專利名稱：工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種傳熱技術領域的裝置，具體是一種應用在加熱爐上的工作于 第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器。
背景技術：
各種不同形式的加熱爐是石油化工行業(yè)的主要能耗設備。與電站鍋爐和一般工業(yè) 鍋爐使用燃煤作燃料不同，石油化工行業(yè)的加熱爐通常使用燃油或燃氣作為它們的燃料。 因此，在加熱爐尾氣處理技術的應用上有著自身的優(yōu)勢和缺陷一方面，尾部煙道中通常不 會出現(xiàn)因為“灰堵”而引起設備無法正常工作的問題；另一方面，因為燃油的含硫量相對較 高，為了避免出現(xiàn)較為嚴重的低溫腐蝕，所以通常情況下對燃油加熱爐的設計排煙溫度相 對較高，往往達到200 250°C左右，以至于大量高于環(huán)境溫度的有效能量沒有得到充分利 用，并相應伴生較為嚴重的熱污染問題。因此，針對不同燃料的煙氣特點，在保證不出現(xiàn)較 為嚴重的低溫腐蝕的前提下，如何較大幅度地降低加熱爐煙氣的排放溫度，提高燃油資源 的利用率，相應減少廢氣的排放量，一直成為石油化工行業(yè)予以持續(xù)關注的重大技術課題。具體如以下兩個方面第一方面，為了充分利用煙氣攜帶的能量，近些年提出和使用了許多新型的低溫 換熱器，以替代較為古老的管式空預器，提高空預器的抵抗低溫腐蝕能力。通過查詢，目前 使用較多的新型換熱器主要有三類(1)熱管換熱器；(2)添加耐腐材料(如搪瓷)的熱管 換熱器；⑶“水熱媒”空氣預熱器。第一種和第二種新型換熱器通常存在如下所述的主要缺點(1)容易老化失效， 并難以修復；(2)無法適應燃料燃燒可能出現(xiàn)的工況波動和加熱爐負荷變化；(3)因為煙氣 的排煙溫度與決定換熱器低溫腐蝕的壁面溫度之間的函數關系并沒有發(fā)生根本變化，所以 這些新型換熱器在維持相同壁面溫度的同等條件下，其降低排煙溫度的能力相對較弱。應 該說，以上所述問題的存在應該是顯而易見的。對于近些年來所提出的“水熱媒空氣預熱器”技術。從熱力學和傳熱學的基本理念 出發(fā)，作較為嚴格的原理性分析和技術比較后發(fā)現(xiàn)，利用“水熱媒”在設備中循環(huán)冷卻煙氣 和加熱空氣，的確能較好地解決一般熱管換熱器容易出現(xiàn)“內部老化失效”的問題。但是， 由于工作原理上的差異，“水熱媒”技術不具備“復合相變換熱器”所擁有的核心技術優(yōu)勢。如圖1所示“水熱媒”技術的原理圖不難看到，對于此處所闡述的“水熱媒”技術 在于 (1)采用了 “氣-固-液-固-氣”的迂回換熱方式，取代以往一般“空預器”通常 使用的“氣_固_氣”直接換熱方式。因為“液_固”之間的換熱能力大大超過“氣_固”之 間的換熱能力，相應使得與煙氣接觸的金屬壁面溫度與煙氣排煙溫度相差較大，而更為接 近于中間媒質的溫度，所以能夠通過控制中間媒質的溫度，將換熱器的壁面溫度維系于煙 氣露點溫度之上，同時達到大幅度降低煙氣排煙溫度的目的；(2)借助于圖中“旁路調節(jié)閥”的開度，調節(jié)進入“空氣預熱器”部分“熱媒水”的流量，進而迫使“水熱媒”技術實施換熱過程中影響換熱量的主要“特征”物性參數一流量 和溫度發(fā)生變化，導致?lián)Q熱器的實際換熱量發(fā)生變化，希望最終實現(xiàn)整個設備可控可調，以 適應不同特定燃料以及加熱爐負荷變化時的需要。但是該技術存在如下所述的幾點不足首先，由于“水熱媒”技術中間媒質處于“單 相換熱”狀態(tài)，導致?lián)Q熱能力比中間媒質處于“相變換熱”狀態(tài)，屬于“強化換熱”技術范疇的 “復合相變換熱器”設備弱，故而其設備不具有良好的結構緊湊性；基于大致相同的原因，使 用“水熱媒”技術時，排煙溫度與換熱器壁面溫度之差通常僅為30°c，而“復合相變換熱器” 技術的平均溫差約為10 15°C，“水熱媒”技術降低排煙溫度的能力顯然相對較弱；其次， “水熱媒”技術中處于“循環(huán)工作”的中間媒質會讓整個設備產生額外的功率消耗；最后，“水 熱媒”技術不具備“可控可調”功能。