本實用新型涉及的是一種利用工業(yè)鍋爐、窯爐及加熱爐尾部低溫?zé)煔庥酂峤o鍋爐除鹽水或生活用水加熱的膜式蒸發(fā)相變換熱水加熱器。

背景技術(shù)：

鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中高耗能設(shè)備之一，在影響鍋爐熱效率的諸多因素中，排煙損失占鍋爐全部熱損失的70～80％，排煙溫度高低是鍋爐熱損失的最主要指標(biāo)之一，是衡量鍋爐熱效率的“標(biāo)志性”參數(shù)。排煙溫度每降低15℃，可提高鍋爐效率約1%。降低排煙溫度不僅可以提高鍋爐效率，還可以降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的排放，有效的保護(hù)環(huán)境。

目前，在低溫?zé)煔庥酂崂妙I(lǐng)域，廣泛采用的技術(shù)有：低壓省煤器、熱管換熱器、普通相變換熱器等換熱技術(shù)。這些技術(shù)在降低排煙溫度，降低污染排放方面確實發(fā)揮了一定作用，但也存在一系列問題難以解決，即：低溫腐蝕、積灰以及熱管因不凝氣體失效問題，而普通相變換熱器由于其結(jié)構(gòu)原因無法在垂直煙道應(yīng)用，只能在水平煙道應(yīng)用等等，如此種種原因給鍋爐煙氣余熱利用節(jié)能改造帶來難以解決的困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有鍋爐尾部煙氣余熱回收存在的積灰、低溫腐蝕及換熱效率低、受煙道形狀位置限制等問題，提出一種新型膜式蒸發(fā)相變換熱水加熱器，解決了上述工程應(yīng)用難題。

本實用新型技術(shù)方案是：一種膜式蒸發(fā)相變換熱水加熱器，包括：蒸發(fā)段、蒸汽管、冷凝段、凝水管、超微霧膜發(fā)生裝置和控制系統(tǒng)。其中:蒸發(fā)段置于煙道內(nèi)，蒸發(fā)段的上端通過蒸汽集箱與蒸汽管的下端相連，冷凝段的上端與蒸汽管的上端相連，凝水管的上端與冷凝段的下端相連，另一端通過超微霧膜發(fā)生裝置的液體工質(zhì)過濾裝置、阻垢器、加壓泵及超微霧膜發(fā)生器與蒸發(fā)段的翅片換熱管排相連，控制系統(tǒng)分別與蒸汽管道的測溫點及冷凝段進(jìn)水口電子調(diào)節(jié)閥、加壓泵相連。

所述的冷凝段包括：殼體、汽水換熱管束，其中：汽水換熱管束橫向并排列置于殼體的內(nèi)部；殼體上部設(shè)置有安全閥、排氣閥、蒸汽入口，殼體下端設(shè)置有凝水出口。

所述超微霧膜發(fā)生裝置，包括：液體工質(zhì)過濾裝置、加壓泵、阻垢器、超微霧膜發(fā)生器；其中：過濾裝置上端與凝水管下端相連，另一端通過加壓泵、阻垢器與超微霧膜發(fā)生器相連，超微霧膜發(fā)生器置于蒸發(fā)段翅片換熱管排內(nèi)，向換熱管內(nèi)壁噴超微水霧并在內(nèi)壁形成霧膜。

所述的蒸發(fā)段包括：翅片換熱管排、蒸汽集箱和連接管，其中：翅片換熱管排置于煙道內(nèi)，連接管的兩端分別與翅片管排及蒸汽集箱相連，蒸汽集箱的位置高于管排的上端。

所述的控制系統(tǒng)，包括：電子調(diào)節(jié)閥、溫度測點、加壓泵。其中：電子調(diào)節(jié)閥分別置于冷凝段進(jìn)水口處。溫度測點設(shè)置于蒸汽管道上，溫度測點將管道內(nèi)側(cè)的循環(huán)工質(zhì)溫度信號反饋至PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)所測的溫度信號偏離正常值時，PLC系統(tǒng)發(fā)指令給冷凝段進(jìn)水口電子調(diào)節(jié)閥，調(diào)整閥門開度，調(diào)整被加熱水進(jìn)入冷凝段的流量，最終使循環(huán)介質(zhì)溫度穩(wěn)定在正常值范圍，從而保證換熱器換熱管壁面溫度保持在露點溫度以上。

