一種相變換熱器及其換熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱能領(lǐng)域，涉及利用煙氣余熱回收的一種相變換熱器及其換熱方法，主要應(yīng)用在電站鍋爐中的省煤器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，針對電站鍋爐的煙氣余熱回收已經(jīng)得到了廣泛的研究和利用，中、低溫余熱能級較低、傳熱效率較低，目前大部分的低溫余熱直接排放掉，造成能源浪費(fèi)，因此加強(qiáng)針對中、低溫的煙氣余熱方面的開發(fā)利用。
[0003]對于中、低溫?zé)煔庥酂嵋话闶抢每諝忸A(yù)熱器、省煤器加熱空氣和給水，也可以用于加熱物料等。首先省煤器主要用吸收低溫?zé)煔獾臒崃恳越档团艢鉁囟?，其次給水首先在省煤器中加熱，從而減少水在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的吸收量，再次提高進(jìn)入氣泡的給水溫度，減少給水與氣泡之間的溫差，降低氣泡熱應(yīng)力。省煤器是鍋爐中必不可少的換熱元件。
[0004]提高鍋爐熱效率的主要出發(fā)點(diǎn)是從降低排煙損失及降低排煙溫度，但是降低排煙溫度可能造成低溫腐蝕問題，當(dāng)排氣溫度降低后，換熱器表面出現(xiàn)凝結(jié)出的硫酸，產(chǎn)生腐蝕效果，將嚴(yán)重影響到換熱器的換熱效率。
[0005]目前電站鍋爐中主要采用的是光管省煤器，也有采用鰭片管、肋片管及膜式結(jié)構(gòu)省煤器，雖然傳熱效果有了一定的提高，防腐蝕效果有所改善，但是加工并不方便。
[0006]熱管技術(shù)在強(qiáng)化傳熱方面在各領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著的效果，20世紀(jì)90年代初，采用熱管換熱器的空氣預(yù)熱器曾一度廣泛推廣，單根的熱管利用自動控制技術(shù)，改變流經(jīng)冷凝段熱工質(zhì)流量，調(diào)節(jié)熱管壁溫。然而在實(shí)際工作過程中的熱管換熱器主要是由多根熱管拼裝而成，彼此之間存在制造差異，位置也各不相同，因此熱管的壁溫并不是完全一致的，溫度調(diào)節(jié)存在困難，降低熱管的換熱性能，到一定程度時傳熱效率急劇下降將造成換熱器報(bào)廢，而熱管的制造維修成本巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種相變換熱器及其換熱方法，結(jié)合說明書附圖，技術(shù)方案如下:
[0008]—種相變換熱器，與電站鍋爐中的省煤器相配合回收煙氣余熱，所述換熱器由上方的冷凝室和下方的蒸發(fā)室組成；
[0009]所述冷凝室內(nèi)設(shè)有汽包2，冷凝室頂部設(shè)置閥門組與汽包2連接，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中金屬受熱壁面的最低溫度進(jìn)行閉環(huán)控制；
[0010]所述蒸發(fā)室內(nèi)布置有若干直管9，其頂端通過冷凝水管12與所述汽包2 —端聯(lián)通，其底端通過蒸汽上升管8與所述汽包2另一端聯(lián)通，直管9內(nèi)裝有冷卻介質(zhì)，冷凝室與蒸發(fā)室之間形成回路，且蒸發(fā)室底端設(shè)有排污閥11。
[0011]所述閥門組由針型閥3、放氣球閥4、熱水表5和注水球閥6沿管路依次連接組成，所述針型閥3與汽包2連接，所述注水球閥6并聯(lián)在汽包2出水管路上。
[0012]所述直管9采取錯位排列的方式分布在蒸發(fā)室內(nèi)。
[0013]所述直管9的外側(cè)均勻分布有環(huán)形肋片。
[0014]所述環(huán)形肋片與直管9豎直向下方向之間的夾角為30度至45度。
[0015]裝在直管9內(nèi)的所述冷卻介質(zhì)為空氣、冷凝水或?qū)嵊汀?br>[0016]—種相變換熱器的換熱方法，通過對電站鍋爐內(nèi)的煙氣余熱進(jìn)行回收，進(jìn)行循環(huán)相變換熱，具體步驟如下:
[0017](1)準(zhǔn)備注水:打開排污閥11，將換熱器內(nèi)部水放干；
[0018](2)注水:調(diào)節(jié)冷凝室頂部閥門組，對汽包進(jìn)行注水；