根據“傳熱學”的知識不難推知改變“旁路調節(jié)閥” 的開度，盡管可以在一定程度上改變中間媒質在換熱器不同工作點處不同的“運動學、傳熱 學”工作狀態(tài)，但是，從能量“整體平衡”的角度考慮，中間媒質的“溫度”參數，本質上僅僅 決定于煙氣和新鮮空氣的“工況”，因此，這才是一些使用該技術的用戶反映“水熱媒技術實 際上幾乎完全不具可調節(jié)功能”的根本原因。綜上所述，“水熱媒”技術不僅存在不具備“可控哥調”能力的問題以外，還相應存 在結構相對過于龐大；水熱媒技術吸收煙氣余熱的能力出現(xiàn)大幅度的降低；整體運行費用 大幅度增加。 第二方面，“相變換熱”在人類科學發(fā)展與應用進程中由來已久，但是，根據不同領 域不同設備的實際需要，如何充分挖掘“相變換熱”在“熱力學和傳熱學”方面蘊涵的價值， 將相變換熱的潛能和技術優(yōu)勢發(fā)揮到極致，仍熱有許多富有“創(chuàng)造性”的工作需要廣大技術 工作者去做。毫無疑問，對于“復合相變換熱器”技術而言，同樣存在如何持續(xù)深化開發(fā)的 問題。以“雙壁溫復合相變換熱器”為例，從設計理念、工作原理、相關技術措施等方面闡 述本發(fā)明所蘊含在某些技術設施上必需的根本變化，以及在某些特定應用領域產生的技術 進步。“雙壁溫復合相變換熱器”與本發(fā)明存在密切關聯(lián)，然而從使用的目的和應用條件、需 要解決問題的技術關鍵和具體技術措施等方面又存在若干重大差異。(1)對于《雙壁溫復合相變換熱器》發(fā)明專利(200710046605. 4)而言，它需要配 置“兩級相變換熱器”的目的在于在某些工程應用中，鍋爐或者其他不同形式的供熱設備 所排放廢棄工質的溫度過高，復合相變換熱器工作段溫度降低幅度過大的時候，根據“傳熱 學”的知識推知，如果使用通常的復合相變操熱器，則必然會出現(xiàn)“傳熱效率”急劇惡化的問 題。換一個角度來看，通過“傳熱學”計算發(fā)現(xiàn)，“單個”方式出現(xiàn)的“復合相變換熱器”實際 上有一個“最佳換熱能力”，即相應存在“換熱能力”的閾值，一旦超過此閾值，設備的幾何結 構將出現(xiàn)不合理的急劇增大。因此，如何保證“復合相變換熱器”能夠工作于“最佳換熱能 力”的范圍之內，擴大“優(yōu)化設計”的空間，有效減小設備的幾何尺寸、減少金屬耗量和降低 附加功率消耗，并盡可能提升被加熱工質的品質(溫度)，所有這些成為提出“雙壁溫復合 相變換熱器”技術的根本目的。(2)將換熱器的金屬壁面溫度嚴格控制在“第二安全區(qū)”之上，盡可能充分回收煙 氣余熱的想法早已有之，許多文件或相關著述都曾經做過較系統(tǒng)的論述。但是，不難發(fā)現(xiàn)， 這一重要設計理念在工程實踐中從未真正實現(xiàn)過。造成這種狀況的原因應該是多方面的。首先，仍然從基本設計理念考慮。當換熱器工作于“第一安全區(qū)”的時候，它在“溫度軸”上 相應呈現(xiàn)的是一個“半開域”的溫度間隔。因此，只要將換熱器壁面的溫度始終維系在“高 于”煙氣的露點溫度以上，整個換熱器就是安全的。于是，正如“雙壁溫復合相變換熱器”技 術所示，只要保證最后一級相變換熱器工作于第一安全區(qū)，那么，安置在它前面，其壁面溫 度可能會高出許多的各級相變換熱器，必然同樣處于第一安全區(qū)之中，也就是整個“復合相 變換熱器”的壁面溫度實際上處于一種“逐次降低”相應呈現(xiàn)“非均勻變化”的溫度區(qū)域。