專利名稱：臥式自然循環(huán)換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及換熱器領(lǐng)域，具體涉及一種用于鍋爐、化工及工業(yè)爐窯的臥式自然循 環(huán)換熱器。
背景技術(shù)：
眾所周知，由于鍋爐煙氣中SO3的存在，尾部受熱面空氣預(yù)熱器的出口煙氣溫度受 到限制，排煙溫度過(guò)低，將導(dǎo)致因?yàn)槭軣崦孀畹捅诿鏈囟鹊陀跓煔馑崧饵c(diǎn)而發(fā)生嚴(yán)重的結(jié) 露腐蝕和堵灰，所以鍋爐的設(shè)計(jì)排煙溫度不能過(guò)低。目前市場(chǎng)上主要采用空氣預(yù)熱器和復(fù)合相變換熱器來(lái)控制鍋爐的排煙溫度，空氣 預(yù)熱器利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱燃料燃燒所需空氣以提高鍋爐效率的熱交換設(shè)備； 而復(fù)合相變換熱器在較大幅度降低廢氣排放溫度的同時(shí)將整個(gè)低溫段受熱面壁溫維持在 較高的溫度水平，既最大可能地提高了用熱設(shè)備的熱效率，又避免了因結(jié)露引起低溫腐蝕 和灰堵現(xiàn)象。但是，目前這兩種控制鍋爐排煙溫度的方法仍然存在缺陷管式空氣預(yù)熱器 的設(shè)計(jì)排煙溫度通常在140°C 160°C或更高；回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)排煙溫度通常在 130°C 140°C，即便這樣，受熱面的腐蝕和堵灰現(xiàn)象仍在所難免，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的最低 壁面溫度通常控制在煙氣水露點(diǎn)以上，所以普遍存在不同程度的低溫腐蝕，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù) 熱器具有的較強(qiáng)抗低溫腐蝕性，是指腐低溫蝕在一定程度內(nèi)不會(huì)對(duì)換熱造成明顯的影響， 但較大的漏風(fēng)所帶來(lái)的附加能耗是其無(wú)法克服缺陷，而且回收煙氣熱量在給水和送風(fēng)的分 配方面較管式空氣預(yù)熱器缺乏靈活性；復(fù)合相變換熱器可以在維持較高最低壁面溫度的前 提下大幅度降低排煙溫度，能有效地將排煙溫度控制在僅比最低壁面溫度高15°C左右，例 如控制壁溫100°C時(shí)，排煙溫度115°C左右，可以在避免受熱面發(fā)生低溫腐蝕的前提下大幅 度地降低排煙溫度。但是，由于結(jié)構(gòu)原因相變段受熱面必須布置在水平煙道上，限制了其 空間可布置范圍。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種在保證鍋爐尾部受熱面不結(jié)露的前提 下，通過(guò)降低排煙溫度的方法回收煙氣余熱，并將回收的熱量用于加熱低壓低溫水、鍋爐送 風(fēng)等，以提高鍋爐系統(tǒng)熱效率的臥式自然循環(huán)換熱器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種臥式自然循環(huán)換熱器，包括設(shè)置有注 水管的放熱段、開(kāi)設(shè)在放熱段上的低溫進(jìn)水口和高溫出水口、安裝在放熱段內(nèi)的與低溫進(jìn) 水口和高溫出水口相連通的U形管束、通過(guò)下降管與放熱段相連通下集箱、與下集箱相連 通的吸熱段、與吸熱段相連通的上集箱以及連通上集箱與放熱段的上升管，所述的吸熱段 是由水平布置于煙道內(nèi)并垂直于煙氣流動(dòng)方向安裝的蛇形翅片管組成。所述的放熱段通過(guò)低溫進(jìn)水口、高溫出水口連接有低溫進(jìn)水管、高溫出水管，低溫 進(jìn)水管、高溫出水管上均安裝有閥門，在低溫進(jìn)水管和高溫出水管之間連接有旁通水管，旁 通水管上安裝有自控調(diào)節(jié)閥，該自控調(diào)節(jié)閥通過(guò)導(dǎo)線與控制器相連接，控制器通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在下降管上的測(cè)溫儀相連接。