膜式蒸發相變換熱水加熱器的制造方法
【專利摘要】一種給水加熱的膜式蒸發相變換熱加熱器，包括：蒸發段、蒸汽管、冷凝段、凝水管、超微霧膜發生裝置和控制系統。其中：蒸發段置于煙道內，蒸發段的上端與蒸汽管的下端相連，冷凝段的上端與蒸汽管的上端相連，冷凝段的下端與凝水管的上端相連，凝水管的下端通過超微霧膜發生裝置的液體工質過濾裝置、加壓泵、阻垢器及超微霧膜發生器與蒸發段相連，超微霧膜發生器置于蒸發段翅片換熱管中，控制系統分別與蒸發段壁溫測點、冷凝段進水電子調節閥相連。本發明適用于工業鍋爐、窯爐、加熱爐的各種煙道煙氣余熱利用，并且換熱效率高于普通的相變換熱器。
【專利說明】
膜式蒸發相變換熱水加熱器
技術領域
[0001]本發明涉及的是一種利用工業鍋爐、窯爐及加熱爐尾部低溫煙氣余熱給鍋爐除鹽水或生活用水加熱的膜式蒸發相變換熱水加熱器。
【背景技術】
[0002]鍋爐是工業生產中高耗能設備之一，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之一，是衡量鍋爐熱效率的“標志性”參數。排煙溫度每降低15°C，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，有效的保護環境。
[0003]目前，在低溫煙氣余熱利用領域，廣泛采用的技術有:低壓省煤器、熱管換熱器、普通相變換熱器等換熱技術。這些技術在降低排煙溫度，降低污染排放方面確實發揮了一定作用，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構原因無法在垂直煙道應用，只能在水平煙道應用等等，如此種種原因給鍋爐煙氣余熱利用節能改造帶來難以解決的困難。

【發明內容】

[0004]本發明針對現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相變換熱水加熱器，解決了上述工程應用難題。
[0005]本發明技術方案是:一種膜式蒸發相變換熱水加熱器，包括:蒸發段、蒸汽管、冷凝段、凝水管、超微霧膜發生裝置和控制系統。其中:蒸發段置于煙道內，蒸發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生裝置的液體工質過濾裝置、阻垢器及超微霧膜發生器與蒸發段的翅片換熱管排相連，控制系統分別與溫度測點、冷凝段進水口電子調節閥、加壓栗相連。
[0006]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部;殼體上部設置有安全閥、排氣閥、蒸汽入口，殼體下端設置有凝水出口。
[0007]所述超微霧膜發生裝置，包括:液體工質過濾裝置、加壓栗、阻垢器、超微霧膜發生器;其中:過濾裝置上端與凝水管下端相連，另一端通過加壓栗、阻垢器與超微霧膜發生器相連，超微霧膜發生器置于蒸發段翅片換熱管排內，向換熱管內壁噴超微水霧并在內壁形成霧膜。
[0008]所述的蒸發段包括: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，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。
[0009]所述的控制系統，包括:電子調節閥、溫度測點、加壓栗。其中:電子調節閥分別置于冷凝段進水口處。溫度測點設置于蒸汽管道上，溫度測點將管道內側的循環工質溫度信號反饋至PLC控制系統，當所測的溫度信號偏離正常值時，PLC系統發指令給冷凝段進水口電子調節閥，調整閥門開度，調整被加熱水進入冷凝段的流量，最終使循環介質溫度穩定在正常值范圍，從而保證換熱器換熱管壁面溫度保持在露點溫度以上。
[0010]所述的翅片換熱管管排為并排的螺旋翅片管結構。
[0011]本發明除具備傳熱性好、換熱器壁溫可控可調外，適用于水平煙道、豎直煙道，克服傳統相變換熱器在工程中因受現場條件限制不能應用的弊端。
[0012]本發明的工作原理:
本發明膜式蒸發相變換熱水加熱器，其蒸發段安裝在鍋爐、窯爐尾部煙道上，冷凝段安裝在高于蒸發段的位置。
