自調節節能裝置的製作方法

2023-05-20 13:11:26 4

專利名稱：自調節節能裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種設置在鍋爐尾部的節能裝置，尤其涉及一種自調節節能裝置。
背景技術：
我國是一個能源短缺的國家，特別是油和氣的資源更是短缺，因此，鍋爐的節能和提高燃料的利用率是一項長期而重要的工作。
在鍋爐的燃料油中含有的硫分，在燃燒後生成SO2。煙氣中的SO2以及水蒸汽與鍋爐尾部金屬壁面——冷麵接觸時，就會冷凝並形成液體的硫酸。這時它附著在鍋爐尾部受熱面的金屬壁面上，對金屬壁面產生腐蝕。
天燃氣雖然幾乎不含有硫分，但是天燃氣在燃燒後會產生大量的水蒸汽。帶有大量水蒸汽的煙氣在接觸到鍋爐尾部金屬壁面——冷麵時冷凝，冷凝水中的CO2成分也會對金屬壁面形成腐蝕。引起冷凝而形成腐蝕的溫度，稱之為露點溫度。
鍋爐尾部因腐蝕導致鍋爐受熱面的損壞，不僅增加鍋爐的維修成本，而且還導致鍋爐的不安全運行，影響企業的安全生產。在傳統的鍋爐設計中，設計師往往將鍋爐的排煙溫度設定在比較高的水平，就是為了避免鍋爐尾部的低溫冷凝腐蝕。
目前我國使用的燃油燃氣鍋爐的排煙溫度一般都在220℃～250℃之間，更有部分鍋爐的排煙溫度甚至可高達300℃以上，大量的能源被白白的浪費掉了。國外進口的帶有省煤器的燃油燃氣鍋爐，其排煙溫度也在160℃以上。
目前國內傳統的燃油燃氣鍋爐結構基本上是如下兩種形式請參見圖1所示，一種鍋爐A，在鍋爐尾部的排煙氣出口處設置煙囪B，這是國內生產的鍋爐主要結構形式，它不帶有鍋爐尾部受熱面，特別是小容量的鍋爐，基本上都是這種布置形式。鍋爐排出的煙氣直接從煙囪排出，通常這類鍋爐的排煙溫度在220～250℃，有些排煙溫度甚至高達300℃以上。造成大量的能源被白白的浪費掉了。
請參見圖2所示，另一種帶有尾部受熱面的燃油燃氣鍋爐A，在鍋爐A的尾部的排煙氣出口處設置有一受熱面部件C，在受熱面部件C的上端連接煙囪B。通過受熱面部件C對煙氣的餘熱加以利用，以提高鍋爐的熱效率。雖然鍋爐尾部設置有受熱面部件C，提高了鍋爐的熱效率，但是這種布置形式由於考慮到鍋爐尾部過低的排煙溫度往往引起鍋爐煙氣中的帶有腐蝕作用的氣體在與鍋爐受熱面的接觸過程中冷凝而結露，導致鍋爐受熱面的損壞和鍋爐的不安全運行，仍然將排煙溫度設計的比較高，通常的排煙溫度在160℃～180℃之間。此外，當這種鍋爐處於低負荷運行的時候，仍然會不可避免地出現受熱面部件C低溫腐蝕的現象，造成鍋爐不能正常運行。
還有一種國外的冷凝式鍋爐，在冷凝式鍋爐的尾部設置一節能裝置。它充分利用了鍋爐尾部排煙的餘熱，大大提高了鍋爐的熱效率。在國外，這種冷凝式鍋爐絕大部分用於家庭，即屬於小型的生活鍋爐。這種鍋爐在設計的時候已經考慮了鍋爐尾部的低溫腐蝕的問題，該節能裝置通常採用比較好的耐腐蝕不鏽鋼材料，使得鍋爐的生產成本很高，至少是常規鍋爐的2倍。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種自調節節能裝置，設置在燃油燃氣鍋爐排高溫煙氣的尾部，鍋爐排出的高溫煙氣通過該裝置能大幅度降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐的熱效率；並能在鍋爐任何負荷條件下實現鍋爐尾部的進水溫度的自調節，使鍋爐尾部受熱金屬面不會引起冷凝和低溫腐蝕，確保鍋爐的安全運行。
本實用新型的目的是這樣實現的一種自調節節能裝置，其特點是，該裝置包括換熱器、混合器及測溫控制組件；所述的換熱器設置在鍋爐尾部的煙氣排出口，換熱器由殼體及設置在殼體內的換熱器本體組成；所述的混合器位於換熱器的煙氣入口外側，混合器通過水管與換熱器連接；混合器由筒體、設置在筒體內一側的複合管及間隔設置在筒體內另一側的一對多孔板組成；所述的測溫控制組件由煙氣側熱電阻、給水側熱電阻及溫控調節閥組成；煙氣側熱電阻設置在換熱器的煙氣入口部位的殼體內，給水側熱電阻設置在換熱器與混合器相連接的水管上，溫控調節閥設置在混合器的熱源入口。