一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺的製作方法

2023-09-18 18:03:45 3

本發明涉及能源與動力工程領域，尤其涉及一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺。

背景技術：

在我國整個電力產業結構中，火電機組發電比例佔到我國社會用電量的70％以上，為國民經濟的快速可持續發展提供了有力保障。截止到2015年，全國能源生產總量36.2億噸標準煤，其中一次能源結構中，原煤佔72.1％，原油佔8.5％，一次電力及其他能源佔14.5％。煤炭作為我國電力發展的主題能源，決定了中國電力建設以煤炭為主的格局在過去、現在以及將來很長時期不會改變。提高火力發電機組的利用效率，符合國家「節能減排」重要的能源政策，對改善我國環境具有重要意義。

積灰的產生會嚴重影響傳熱和煙氣的流通，當帶灰的煙氣流經各受熱面時，一部分灰就會沉積到受熱面上形成積灰。由於硫酸在受熱面和飛灰顆粒兩方面的相互作用，積灰層之間、積灰層和受熱面之間的粘附性明顯增強。大量飛灰在毛細管效應，慣性效應和攔截效應等作用下沉積下來，最後造成搭橋和堵灰，於此同時硫酸帶來的低溫腐蝕也會伴隨出現，受熱面遭到破壞。目前沒有足夠精確地對不同對流換熱管束的積灰狀況進行測量的平臺。主要存在的問題有：電廠現場環境複雜,針對不同運行工況，需要設置配套的煙氣流道和換熱管道，實驗平臺沒有通用性；實驗平臺受搭建位置限制，測量不精確；積灰狀況影響因素較多，試驗結果誤差較大。

綜上所述，現有技術中對於流換熱管束的積灰狀況進行測量的問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺，可以模擬各種機組不同工況下實際煙道中的煙氣成分與濃度，對同一種對流換熱管道，可以研究不同工況下換熱管表面的積灰狀況，具有通用性。

本發明採用下述技術方案：

一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺，包括換熱管、箱體、滑軌和支架，所述的箱體的底部設有支架，所述的箱體的一側設有滑軌，所述的換熱管水平放置於滑軌上，通過移動滑軌使換熱管進入箱體內部。

所述的箱體包括上蓋、箱體主體和下蓋，所述的上蓋上設有進氣孔、排氣孔、灰鬥和與灰鬥連通的洩壓閥；進氣孔和排氣孔用於試驗結束後通入壓縮氣體，排淨箱體內剩餘灰、酸蒸汽，洩壓閥用於加熱過程中避免箱體內壓力過大；所述的箱體主體內設有加熱裝置和測溫裝置，所述的箱體主體的一側設有可插入換熱管的通孔，所述的下蓋上設有軸流風機及驅動裝置。

進一步的，所述的箱體主體包括內層和外層，所述的內層與外層之間形成空腔。

進一步的，所述的內層的外側周向纏繞加熱裝置，所述的空腔內設有保溫材料。

進一步的，所述的加熱裝置為電阻絲，所述的測溫裝置為鎧裝熱電阻，鎧裝熱電阻的測量值作為電熱絲的控制信號。

進一步的，所述的灰鬥為兩級設置，通過灰鬥向箱體內加入灰；所述的洩壓閥與下級灰鬥連通，防止灰在壓力作用下無法順利加入箱體中。

進一步的，所述的軸流風機由電機驅動。

進一步的，所述的滑軌高度至箱體中間位置使換熱管與箱體上的通孔對應，通過移動滑軌使換熱管插入通孔中。

進一步的，所述的換熱管包括換熱段和支撐段，所述的支撐段設於滑軌上用於支撐換熱段；所述的換熱段包括外管、與外管相連的變徑管和設於外管內部的內管。所述的變徑管的一端與外管連通，另一端設有封口板，封口板上設有進水口和出水口，所述的進水口與內管連通形成進水管路；外管與內管之間形成回水管路，與出水口連通。

進一步的，所述的箱體主體與上蓋、下蓋之間通過鎖扣固定，通過鎖扣實現箱體的快速拆裝。

進一步的，所述的箱體和換熱管採用不鏽鋼製成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明可以模擬各種機組不同工況下實際煙道中的煙氣成分與濃度，能夠真實模擬鍋爐尾部煙氣通道的實際流場和溫度場，測量精確，數據準確；

2、本發明只需要更換試驗臺中煙氣流道中煙氣成分與濃度，對流換熱管道不用更換，可以研究不同工況下換熱管表面的積灰狀況，具有通用性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的箱體結構示意圖；

圖3為本發明的換熱管結構示意圖；

圖4為本發明的換熱管a-a截面示意圖；

圖5為本發明的換熱管的換熱段結構示意圖；

圖6為本發明的換熱管的變徑管結構示意圖；

其中，1-換熱管，2-箱體，3-滑軌，4-支架，21-上蓋，211-灰鬥，212-進氣孔，213-排氣孔，214-洩壓閥，22-箱體主體，221-內層，222-外層，223-通孔，224-測溫裝置，23-下蓋，231-軸流風機，232-驅動裝置，11-換熱段，111-外管，112-內管，113-變徑管，114-進水口，115-出水口，116-封口，117-熱電阻，118-三通，12-支撐段。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，現有技術中存在缺少對流換熱管束的積灰狀況測量平臺不足，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺。