但 是，與換熱器處于“第一安全區(qū)”從而在原則上不會出現(xiàn)“低溫腐蝕”的情況存在根本差異， 所謂的“第二安全區(qū)”概念并不是不會出現(xiàn)“低溫腐蝕”的問題，而是當換熱器的壁面溫度 遠低于煙氣的“露點溫度”無法避免出現(xiàn)低溫結露的同時，考慮到隨著壁面溫度的進一步降 低，必然導致金屬壁面發(fā)生腐蝕的“化學反應平衡常數”呈現(xiàn)較大幅度的降低，從而可能使 得低溫腐蝕的“化學反應速率”相應處于一種“極小值”的工作狀態(tài)。因此，一旦涉及“第二 安全區(qū)”的理念，原則上它要求換熱器相關部分的壁面溫度全部處于某一個“溫度點”而不 是一個允許單向變化的“半開域”之上，壁面溫度無論是高于 還是低于這個給定的“溫度點” 都會造成換熱器的工作狀況急劇惡化?？傊?，如果希望將換熱器設計在“第二安全區(qū)”之上，以實現(xiàn)充分利用加熱爐煙氣 低溫余熱的目的，在結構上不僅需要這部分換熱器的壁面溫度能夠實現(xiàn)“均勻一致、雙向可 控可調”的要求，而且在工作于“第一安全區(qū)”和“第二安全區(qū)”的兩個相變換熱器之間，它 們的壁面溫度必須相應呈現(xiàn)“離散量”的跳躍變化。顯然，對于一般形式的換熱器，因為換 熱器的壁面溫度幾乎總處于與煙氣溫度相對應的“逐次降低”非均勻狀況，所以將換熱器的 最末段工作于“第二安全區(qū)”之上雖然是一個合理的設計理念，但無法在工程實踐上真正得 到應用。(3)基于同樣的原因，考慮到前述分析所指出“設計機理”或“技術關鍵”的不同， 對于作為比較技術的“雙壁溫復合相變換熱器”發(fā)明專利而言，前后兩個相變換熱器都控制 在“第一安全區(qū)”之中，因此，只要保證溫度較低的相變換熱器的壁面溫度高于煙氣的露點 溫度，無論兩個相變換熱器的金屬壁面以什么方式變化，原則上整個換熱器不會出現(xiàn)低溫 結露，以及由此而引起的積灰、低溫腐蝕的問題。但是，此處則不然，除了利用“相變換熱”自 身的優(yōu)勢，需要同時對兩級相變換熱器的壁面溫度加以實時控制，特別是后一級相變換熱 器還需要嚴格控制在“雙向可控可調”狀態(tài)以外，考慮到工作于“第二安全區(qū)”并不表示沒 有“低溫結露和腐蝕”現(xiàn)象出現(xiàn)，而僅僅是將“腐蝕速率”控制可接受的合理范圍，因此需要 對工作于“第二安全區(qū)”的相變換熱器金屬壁面作“添加防腐涂層”的技術處理。(4)仍然考慮抵御“低溫腐蝕”的基本“設計原貝Γ的根本差異，處于“第二安全區(qū)” 的相變換熱器通常不具“抗灰堵”的能力。因此，通常只允許在煙氣自身不攜帶灰分、以“燃 油、燃氣”作為燃料的加熱爐中使用此處所述工作于“第二安全區(qū)”的復合相變換熱器技術。 并且，需要增設“洗滌清潔”裝置，對部分換熱器的金屬壁面仍然難以避免的“結垢、結灰”作 定期清理。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種工作于第二安全區(qū)的加加熱 爐用復合相變換熱器。本發(fā)明根據在石化燃氣、燃油加熱爐中尾氣的特點，在盡可能降低“排煙溫度”以充分利用煙氣低溫余熱的同時，又保證換熱器“低溫段金屬壁面溫度”始終高 于煙氣的露點溫度或者始終處于第二安全區(qū)溫度點，從而保證了設備的正常運行，極大的 拓展了煙道尾氣余熱利用技術的應用空間。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括前端相變換熱器、后端相變換熱器、控制系統(tǒng)，前端相變換熱器通過 管道與后端相變換熱器相連，前端相變換熱器、后端相變換熱器均通過接線與控制系統(tǒng)相 連；所述的控制系統(tǒng)包括相互連接的信號采集端、控制輸出端，信號采集端接受所測 得的溫度信號發(fā)送控制輸出端，控制輸出端根據預設的技術參數控制各個空氣流量調節(jié)閥 的開度，從而改變進入后端相變換熱器、前端相變換熱器和空預器的空氣流量。