所述的放熱段通過(guò)汽相管口上連接有汽相管，汽相管與用熱設(shè)備連接，用熱設(shè)備 與冷凝水管相連接，冷凝水管與下降管相連接。所述的注水管上安裝有針型閥，針型閥上方的管道上安裝有排氣球閥，在排氣球 閥和針型閥之間的管道上連接有一根水管，該水管上安裝有注水閥。所述的放熱段上設(shè)置有液位計(jì)。所述的下降管通過(guò)下降管接口與放熱段相連接，下降管接口至少為一個(gè)。 所述的上升管通過(guò)上升管接口與放熱段相連接，上升管接口至少為一個(gè)。通過(guò)調(diào)節(jié)自控調(diào)節(jié)閥的的開(kāi)度可以控制或調(diào)節(jié)吸熱段的最低壁溫始終在煙氣酸 露點(diǎn)以上。本實(shí)用新型具有如下的積極效果本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，熱利用率高，熱回收率高，可 替代管式、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器以及復(fù)合相變換熱器，本產(chǎn)品以垂直于煙氣流動(dòng)方向的蛇形 翅片管為換熱單元，并將這些蛇形翅片管的下端與下集箱連通，上端與上集箱連通；通過(guò)優(yōu) 化布置吸熱段和放熱段的換熱面形式、結(jié)構(gòu)及換熱面積得到所需要的最低控制壁面溫度； 它具有復(fù)合相變換熱器的主要特性，可將鍋爐尾部受熱面的最低壁面溫度自動(dòng)控制在煙 氣酸露點(diǎn)以上的同時(shí)，排煙溫度可以降至僅比受熱面控制最低壁溫高15°C左右；更重要的 是，它即可以布置于水平煙道，也可以布置于垂直煙道，大大增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)布置的 靈活性，節(jié)省生產(chǎn)區(qū)使用空間，同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)的主要換熱元件蛇形翅片管水平布置，克服了 翅片管垂直布置易積灰的弊端。本產(chǎn)品與復(fù)合相變換熱器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)一、主要換熱元件翅片管水平放置， 布置靈活且克服了復(fù)合相變換熱器垂直布置易積灰的弊端；二、相變介質(zhì)充裝量大，液位達(dá) 放熱段液位計(jì)中部，進(jìn)入放熱段的是汽水混合物；而復(fù)合相變換熱器進(jìn)入放熱段的是飽和 蒸汽；三、最低壁溫控制是通過(guò)控制下降管內(nèi)水溫實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)溫度不盡相同；而復(fù) 合相變換熱器最低壁溫是通過(guò)控制系統(tǒng)內(nèi)整體飽和蒸汽壓實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)溫度大致相寸。
圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型放熱段結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，一種臥式自然循環(huán)換熱器，包括設(shè)置有注水管15的放熱段9、開(kāi)設(shè) 在放熱段9上的低溫進(jìn)水口 19和高溫出水口 20、安裝在放熱段9內(nèi)的與低溫進(jìn)水口 19和 高溫出水口 20相連通的U形管束18、通過(guò)下降管5與放熱段9相連通下集箱1、與下集箱 1相連通的吸熱段、與吸熱段相連通的上集箱13以及連通上集箱13與放熱段9的上升管 12，所述的吸熱段是由水平布置于煙道內(nèi)并垂直于煙氣流動(dòng)方向安裝的蛇形翅片管14組 成。所述的放熱段9通過(guò)低溫進(jìn)水口 19、高溫出水口 20連接有低溫進(jìn)水管7、高溫出水管 8，低溫進(jìn)水管7、高溫出水管8上均安裝有閥門，在低溫進(jìn)水管7和高溫出水管8之間連接 有旁通水管6，旁通水管6上安裝有自控調(diào)節(jié)閥4，自控調(diào)節(jié)閥4通過(guò)導(dǎo)線與控制器3相連接，控制器3通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在下降管5上的測(cè)溫儀2相連接。