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的換熱器本體由一對側集箱、多個換熱管排組成；一對側集箱相間隔的對應設置，在其中一側集箱的側邊兩端分別設置進水接口和出水接口；多個換熱管排相間隔的垂直設置在側集箱上。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的換熱排管由一對分集箱和多根螺旋片換熱管組成；一對分集箱間隔對應設置，多根螺旋片換熱管間隔設置在一對分集箱之間。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的換熱器本體的側集箱、分集箱和螺旋片換熱管內均設為空腔，並相互貫通，在各空腔中灌入水。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的複合管由冷源分配管和換熱盤管組成；所述的冷源分配管的前段管伸在筒體外，後段管設置在筒體內，在冷源分配管的前段管上垂直設有冷源進入接口，在冷源分配管的後段管壁上均勻分布多個通孔；所述的換熱盤管呈螺旋形繞有內外兩層套置在冷源分配管的後段管外，換熱盤管的高溫熱源進入的管段設置在冷源分配管內，在換熱盤管的熱源進入端連接一接口，該接口設置在冷源分配管的前段管口。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的一對多孔板上分別分布多個通孔，相對設置在筒體中的一對多孔板上的通孔相互錯位。
在上述的自調節節能裝置中，其中，所述的筒體的前端設有熱源輸出接口，該接口與換熱盤管的熱源出口連接，筒體的另一端設有冷源輸出接口。
本實用新型自調節節能裝置由於採用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果1.燃油燃氣鍋爐排高溫煙氣的尾部由於設置本實用新型自調節節能裝置，可以大幅度降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐的熱效率，可使鍋爐的熱效率提高5個百分點；鍋爐的排煙溫度可降低至120℃，並能在鍋爐的任何負荷條件下鍋爐尾部受熱金屬面都不會引起冷凝和低溫腐蝕，確保鍋爐的安全運行；
2.本實用新型由於設有測溫控制組件，使該裝置具有自調節的功能，確保設置在鍋爐的尾部的換熱器的進水溫度高於露點溫度，因此在鍋爐的各種負荷狀態下，都不會在鍋爐的尾部受金屬熱面上出現冷凝現象，從而避免了鍋爐尾部的低溫冷凝腐蝕；3.本實用新型由於設有混合器，使混合器的冷源分配管進入的冷水與換熱盤管中的熱源進行熱交換，再流經一對多孔板進行熱平衡，從出水接口可排出溫度較穩定的溫水輸入換熱器本體；4.本實用新型由於設有換熱器，輸入換熱器本體中的水與殼體內的高溫煙氣充分熱交換，可有效提高換熱器排出給鍋爐的水溫，從而有效的提高了鍋爐的熱效率；5.本實用新型的投資成本很低，鍋爐的節能效率高，並能降低鍋爐的維修率和維修成本，具有良好的性價比。


通過以下對本實用新型自調節節能裝置的一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本實用新型的目的、具體結構特徵和優點。其中，附圖為圖1是現有技術鍋爐的結構示意圖；圖2是現有技術帶有尾部受熱面部件的燃油燃氣鍋爐的結構示意圖；圖3是本實用新型自調節節能裝置結構示意圖；圖4是本實用新型自調節節能裝置的熱交換本體結構示意圖；圖5是本實用新型自調節節能裝置的換熱管排結構示意圖；圖6是本實用新型自調節節能裝置的混合器結構示意圖；圖7是本實用新型自調節節能裝置的複合管結構示意圖；圖8是本實用新型自調節節能裝置的冷源分配管的截面剖視圖；圖9是本實用新型自調節節能裝置的控制流程圖。
具體實施方式
請參見圖3所示，自調節節能裝置由換熱器1、混合器2及測溫控制組件3組成；換熱器1設置在鍋爐尾部的煙氣排出口，換熱器1由殼體11及設置在殼體11內的換熱器本體12組成；混合器2位於換熱器1的煙氣入口外側，混合器2通過水管4與換熱器2連接；測溫控制組件3由煙氣側熱電阻31、給水側熱電阻32及溫控調節閥33組成；煙氣側熱電阻31(在本實施例中該熱電阻31採用的是型號為Pt100的熱電阻)設置在換熱器1的煙氣入口部位的殼體11內，給水側熱電阻32(在本實施例中該熱電阻32採用的是型號為Pt100的熱電阻)設置在換熱器1與混合器2相連接的水管4上，溫控調節閥33(該溫控調節閥33採用現有的溫控調節閥)設置在混合器2的熱源入口。