所述的前端相變換熱器包括前端相變換熱器相變上段、前端相變換熱器相 變下 段，前端相變換熱器相變下段設置在鍋爐系統(tǒng)的空氣預熱器之后的煙道內，前端相變換熱 器相變下段之后和后端相變換熱器連接；前端相變換熱器相變上段串聯(lián)在空預器和后端相 變換熱器之間。在前端相變換熱器相變上段入口和出口連接一根帶有節(jié)流閥門的管道；在 前端相變換熱器相變下段的壁面上設置測溫儀。所述的前端相變換熱器相變下段包括換熱翅片管束、聯(lián)箱，換熱翅片管束固定設 置于頂部和底部的聯(lián)箱之間，并與尾部煙道輸出的煙氣方向相垂直，聯(lián)箱的頂部與相變上 段相連接。所述的后端相變換熱器包括后端相變換熱器相變上段、后端相變換熱器相變下 段，后端相變換熱器相變下段設置在鍋爐系統(tǒng)排煙風機之后的煙道內，后端相變換熱器的 相變下段之后連接到煙 ；后端相變換熱器的相變上段串聯(lián)在鼓風機和前端相變換熱器之 間；后端相變換熱器相變下段的壁面上設置測溫儀。所述的信號采集端和控制輸出端都有三個，控制輸出端連接了三個閥門，其中第 一個信號采集端與用于檢測前端相變換熱器相變下段壁面溫度信號的測溫儀相連接，第二 個信號采集端與用于檢測后端相變換熱器相變下段壁面溫度信號的測溫儀相連接，第三個 信號采集端與用于檢測空預器內部溫度信號的測溫儀相連接；第一個控制端與前端相變換 熱器的空氣流量調節(jié)閥相連接，第二個控制端與空預器的空氣流量調節(jié)閥相連接，第三個 控制端與總管路的空氣流量調節(jié)閥相連接。本發(fā)明與“雙壁溫復合相變換熱器”技術相比，本發(fā)明著眼于進一步利用相變換熱 技術的潛能，將加熱爐的排煙溫度降低至與包括雙壁溫復合相變換熱器在內一般的復合相 變換熱器通常按照“煙氣露點溫度”所設定的排煙溫度相比，還允許繼續(xù)降低至出現(xiàn)一個 “較大幅度溫度差”的更低溫度水平。進一步說，如果采用目前使用的復合相變換熱器技術， 將相變換熱器的壁面溫度維系于“露點溫度”以上，即工作于通常所說“第一安全區(qū)”之內， 從而將加熱爐的排煙溫度從目前普遍存在的160 190°C狀況降低至一個“相當低”的水 平，例如100 120°C，獲得與煙氣50°C左右的溫降相對應的低溫余熱，但是，如果能夠使用 此處提供的技術，將復合相變換熱器的最后一級相變換熱器的壁面溫度嚴格限制在教科書 通常所說的“第二安全區(qū)”之上，例如40 60°C，那么，它意味著又有與煙氣50°C左右溫降 相對應的低溫余熱能夠為人們所利用。毫無疑問，實現(xiàn)這一目標意味著加熱爐煙氣中更多的“低溫余熱”能夠獲得進一步的利用，即在使用一般的“復合相變換熱器”技術已經允許較為有效使用有煙氣余熱的基礎 上，還能夠將加熱爐的熱效率再提高2 4%，并大幅度降低熱污染。本發(fā)明針對現(xiàn)有復合相變技術在降低煙氣溫度方面的應用使換熱器壁面溫度逐 漸靠近酸露點，但是無法突破“酸露點”的限制，難以達到進一步大幅度下降排煙溫度的目 的，采用教科書所提到而在工程實踐中因為存在諸多技術困難所以從未實施過的“第二安 全區(qū)”理念，作為復合相變換熱器技術在加熱爐領域的一種自然延伸和技術創(chuàng)新，吸收加熱 爐煙氣的低溫余熱，將加熱爐的排煙溫度降至僅僅比第二安全區(qū)溫度大約高15°C左右的水 平，同時用煙氣的低溫余熱預熱進入加熱爐的新鮮空氣，并借助于相變換熱器具有的對其 低溫段金屬壁面溫度可控可調的性能，保證整個空氣預熱器的最低壁面溫度在不同工況下 始終高于指定的壁面溫度，減小腐蝕。本發(fā)明用于提高加熱爐熱效率，是置于其尾部煙道的一個整體系統(tǒng)。實現(xiàn)本發(fā)明 需對置于加熱爐屬部煙道各受熱面(包括空氣預熱器和相變換熱器)進行整體設計。在冷 風經相變換熱器預熱后再進入空氣預熱器的條件下，使空氣預熱器的最低壁溫與相變換熱 器的壁溫相匹配，且兩者均高于煙氣酸露點或者處于第二安全區(qū)溫度區(qū)間。