所述的放熱段9通過(guò)汽相 管口 25上連接有汽相管沈，汽相管沈與用熱設(shè)備10連接，用熱設(shè)備10與冷凝水管11相 連接，冷凝水管11與下降管5相連接。所述的注水管15上安裝有針型閥M，針型閥M上 方的管道上安裝有排氣球閥23，在排氣球閥23和針型閥M之間的管道上連接有一根水管， 該水管上安裝有注水閥22。所述的放熱段9上設(shè)置有液位計(jì)16。所述的下降管5通過(guò)下 降管接口 17與放熱段9相連接，下降管接口 17至少為一個(gè)。所述的上升管12通過(guò)上升管 接口 21與放熱段9相連接，上升管接口 21至少為一個(gè)。通過(guò)調(diào)節(jié)自控調(diào)節(jié)閥的的開(kāi)度可 以控制或調(diào)節(jié)吸熱段的最低壁溫始終在煙氣酸露點(diǎn)以上。整個(gè)系統(tǒng)由吸熱段蒸發(fā)段、放熱段冷凝段、上升和下降管、最低壁溫自控裝置五部 分組成。熱媒在吸熱段受熱并通過(guò)上升管進(jìn)入放熱段，在放熱段與工質(zhì)熱交換后溫度降低， 并通過(guò)下降管回流到吸熱段，熱媒靠下降管和上升管之間的密度差做為動(dòng)力而實(shí)現(xiàn)自然循 環(huán)。系統(tǒng)運(yùn)行前，首先通過(guò)注水管15、向系統(tǒng)內(nèi)注水，液位16達(dá)中心高度即可。同時(shí) 通過(guò)針型閥M和排氣球閥23排凈系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣體，如果運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不凝氣 體，影響傳熱，也可以通過(guò)以上方法排凈。運(yùn)行時(shí)，吸熱段4吸收煙氣熱量使其腔內(nèi)的液體 溫度升高形成汽水混合物，并通過(guò)上集箱13、上升管12進(jìn)入放熱段9，在此與流經(jīng)U形管的 低溫水進(jìn)行熱交換后，蒸汽凝結(jié)并通過(guò)下降管5、下集箱1回到吸熱段再次吸收煙氣熱量， 實(shí)現(xiàn)了腔內(nèi)液體受熱一汽化上升一凝結(jié)下降一再受熱的自然循環(huán)過(guò)程。因?yàn)閁形管束的一 半在液相，另一半在汽相，低溫水下進(jìn)上出，通過(guò)控制旁通水管上安裝的自控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度 可控制通過(guò)放熱段低溫水的流量，從而控制了放熱段的換熱量，也就靈敏地控制了進(jìn)入下 降管的液體溫度。因此通過(guò)控制調(diào)節(jié)閥可以控制或調(diào)節(jié)吸熱段的最低壁溫，使其遠(yuǎn)離煙氣 酸露點(diǎn)，避免受熱面遭受低溫腐蝕的侵害。通過(guò)調(diào)節(jié)自控調(diào)節(jié)閥4的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制換 熱器最低壁溫始終高于設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)放熱段不以加熱低溫水為主要目的時(shí)，可通過(guò)汽相管沈和冷凝水管11連 接其他用熱設(shè)備，加熱鍋爐送風(fēng)或其他工質(zhì)。飽和蒸汽沿汽相管26引入用熱設(shè)備，放熱后 冷凝，凝結(jié)水通過(guò)冷凝水管11和下降管5返回吸熱段再加熱。此時(shí)，放熱段只通過(guò)少量的 水流量，起到調(diào)節(jié)和控制吸熱段最低壁溫的作用。本實(shí)用新型吸熱段可布置于水平煙道，也可布置于垂直煙道，當(dāng)布置于垂直煙道 時(shí)，吸熱段垂直于煙道布置，與水平面平行，煙氣以垂直于蛇形翅片管14的方向向下或向 上掃過(guò)吸熱段；當(dāng)布置于水平煙道時(shí)，吸熱段平行于煙道布置，也與水平面平行，煙氣同樣 以垂直于蛇形翅片管14的方向向左或向右掃過(guò)吸熱段。
