为除盐水)，循环介质被烟气加热后汽化形成水蒸气依次经过连接管3、蒸汽联箱4和蒸汽管道5，再进入冷凝段6的壳体12内部与被加热工质进行换热，放热之后水蒸气冷凝液化成凝水并流入被挡板14分割形成的多个凝水收集区，然后经过所对应的凝水管道7回流到所对应的管排11中，形成循环回路。

本实施例中酸露点为85℃、温度为150℃的烟气自下而上进入蒸发段2中并与管排11的外表面直接接触、和管排11内的循环介质换热后降低到110℃。

循环介质储存在管排11内部，被烟气加热后的循环介质形成95℃的蒸汽依次经过连接管3、蒸汽联箱4和蒸汽管道5，再进入冷凝段6的壳体12，并与被加热工质形成换热后冷凝成95℃的凝水。凝水按照一定的比例流入由挡板14分割形成的多个凝水收集区后，经过对应的凝水管道7回到管排11中并形成循环回路，循环介质在蒸汽和凝水两种相态之间循环往复。

温度为60℃的被加热工质经过被加热工质进口管9和调节阀15，然后进入冷凝段6的汽水换热管13内并被蒸汽加热至90℃，最后经被加热工质出口管10流出。温度测点16将蒸汽管道内侧的循环介质温度信号95℃(正常工况下为92～98℃)发送至调整调节阀15，由于本实施例中系统处于正常运行状态，无需调整调节阀15的开度，如果所测得的温度信号处于异常值，则控制系统可以根据信号与标准参数的对比情况来控制调节阀15的开度，控制被加热工质进入冷凝段6的流量，从而使循环介质温度回到正常范围，换热器的壁面温度保持稳定。

由此，本实施例使循环介质温度始终保持在95℃左右。此时竖直烟道复合相变换热器出口温度一般为110℃左右，排烟温度仅高于烟气酸露点25℃，有效降低了锅炉排烟温度，提高了锅炉效率。

Claims (3)

1.一种竖直烟道复合相变换热器，其特征在于，包括：蒸发段、蒸汽管道、冷凝段、凝水管道和控制系统，其中：蒸发段设置于竖直烟道内，蒸发段的上端与蒸汽管道的下端相连，冷凝段的上端与蒸汽管道的上端相连，凝水管道的一端与蒸发段的侧面相连，另一端与冷凝段的下端相连，控制系统分别与蒸汽管道和冷凝段相连；

所述的冷凝段包括：壳体、若干汽水换热管和若干挡板，其中：若干汽水换热管横向且并列设置于壳体的内部，若干挡板竖直且等间距设置于壳体的内部，壳体的内部由若干挡板分隔为若干凝水收集区，各个挡板的上端与壳体的内壁之间存在间隙，底端与壳体的内壁接触；

所述的控制系统包括：调节阀和温度测点，其中：调节阀设置于冷凝段的入口端，温度测点设置于蒸汽管道上，温度测点将蒸汽管道内侧的循环介质温度信号发送至调整调节阀，当所测得的温度信号处于异常值，则控制系统根据信号与标准参数的对比情况控制调节阀的开度，控制被加热工质进入冷凝段的流量，从而使循环介质温度回到正常范围，换热器的壁面温度保持稳定。

2.根据权利要求1所述的竖直烟道复合相变换热器，其特征是，所述的蒸发段包括：管排、蒸汽联箱和连接管，其中：管排横向设置于竖直烟道内，连接管的两端分别与管排的一侧以及蒸汽联箱相连，蒸汽联箱的位置高于管排的上端。

3.根据权利要求2所述的竖直烟道复合相变换热器，其特征是，所述的管排为并排的翅片管结构。