[0013]換熱器內液體工質經過超微霧膜發生器在蒸發段翅片換熱管內產生超微霧，微霧均勻附著在換熱管內壁形成霧膜，吸收煙氣熱量，迅速汽化，產生相變，在翅片換熱管內產生飽和蒸汽，翅片管內的飽和蒸汽通過連接管匯集至蒸汽集箱內，蒸汽集箱通過蒸汽管連接至冷凝段(管殼式換熱器)的蒸汽進口，在冷凝器內，通過熱交換，被加熱的除鹽水(或其它工藝用水)吸收熱量，溫度升高至設定溫度后，返回除鹽水母管供生產應用，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，后經加壓栗、阻垢器、超微霧膜發生器在翅片管內壁形成超微霧膜，往復循環，達到利用煙氣余熱之目的。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的結構示意圖。
[0015]圖中包括:1、蒸發段(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、除鹽水進水管道
[16]，11、除鹽水出水管道(18)，12、除鹽水進水電子調節閥(17)，13、凝水管(12)，14、過濾裝置(13)，15、加壓栗(14)，16、超微霧膜發生器(15)，17、翅片換熱管排(3)，18、煙道(I)，19、控制系統(19)，20、阻垢器(20)。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施實例對本發明作詳細說明:
本實例蒸發段(2)置于煙道(I)內，蒸發段(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)進口相連，液體工質過濾裝置(13)出口通過加壓栗(14)、阻垢器(20)與超微霧膜發生器(15)相連，超微霧膜發生器(15)內置于翅片換熱管排(3)管內，控制系統(19)與溫度測點
(6)、除鹽水進水電子調節閥(17)、加壓栗(14)相連。
[0017]本實例中蒸發段(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(I)內，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(1 )，其中汽水換熱管管束(1 )為若干換熱管組成的管束橫向置于殼體(9)內。
[0018]本實例中超微霧膜發生裝置包括:液體工質過濾裝置(13)、加壓栗(14)、阻垢器
(20)、超微霧膜發生器(15)。其中超微霧膜發生器(15)置于翅片換熱管排(3)管內。
[0019]本實例中控制系統(19)包括:除鹽水進水電子調節閥(17)、溫度測點(6)，加壓栗
(14)。
[0020]本實例實際運行過程:高溫煙氣經過蒸發段的翅片換熱管排，與管內的循環介質換熱，煙溫降低;翅片管內的工質為經超微霧膜發生裝置在翅片換熱管排管內壁形成的循環工質液膜，液膜吸收煙氣的熱量，發生相變，迅速汽化形成飽和蒸汽，經過連接管、蒸汽集箱、蒸汽管道后，進入冷凝段的殼體內，與被加熱的除鹽水進行換熱，放熱后凝結成水并經凝水下降管回流，經液體工質過濾裝置、加壓栗、阻垢器至超微霧膜發生器，完成一循環。
[0021]在本實例中，需加熱的除鹽水經電子調節閥后進入冷凝段的汽水換熱管束內，與在殼體中的循環工質進行換熱，除鹽水吸熱后升高至一定溫度后經被輸送至除鹽水母管供生產所用。
[0022]本發明溫度測點、電子調節閥通過PLC控制系統構成閉環控制，通過監控溫度測點的溫度，自動調節被加熱除鹽水進口管道上的電子調節閥開度，調節除鹽水流量，以此來控制冷凝段汽水換熱速率，使測點溫度穩定在設定溫度，從而達到煙道內蒸發段翅片換熱管壁溫可控可調，使換熱管壁溫始終高于煙氣酸露點溫度，確保系統安全運行。
[0023]本實施例為一電廠燃煤鍋爐，煙氣溫度150°C，酸露點溫度為85°C，煙氣經過蒸發段與翅片換熱管排的外表面直接接觸，煙氣與翅片管排內的循環工質進行熱交換后溫度降低至110°c。
[0024]經超微霧膜發生器在翅片換熱管排內管壁形成的均勻循環工質液膜，被煙氣加熱后，發生相變，汽化形成飽和蒸汽，飽和蒸汽通過連接管、蒸汽集箱、蒸汽管后進入冷凝段的殼體，在殼體內與換熱管內的被加熱除鹽水進行換熱后凝結成水，凝水通過凝水管回流至液體工質過濾裝置，最終至超微霧膜發生器形成循環回路，循環介質在此循環回路內以汽、液兩相態循環往復，實現熱量的傳遞。
[0025]在冷凝段，25°C的被加熱除鹽水經過電子調節調節閥，進入冷凝段汽水換熱管束內，被殼體內循環工質蒸汽加熱至90 V后，進入除鹽水母管。