權(quán)利要求1.一種臥式自然循環(huán)換熱器，包括設(shè)置有注水管(15)的放熱段(9)、開(kāi)設(shè)在放熱段(9) 上的低溫進(jìn)水口(19)和高溫出水口(20)、安裝在放熱段(9)內(nèi)的與低溫進(jìn)水口(19)和高 溫出水口 00)相連通的U形管束(18)、通過(guò)下降管(5)與放熱段(9)相連通下集箱(1)、 與下集箱(1)相連通的吸熱段、與吸熱段相連通的上集箱(13)以及連通上集箱(13)與放 熱段(9)的上升管(12)，其特征在于所述的吸熱段是由水平布置于煙道內(nèi)并垂直于煙氣 流動(dòng)方向安裝的蛇形翅片管(14)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的放熱段(9)通過(guò) 低溫進(jìn)水口(19)、高溫出水口 00)連接有低溫進(jìn)水管(7)、高溫出水管(8)，低溫進(jìn)水管 (7)、高溫出水管(8)上均安裝有閥門，在低溫進(jìn)水管(7)和高溫出水管(8)之間連接有旁 通水管(6)，旁通水管(6)上安裝有自控調(diào)節(jié)閥G)，自控調(diào)節(jié)閥(4)通過(guò)導(dǎo)線與控制器(3) 相連接，控制器C3)通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)置在下降管( 上的測(cè)溫儀( 相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的放熱段(9)通過(guò) 汽相管口 (25)上連接有汽相管06)，汽相管(26)與用熱設(shè)備(10)連接，用熱設(shè)備(10)與 冷凝水管(11)相連接，冷凝水管(11)與下降管( 相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的注水管(15)上安 裝有針型閥(M)，針型閥04)上方的管道上安裝有排氣球閥(23)，在排氣球閥和針 型閥04)之間的管道上連接有一根水管，該水管上安裝有注水閥02)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的放熱段(9)上設(shè) 置有液位計(jì)(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的下降管( 通過(guò) 下降管接口(17)與放熱段(9)相連接，下降管接口(17)至少為一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式自然循環(huán)換熱器，其特征在于所述的上升管(1 通過(guò) 上升管接口 與放熱段(9)相連接，上升管接口 至少為一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自控調(diào)節(jié)閥，其特征在于通過(guò)調(diào)節(jié)自控調(diào)節(jié)閥的的開(kāi) 度可以控制或調(diào)節(jié)吸熱段的最低壁溫始終在煙氣酸露點(diǎn)以上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種臥式自然循環(huán)換熱器，包括設(shè)置有注水管的放熱段、開(kāi)設(shè)在放熱段上的低溫進(jìn)水口和高溫出水口、安裝在放熱段內(nèi)的與低溫進(jìn)水口和高溫出水口相連通的U形管束、通過(guò)下降管與放熱段相連通下集箱、與下集箱相連通的吸熱段、與吸熱段相連通的上集箱以及連通上集箱與放熱段的上升管，所述的吸熱段是由水平布置于煙道內(nèi)并垂直于煙氣流動(dòng)方向安裝的蛇形翅片管組成；本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，熱利用率高，熱回收率高，可替代管式、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器以及復(fù)合相變換熱器。
文檔編號(hào)F22D1/38GK201827879SQ20102056839
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者張志宇 申請(qǐng)人:張志宇