所述的翅片換熱管管排為并排的螺旋翅片管結(jié)構(gòu)。

本實用新型除具備傳熱性好、換熱器壁溫可控可調(diào)外，適用于水平煙道、豎直煙道，克服傳統(tǒng)相變換熱器在工程中因受現(xiàn)場條件限制不能應(yīng)用的弊端。

本實用新型的工作原理：

本實用新型膜式蒸發(fā)相變換熱水加熱器，其蒸發(fā)段安裝在鍋爐、窯爐尾部煙道上，冷凝段安裝在高于蒸發(fā)段的位置。

換熱器內(nèi)液體工質(zhì)經(jīng)過超微霧膜發(fā)生器在蒸發(fā)段翅片換熱管內(nèi)產(chǎn)生超微霧，微霧均勻附著在換熱管內(nèi)壁形成霧膜，吸收煙氣熱量，迅速汽化，產(chǎn)生相變，在翅片換熱管內(nèi)產(chǎn)生飽和蒸汽，翅片管內(nèi)的飽和蒸汽通過連接管匯集至蒸汽集箱內(nèi)，蒸汽集箱通過蒸汽管連接至冷凝段（管殼式換熱器）的蒸汽進(jìn)口，在冷凝器內(nèi)，通過熱交換，被加熱的除鹽水（或其它工藝用水）吸收熱量，溫度升高至設(shè)定溫度后，返回除鹽水母管供生產(chǎn)應(yīng)用，飽和蒸汽放熱后冷凝成水，通過冷凝器下端凝水管下降至過濾裝置，后經(jīng)加壓泵、阻垢器、超微霧膜發(fā)生器在翅片管內(nèi)壁形成超微霧膜，往復(fù)循環(huán)，達(dá)到利用煙氣余熱之目的。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中包括：1、蒸發(fā)段（2），2、連接管（4），3、蒸汽集箱（5），4、蒸汽管（7），5、溫度測點（6），6、冷凝段（8），7、殼體（9），8、排氣管（11），9、汽水換熱管束（10），10、除鹽水進(jìn)水管道（16），11、除鹽水出水管道（18），12、除鹽水進(jìn)水電子調(diào)節(jié)閥（17），13、凝水管（12），14、過濾裝置（13），15、加壓泵（14），16、超微霧膜發(fā)生器（15），17、翅片換熱管排（3），18、煙道（1），19、控制系統(tǒng)（19），20、阻垢器（20）。

具體實施方式

下面結(jié)合實施實例對本實用新型作詳細(xì)說明：

本實例蒸發(fā)段（2）置于煙道（1）內(nèi)，蒸發(fā)段（2）的翅片換熱管排（3）通過連接管（4）與蒸汽集箱（5）相連，蒸汽集箱（5）上端與蒸汽管道（7）下端相連，蒸汽管（7）上端與冷凝段（8）上端相連，冷凝段（8）的下端與凝水管（12）的上端相連，凝水管道（12）下端與液體工過濾裝置（13）進(jìn)口相連，液體工質(zhì)過濾裝置（13）出口通過加壓泵（14）、阻垢器（20）與超微霧膜發(fā)生器（15）相連，超微霧膜發(fā)生器（15）內(nèi)置于翅片換熱管排（3）管內(nèi)，控制系統(tǒng)（19）與溫度測點（6）、除鹽水進(jìn)水電子調(diào)節(jié)閥（17）、加壓泵（14）相連。

本實例中蒸發(fā)段（2）包括：翅片換熱管排（3）、連接管（4）、蒸汽集箱（5），其中：翅片換熱管排（3）置于煙道（1）內(nèi)，翅片換熱管排（3）通過連接管（4）與蒸汽集箱（5）相連，蒸汽集箱（5）位置高于翅片換熱管排（3）。.

本實例中冷凝段（8）包括：殼體（9）、汽水換熱管束（10），其中汽水換熱管管束（10）為若干換熱管組成的管束橫向置于殼體（9）內(nèi)。

本實例中超微霧膜發(fā)生裝置包括：液體工質(zhì)過濾裝置（13）、加壓泵（14）、阻垢器（20）、超微霧膜發(fā)生器（15）。其中超微霧膜發(fā)生器（15）置于翅片換熱管排（3）管內(nèi)。