圖1是背景技術中的水熱媒空氣預熱器典型流程圖；圖2是工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器實施結構示意圖；圖中前端相變換熱器1、后端相變換熱器2、控制系統(tǒng)3、空預器4、排煙風機5。圖3是前端相變換熱器結構示意圖；圖中相變上段101、相變下段102、前端相變換熱器空氣流量調節(jié)閥304、控制系 統(tǒng)3、換熱翅片管束121、聯(lián)箱122、前端相變換熱器相變下段壁面溫度計301。圖4是后端相變換熱器結構示意圖；圖中相變上段201、相變下段202、控制系統(tǒng)3、換熱翅片管束221、聯(lián)箱222、后端 相變換熱器相變下段壁面溫度計302。圖5是控制系統(tǒng)結構圖；圖中前端相變換熱器相變下段壁面溫度計301、后端相變換熱器相變下段壁面 溫度計302、空預器溫度計303、前端相變換熱器空氣流量調節(jié)閥304、總管路空氣流量調節(jié) 閥305、空預器空氣流量調節(jié)閥306、控制系統(tǒng)3。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。實施例本實施例包括前端相變換熱器1、后端相變換熱器2、控制系統(tǒng)3，前端相變換熱 器1串接在加熱爐尾部煙道的空預器4之后，然后通過管道與后端相變換熱器2相連，前端 相變換熱器1、后端相變換熱器2均通過接線與控制系 統(tǒng)3相連。本實施例所述前端相變換熱器1包括相變上段101、相變下段102，相變下段設置在鍋爐系統(tǒng)的空氣預熱器4之后的煙道內，前端相變換熱器1的相變下段102之后和后端 相變換熱器2連接；前端相變換熱器1的相變上段101串聯(lián)在空預器4和后端相變換熱器 2的相變上段201之間，在相變上段101入口和出口短接了一根帶有節(jié)流閥門304的管道， 另有測溫儀301放置在相變下段102的壁面上。本實施例所述的相變下段包括換熱翅片管束121、聯(lián)箱122，換熱翅片管束121固 定設置于頂部和底部的聯(lián)箱122之間，并與尾部煙道輸出的煙氣方向相垂直，聯(lián)箱122的頂 部與相變上段101相連接。本實施例所述后端相變換熱器2包括相變上段201、相變下段202，相變下段202 設置在鍋爐系統(tǒng)排煙風機5之后的煙道內；后端相變換熱器2的相變上段201串聯(lián)在鼓風 機和前端相變換熱器1的相變上段101之間；測溫儀302放置在相變下段202的壁面上。本實施例所述控制系統(tǒng)3包括前端相變換熱器相變下段壁面溫度計301、后端 相變換熱器相變下段壁面溫度計302、空預器溫度計303、前端相變換熱器空氣流量調節(jié)閥 304、總管路空氣流量調節(jié)閥305、空預器空氣流量調節(jié)閥306，控制系統(tǒng) 接受各個測溫儀所 測得的溫度信號，并根據預設的技術參數控制各個空氣流量調節(jié)閥的開度，從而改變進入 后端相變換熱器相變上段201、前端相變換熱器相變上段101和空預器4的空氣流量。本實施例通過以下工作原理和過程來實現(xiàn)本發(fā)明所獲得的突出的技術進步和顯 著的有益的效果在加熱爐的尾部煙道中從空預器4排出的仍然具有較高溫度的煙氣，首先引入前 端變換熱器1，經過第一次放熱后再進入后端相變換熱器2，經過又一次放熱后的較低溫度 煙氣最終經過出口煙道排入大氣。