[0026]控制系統通過監控溫度測點溫度，將信號發送電子調節閥，適時調節電子調節閥開度，調節被加熱除鹽水流量，使測點溫度穩定在95°C，蒸發段翅片管壁面也保持在95°C，高于85°C的酸露點，有效避免了換熱器的酸露腐蝕。當溫度測點值小于95 0C時，產生酸露腐蝕、積灰等現象的風險就會加大，這時，控制系統就會把實測的溫度信號反饋給電子調節閥，調節其開度，減小被加熱工質流量，使測點溫度回升并穩定在95°C。當溫度測點值大于95°C時，排煙溫度升高，煙氣余熱不能充分利用。這時，控制系統就會把實測的溫度信號反饋給電子調節閥，調節其開度，增大被加熱工質流量，使測點溫度下降并穩定在95°C，最大限度地回收煙氣余熱。
[0027]通過監測蒸汽管蒸汽溫度，通過控制系統適時調節電子調節閥開度，最終使循環介質溫度始終保持在95 °C左右，蒸發段翅片換熱管排壁面溫度也始終保持在95 °C左右，高于露點溫度10°C，膜式蒸發相變換熱器出口煙溫保持在110°C左右。本發明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。
【主權項】
1.一種膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征在于，包括:蒸發段(2)、蒸汽管(7)、冷凝段(8)、凝水管(12)、超微霧膜發生裝置和控制系統(19)，其特征在于:所述蒸發段(2)置于煙道(I)內，蒸發段(2)的上端與蒸汽管(7)的下端相連，所述冷凝段(8)的上端與蒸汽管(7)的上端相連，冷凝段(8)的下端與凝水管(12)的上端相連，凝水管(12)的下端通過所述超微霧膜發生裝置的液體工質過濾裝置(13)、加壓栗(14)、阻垢器(20)及超微霧膜發生器(15)與蒸發段(2)的翅片換熱管排(3)相連，控制系統(19)分別與溫度測點(6)、進水口電子調節閥(17)及工質加壓栗(14)相連。2.根據權利要求1所述的膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征是，所述的冷凝段包括:殼體(9)、汽水換熱管束(10)，其中:汽水換熱管束(10)橫向并排列置于殼體(9)的內部;殼體(9)上部設置有安全閥、排氣閥(11 )、蒸汽入口，殼體(9)下端設置有凝水出口。3.根據權利要求1所述的膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征是，所述超微霧膜發生裝置，包括:液體工質過濾裝置(13)，加壓栗(14)，阻垢器(20)，超微霧膜發生器(15);其中:過濾裝置(13)上端與凝水管(12)下端相連，另一端通過加壓栗(14)、阻垢器(20)與超微霧膜發生器(15)相連，超微霧膜發生器(15)置于蒸發段翅片換熱管排(3)管內，向換熱管內壁噴超微水霧并在內壁形成霧膜。4.根據權利要求1所述的膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征是，所述的蒸發段(2)包括:翅片換熱管排(3)、蒸汽集箱(5)和連接管(4)，其中:翅片換熱管排(3)置于煙道內，連接管(4)與翅片換熱管排(3)及蒸汽集箱(5)相連，蒸汽集箱(5)的位置高于翅片換熱管排(3)的上端。5.根據權利要求1所述的膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征是，所述的控制系統(19)，包括:電子調節閥(17)、溫度測點(6)、加壓栗(14)，其中:電子調節閥(17)置于冷凝段(8)除鹽水進水口(16)處。6.溫度測點(6)設置于蒸汽管道上，溫度測點(6)將蒸汽管內側的循環工質溫度信號反饋至PLC控制系統(19)，當所測的溫度信號偏離正常值時，PLC控制系統發指令給冷凝段進水口電子調節閥，調整閥門開度，調整被加熱水進入冷凝段(8)的流量，最終使循環工質溫度穩定在正常值范圍，從而保證換熱器換熱管壁面溫度保持在露點溫度以上。7.根據權利要求1所述的膜式蒸發相變換熱水加熱器，其特征是:所述的翅片換熱管排(3)為并排的螺旋翅片管結構。
【文檔編號】F28D7/16GK105953212SQ201610383115
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】燕志章, 彭蕓, 燕賽
【申請人】河南益豐源科技有限公司