本實例中控制系統(tǒng)（19）包括：除鹽水進(jìn)水電子調(diào)節(jié)閥（17）、溫度測點（6），加壓泵(14)。

本實例實際運行過程：高溫?zé)煔饨?jīng)過蒸發(fā)段的翅片換熱管排，與管內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)換熱，煙溫降低；翅片管內(nèi)的工質(zhì)為經(jīng)超微霧膜發(fā)生裝置在翅片換熱管排管內(nèi)壁形成的循環(huán)工質(zhì)液膜，液膜吸收煙氣的熱量，發(fā)生相變，迅速汽化形成飽和蒸汽，經(jīng)過連接管、蒸汽集箱、蒸汽管道后，進(jìn)入冷凝段的殼體內(nèi)，與被加熱的除鹽水進(jìn)行換熱，放熱后凝結(jié)成水并經(jīng)凝水下降管回流，經(jīng)液體工質(zhì)過濾裝置、加壓泵、阻垢器至超微霧膜發(fā)生器，完成一循環(huán)。

在本實例中，需加熱的除鹽水經(jīng)電子調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入冷凝段的汽水換熱管束內(nèi)，與在殼體中的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行換熱，除鹽水吸熱后升高至一定溫度后經(jīng)被輸送至除鹽水母管供生產(chǎn)所用。

本實用新型溫度測點、電子調(diào)節(jié)閥通過PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)控制，通過監(jiān)控溫度測點的溫度，自動調(diào)節(jié)被加熱除鹽水進(jìn)口管道上的電子調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)除鹽水流量，以此來控制冷凝段汽水換熱速率，使測點溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度，從而達(dá)到煙道內(nèi)蒸發(fā)段翅片換熱管壁溫可控可調(diào)，使換熱管壁溫始終高于煙氣酸露點溫度，確保系統(tǒng)安全運行。

本實施例為一電廠燃煤鍋爐，煙氣溫度150℃，酸露點溫度為85℃，煙氣經(jīng)過蒸發(fā)段與翅片換熱管排的外表面直接接觸，煙氣與翅片管排內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行熱交換后溫度降低至110℃。

經(jīng)超微霧膜發(fā)生器在翅片換熱管排內(nèi)管壁形成的均勻循環(huán)工質(zhì)液膜，被煙氣加熱后，發(fā)生相變，汽化形成飽和蒸汽，飽和蒸汽通過連接管、蒸汽集箱、蒸汽管后進(jìn)入冷凝段的殼體，在殼體內(nèi)與換熱管內(nèi)的被加熱除鹽水進(jìn)行換熱后凝結(jié)成水，凝水通過凝水管回流至液體工質(zhì)過濾裝置，最終至超微霧膜發(fā)生器形成循環(huán)回路，循環(huán)介質(zhì)在此循環(huán)回路內(nèi)以汽、液兩相態(tài)循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)熱量的傳遞。

在冷凝段，25℃的被加熱除鹽水經(jīng)過電子調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入冷凝段汽水換熱管束內(nèi)，被殼體內(nèi)循環(huán)工質(zhì)蒸汽加熱至90℃后，進(jìn)入除鹽水母管。

控制系統(tǒng)通過監(jiān)控溫度測點溫度，將信號發(fā)送電子調(diào)節(jié)閥，適時調(diào)節(jié)電子調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)被加熱除鹽水流量，使測點溫度穩(wěn)定在95℃，蒸發(fā)段翅片管壁面也保持在95℃，高于85℃的酸露點，有效避免了換熱器的酸露腐蝕。當(dāng)溫度測點值小于95℃時，產(chǎn)生酸露腐蝕、積灰等現(xiàn)象的風(fēng)險就會加大，這時，控制系統(tǒng)就會把實測的溫度信號反饋給電子調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)其開度，減小被加熱工質(zhì)流量，使測點溫度回升并穩(wěn)定在95℃。當(dāng)溫度測點值大于95℃時，排煙溫度升高，煙氣余熱不能充分利用。這時，控制系統(tǒng)就會把實測的溫度信號反饋給電子調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)其開度，增大被加熱工質(zhì)流量，使測點溫度下降并穩(wěn)定在95℃，最大限度地回收煙氣余熱。

通過監(jiān)測蒸汽管蒸汽溫度，通過控制系統(tǒng)適時調(diào)節(jié)電子調(diào)節(jié)閥開度，最終使循環(huán)介質(zhì)溫度始終保持在95℃左右，蒸發(fā)段翅片換熱管排壁面溫度也始終保持在95℃左右，高于露點溫度10℃，膜式蒸發(fā)相變換熱器出口煙溫保持在110℃左右。本實用新型在避免酸露腐蝕的前提下，最大限度地降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率。