在煙氣依次被引至前端相變換熱器1和后端相變換熱器 2時，利用“相變換熱器與‘煙氣橫掠管束’相比，‘相變換熱’的換熱能力具有量級性(IO2以 上)提高”的傳熱學特性，達到‘相變下段’金屬壁面溫度與煙氣溫度只有‘較小梯度溫降 (溫差10-20°C )，以及壁面溫度原則上‘獨立于被加熱工質溫度’的特殊效果，使前端相變 換熱器1的受熱面的壁溫在煙氣酸露點值以上時，排煙溫度僅比前端相變換熱器1的受熱 面的壁溫高出15°C ；同時使后端相變換熱器2的受熱面的壁溫在煙氣的第二安全區(qū)相對應 的溫度值時，排煙溫度僅比后端相變換熱器2的受熱面的壁溫高出15°C。與此同時，經由鼓 風機吸入的冷空氣，首先進入后端相變換熱器2，被加熱后再進入前端相變換熱器1被繼續(xù) 加熱，再通過預熱風道進入加熱爐自備的空預器4被再一次加熱，最后被送入加熱爐的爐 膛。其結構示意圖如圖2所示。當加熱爐的空預器4出口煙氣進入前端相變換熱器1，煙氣將熱量傳遞給前端相 變換熱器1的相變下段102的換熱翅片管束121內部原則上始終處于相變狀態(tài)的中間介 質，使其發(fā)生汽化，所含氣相成分較高的中間介質匯集于聯(lián)箱122后，繼而上升至相變上 段101，通過凝結放熱中把熱量傳遞給經后端相變換熱器2預熱過的、但溫度還是較低的空 氣，中間介質凝結成水后因自重流回至相變下段102，被加熱后的空氣進入加熱爐的空預器 4，提高了進入空預器4的入口風溫。同時，煙氣經放熱后溫度有所降低。控制系統(tǒng)3根據 前端相變換熱器相變下段壁面溫計301測得的金屬壁面溫度調節(jié)流經前端相變換熱器空 氣流量調節(jié)閥304的空氣流量，使相變下段102的最低金屬壁面溫度處于可控可調狀態(tài)，從 而保證金屬壁面不結露。前端相變換熱器結構示意圖如圖3所示。出自前端相變換熱器1的煙氣經過排煙風機5后引入后端相變換熱器2，與上述前端相變換熱器換熱過程一臻煙氣將熱量傳遞給后端相變換熱器2的相變下段202的換熱 翅片管束221內部原則上始終處于相變狀態(tài)的中間介質，使其發(fā)生汽化，所含氣相成分較 高的中間介質匯集于聯(lián)箱222后，繼而上升至相變上段201，通過凝結放熱中把熱量傳遞給 常溫空氣，中間介質凝結成水后因自重流回至相變下段202，被加熱后的空氣進入前端相變 換熱器1，提高了進入前端相變換熱器1的的入口風溫。同時，煙氣經放熱后溫度進一步降 低?？刂葡到y(tǒng)3根據后端相變換熱器相變下段壁面溫度計302測得的金屬壁面溫度調節(jié)流 經總管路空氣流量調節(jié)閥305的空氣流量，使相變下段202的最低金屬壁面溫度處于可控 可調狀態(tài)，金屬壁面溫度和排煙溫度之間的溫差設計在10-15°C之間，從而為在保證不結露 的同時大幅度利用煙氣的低溫余熱。后端相變換熱器結構示意圖如圖4所示。
控制系統(tǒng)是保證前端相變換熱器1的相變下段102、后端相變換熱器2的相變下 段202和空氣預熱器的最低壁面溫度始終不低于最初設置的數值，并且在不同工況下維持 煙氣出口溫度僅比最 低壁面溫度高10 15°C的主要構件。當負荷或其他原因引起加熱爐 運行工況發(fā)生變化時，根據前端相變換熱器相變下段壁面溫度計301、后端相變換熱器相變 下段壁面溫度計302、空預器溫度計303所測前端相變換熱器1的相變下段102、后端相變 換熱器2的相變下段202和空氣預熱器的最低壁面溫度，改變前端相變換熱器空氣流量調 節(jié)閥304、總管路空氣流量調節(jié)閥305、空預器空氣流量調節(jié)閥306的開度，從而控制相關管 路的空氣流量，達到整個換熱器實時控制的目的。控制系統(tǒng)結構圖如圖5所示。
權利要求
1.一種工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征在于，包括前端相變 換熱器、后端相變換熱器、控制系統(tǒng)，前端相變換熱器通過管道與后端相變換熱器相連，前 端相變換熱器、后端相變換熱器均通過接線與控制系統(tǒng)相連；所述的控制系統(tǒng)包括相互連接的信號采集端、控制輸出端，信號采集端接受所測得的 溫度信號發(fā)送控制輸出端，控制輸出端根據預設的技術參數控制各個空氣流量調節(jié)閥的開 度，從而改變進入后端相變換熱器、前端相變換熱器和空預器的空氣流量。