[0019](3)排氣:注水完畢后關(guān)閉汽包2，直管9內(nèi)受熱產(chǎn)生蒸汽，調(diào)節(jié)冷凝室頂部閥門組，開始排氣；
[0020](4)調(diào)節(jié)壁溫:排氣結(jié)束后，調(diào)節(jié)冷凝室頂部閥門組，控制汽包2的進(jìn)水量，使系統(tǒng)中金屬受熱壁面的溫度保持在105°C上下波動。
[0021]在步驟⑵至(4)中所述閥門組由針型閥3、放氣球閥4、熱水表5和注水球閥6沿管路依次連接組成，所述針型閥3與汽包2連接，所述注水球閥6并聯(lián)在汽包2出水管路上;
[0022]所述步驟(2)中注水過程為:關(guān)閉放氣球閥4和排污閥11，打開針形閥3和注水球閥6開始注水；
[0023]所述步驟(3)中排氣過程為:注水完畢后，閉汽包2和注水球閥6，打開針形閥3和放氣球閥4，直管9內(nèi)受熱產(chǎn)生蒸汽，放氣球閥4開始排氣；
[0024]所述步驟(4)中調(diào)節(jié)壁溫的過程為:排氣結(jié)束后，先關(guān)閉針形閥3，然后關(guān)閉放氣球閥4，排氣結(jié)束，調(diào)節(jié)注水球閥6，控制汽包2的進(jìn)水量，使系統(tǒng)中金屬受熱壁面的溫度保持在105 °C上下波動。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0026]1、本發(fā)明可以大幅度降低煙氣排放溫度，同時煙氣余熱得到充分利用，使排煙溫度在100-120 °C之間浮動；
[0027]2、本發(fā)明在降低排煙溫度的同時，保持金屬受熱壁面溫度處于較高溫度水平，使其遠(yuǎn)離酸的露點(diǎn)腐蝕區(qū)域，從而避免腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，改善設(shè)備使用可靠性；
[0028]3、本發(fā)明可使金屬受熱面的最低壁面溫度處于可調(diào)可控狀態(tài)，使相變換熱器的流量具有一定的可控能力，從而使排煙溫度和壁面溫度保證相對穩(wěn)定；
[0029]4、本發(fā)明可以適用不同負(fù)荷不同燃料的鍋爐設(shè)備中，易推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的相變換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的相變換熱器中直管的分布示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的相變換熱器中直管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4a為本發(fā)明的相變換熱器中直管上肋片的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0034]圖4b為圖4a的俯視圖。
[0035]圖中:
[0036]1-進(jìn)水閥，2-汽包，3-針形閥，4-放氣球閥，5-熱水表，6_注水球閥，7-出水閥，8-蒸汽上升管，9-直管，10-環(huán)形肋片，11-排污閥，12-冷凝下降管。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下:
[0038]本發(fā)明提供的相變換熱器的傳熱原理與熱管相似，可以看成是大型的熱管。主要由蒸發(fā)室和冷凝室兩部分組成，蒸發(fā)室內(nèi)布置若干數(shù)量的直管，直管內(nèi)裝有中間冷卻介質(zhì)，中、低溫?zé)煔饬鹘?jīng)蒸發(fā)室和直管中間的區(qū)域，冷凝室內(nèi)裝有冷凝水管12，在冷凝室頂部設(shè)置多個閥門，本發(fā)明的相變換熱器具體結(jié)構(gòu)如下:
[0039]如圖1所示，冷凝室位于上方，內(nèi)設(shè)有汽包2，蒸發(fā)室位于下方，內(nèi)部分布有多根直管9，直管9內(nèi)裝有中間冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)可以為空氣、冷凝水、導(dǎo)熱油等適合工藝的介質(zhì)。直管9頂端通過冷凝水管12與汽包2 —端聯(lián)通，直管9底端蒸汽上升管8與所述汽包2另一端聯(lián)通，當(dāng)煙氣掠過蒸發(fā)室的直管9管束外側(cè)時，直管9內(nèi)的冷卻介質(zhì)沸騰汽