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，提供了一種用於研究尾部煙氣換熱管積灰的仿真測試試驗臺，包括換熱管1、箱體2、滑軌3和支架4，所述的箱體2為圓柱形，其底部設有支架4，所述的箱體2的一側設有滑軌3，所述的換熱管1水平放置於滑軌3上，通過移動滑軌3使換熱管1進入箱體2內部。

如圖2所示，所述的箱體2包括上蓋21、箱體主體22和下蓋23，所述的上蓋21上設有進氣孔212、排氣孔213、灰鬥211和與灰鬥211連通的洩壓閥214；進氣孔212和排氣孔213用於試驗結束後通入壓縮氣體，排淨箱體內剩餘灰、酸蒸汽，洩壓閥214用於加熱過程中避免箱體2內壓力過大；所述的箱體主體22內設有加熱裝置和測溫裝置224，所述的箱體主體22的一側設有可插入換熱管的通孔223，所述的下蓋23上設有軸流風機231及驅動裝置。

上述的進氣孔212、排氣孔213和洩壓閥214間隔分布於上蓋21，試驗結束後進氣孔212與連接壓縮氣體容器的管道連通，壓縮氣體通過進氣孔212進入箱體2內，剩餘灰、酸蒸汽等通過排氣孔213排出；所述的灰鬥211的尖端與上蓋21連通，通過灰鬥211加入灰，可以模擬各種機組不同工況下實際煙道中的煙氣成分與濃度，對同一種對流換熱管道，可以研究不同工況下換熱管表面的積灰狀況，具有通用性。

上述的支架4用於支撐箱體2，包括底板和兩個側板，底板和側板形成u型槽結構的支架，兩個側板分別支撐於下蓋23底部的兩端，u型槽結構可以容納軸流風機231的驅動裝置。

上述的箱體主體22包括內層221和外層222，所述的內層221與外層222之間形成空腔，將換熱管1通過通孔223插入到箱體主體22內部的空腔中。

上述的空腔內填充保溫材料，以是試驗過程中箱體2內的溫度保持平衡。比如在空腔內填充泡沫塑料、酚醛樹脂發泡材料、棉絮等保溫材料的一種或幾種。

上述的內層221的外側周向纏繞加熱裝置，加熱裝置為電阻絲，所述的測溫裝置224為鎧裝熱電阻，鎧裝熱電阻利用物質在溫度變化時，其電阻也隨著發生變化的特徵來測量溫度。當阻值變化時，與鎧裝熱電阻連接的工作儀表便顯示出阻值所對應的溫度值；鎧裝熱電阻的測量值作為電熱絲的控制信號。

上述的灰鬥211為兩級設置，通過灰鬥211向箱體2內加入灰；所述的洩壓閥214與下級灰鬥連通，防止灰在壓力作用下無法順利加入箱體2中。

上述的軸流風機231由電機驅動，電機與軸流風機231之間的連接軸與箱體2之間需要密封，電機與軸流風機231的連接軸之間通過聯軸器連接，在安裝牢固可靠的前提下實現快速拆裝。

上述的滑軌3高度至箱體2中間位置使換熱管1與箱體2上的通孔223對應，通過移動滑軌3使換熱管插入通孔223中。

上述的箱體主體22與上蓋21、下蓋23之間通過鎖扣固定，通過鎖扣實現箱體2的快速拆裝。

上述的箱體2採用不鏽鋼製成，箱體2由箱體主體22、上蓋21和下蓋23形成封閉結構。

如圖3-圖6所示，所述的換熱管1由不鏽鋼製成，包括換熱段11和支撐段12，所述的支撐段12設於滑軌3上用於支撐換熱段11；支撐段12具有拉手，方便操作；所述的換熱段11包括外管111、與外管111相連的變徑管113和設於外管111內部的內管112。

上述的外管111的底部設有熱電阻117，用於測量換熱管1的壁溫，熱電阻117安裝方式為，在換熱管1的管壁上焊接一個斜面形成凹槽，使用導熱泥填充並將熱電阻117埋入其中。

上述的變徑管113的一端與外管111連通，另一端設有封口板116，封口板116上設有進水口114和出水口115，所述的進水口114與內管112連通形成進水管路；外管111與內管112之間形成回水管路，與出水口115連通。進水口和114出水口115均連接有三通118，用於安裝熱電阻，測量進出水溫度。

實驗過程中，換熱段1的前段位於箱體2中，移動滑軌3可使換熱管1進入箱體內，換熱管1插入後保證箱體2實現密封，為高溫含灰煙氣環境，可以根據需要配比酸、水和灰。酸和水可以預先按需加入到箱體底部，也可以實驗過程中通過進氣孔212滴入。積灰過程完成後，通過滑軌3可以將換熱管1從箱體2中抽出，以便觀察積灰狀況。

本申請的另一種實施方式中，所述的箱體2為長方體結構，內部為長方體空腔，其一側設有直徑略大於換熱段11直徑的通孔。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，並不用於限制本申請，對於本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護範圍之內。