2.根據權利要求1所述的工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征是， 所述的前端相變換熱器包括前端相變換熱器相變上段、前端相變換熱器相變下段，前端相 變換熱器相變下段設置在鍋爐系統(tǒng)的空氣預熱器之后的煙道內，前端相變換熱器相變下段 之后和后端相變換熱器連接；前端相變換熱器相變上段串聯(lián)在空預器和后端相變換熱器之 間；在所述的前端相變換熱器相變上段入口和出口連接一根帶有節(jié)流閥門的管道；在所述時前端相變換熱器相變下段的壁面上設置測溫儀。
3.根據權利要求2所述的工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征是， 所述的前端相變換熱器相變下段包括換熱翅片管束、聯(lián)箱，換熱翅片管束固定設置于頂部 和底部的聯(lián)箱之間，并與尾部煙道輸出的煙氣方向相垂直，聯(lián)箱的頂部與相變上段相連接。
4.根據權利要求1所述的工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征是， 所述的后端相變換熱器包括后端相變換熱器相變上段、后端相變換熱器相變下段，后端相 變換熱器相變下段設置在鍋爐系統(tǒng)排煙風機之后的煙道內，后端相變換熱器的相變下段之 后連接到煙囪；在所述的后端相變換熱器的相變上段串聯(lián)在鼓風機和前端相變換熱器之間；在所述的后端相變換熱器相變下段的壁面上設置測溫儀。
5.根據權利要求1所述的工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征是， 所述的信號采集端和控制輸出端都有三個，控制輸出端連接三個空氣流量調節(jié)閥；第一個 信號采集端與檢測前端相變換熱器上的測溫儀相連接，第二個信號采集端與檢測后端相變 換熱器上的測溫儀相連接，第三個信號采集端與檢測空預器內部溫度信號的測溫儀相連 接；第一個控制輸出端與前端相變換熱器的空氣流量調節(jié)閥相連接，第二個控制輸出端與 空預器的空氣流量調節(jié)閥相連接，第三個控制輸出端與總管路的空氣流量調節(jié)閥相連接。
6.根據權利要求5所述的工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，其特征是， 所述的信號采集端，第一個信號采集端與檢測前端相變換熱器相變下段壁面溫度信號的測 溫儀相連接，第二個信號采集端與檢測后端相變換熱器相變下段壁面溫度信號的測溫儀相 連接，第三個信號采集端與檢測空預器內部溫度信號的測溫儀相連接。
全文摘要
一種傳熱技術領域工作于第二安全區(qū)的加熱爐用復合相變換熱器，包括前端相變換熱器、后端相變換熱器、控制系統(tǒng)，前端相變換熱器通過管道與后端相變換熱器相連，前端相變換熱器、后端相變換熱器均通過接線與控制系統(tǒng)相連。本發(fā)明采用創(chuàng)新思維將換熱器置于“第二安全區(qū)”，是復合相變換熱器技術在加熱爐領域的自然延伸，吸收加熱爐煙氣的低溫余熱，并借助于相變熱熱器具有的對其低溫段金屬壁面溫度可控可調的性能，保證整個換熱器的最低壁面溫度在不同工況下始終高于或處于指定的溫廢值，避免腐蝕或控制腐蝕速率在可以接受的范圍內，同時可提高加熱爐熱效率。
文檔編號F23L15/00GK102003718SQ20101052831
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者楊本洛 申請人:楊本洛