請配合參見圖4、圖5所示，換熱器本體12由一對側集箱121、多個換熱管排122組成；一對側集箱121相間隔的對應設置，在其中一側集箱121的側邊兩端分別設置進水接口121a和出水接口121b；多個換熱管排122相間隔的垂直設置在側集箱121上；換熱排管122由一對分集箱122a和多根螺旋片換熱管122b組成；一對分集箱122a間隔對應設置，多根螺旋片換熱管122b間隔設置在一對分集箱122a之間；換熱器本體12的側集箱121、分集箱122a和螺旋片換熱管122b內均設為空腔，並相互貫通，在各空腔中灌入水。換熱器本體12中的水與殼體11內的高溫煙氣充分熱交換，可有效提高換熱器1排出給鍋爐的水溫。
請配合參見圖6、圖7、圖8所示，混合器2由筒體21、設置在筒體21內一側的複合管22、間隔設置在筒體21內另一側的一對多孔板23組成。
混合器2的筒體21的前端設有熱源輸出接口211，該接口211與換熱盤管222的熱源出口連接，筒體21的另一端設有輸出水接口212。
混合器2的複合管22由冷源分配管221和換熱盤管222組成；所述的冷源分配管221的前段管伸在筒體21外，後段管設置在筒體21內，在冷源分配管221的前段管上垂直設有冷源進入接口221a，在冷源分配管221的後段管壁上均勻分布多個通孔221b；所述的換熱盤管222呈螺旋形繞有內外兩層套置在冷源分配管221的後段管外，換熱盤管222的高溫熱源進入的管段222a設置在冷源分配管221內，在換熱盤管222的熱源進入端連接一接口222b，該接口222b設置在冷源分配管221的前段管口。
混合器2的一對多孔板23上分別分布多個通孔231，間隔相對設置在筒體21中的一對多孔板23上的通孔231相互錯位。
混合器2的冷源分配管221進入的冷水與換熱盤管222中的熱源進行熱交換，再流經一對多孔板23，進行熱平衡，從出水接口212排出溫度較穩定的溫水輸入換熱器本體12。
本實用新型經實驗證明，鍋爐尾部引起冷凝不但與煙氣的溫度有關，而且與尾部受熱面內的冷水的溫度有很大的關係。當煙氣溫度足夠高的時候，鍋爐尾部的受熱金屬壁面的溫度將高於露點溫度，從而不產生冷凝現象；同樣，當進入換熱器本體的進水的溫度高於冷凝溫度，以及煙氣溫度不是很低時，也不會出現冷凝現象。顯然，相對於不產生冷凝現象，煙氣溫度和冷水溫度存在一定的規律。
本實用新型根據這一規律，通過測溫控制組件可在不同的煙氣溫度下自動調節鍋爐尾部受熱金屬面的進水溫度，以確保鍋爐在任何負荷條件下鍋爐尾部都不產生冷凝現象。
請結合圖3和圖6參見圖9所示，本節能裝置的自調節功能的原理是混合器2的冷源分配管221進入的冷水與換熱盤管222中的熱源進行熱交換，再流經一對多孔板23進行熱平衡，從出水接口212排出的溫度較穩定的溫水輸入換熱器本體12；換熱器本體12從混合器2輸入的水與殼體11內的高溫煙氣充分熱交換，可有效提高換熱器1排出給鍋爐的水溫。
當換熱器1中煙氣一側的熱電阻31測得換熱器1內的煙氣溫度信號後，將測得的溫度信號送到外部控制箱；設置在裝置外部的控制箱內的運算器根據換熱器1內的煙氣溫度信號進行運算，求出混合器水出口的最低給水溫度；外部的控制箱內的運算器對設置在混合器2的熱源輸入口的溫控調節閥33進行溫度設定；然後溫控調節閥33自動對混合器2上的水一側的熱電阻32測得的溫度信號進行對比，並根據對比的結果，自動調節熱源的輸入量，直到混合器2的出水溫度滿足所設定的溫度；當鍋爐的負荷改變，如鍋爐在低負荷運行時，鍋爐的排煙溫度發生變化，換熱器1中煙氣側的熱電阻31立刻將溫度的變化反饋給外部控制箱內的運算器重新進行運算，並重新設定新的混合器出水口的最低給水溫度；混合器熱源入口的溫控調節閥33根據設定的溫度，重新調節熱源的輸入量。從而確保鍋爐尾部的溫度高於露點溫度，在鍋爐的各種負荷狀態下，都不會在鍋爐的尾部受熱金屬面上出現冷凝現象，避免了鍋爐尾部的低溫冷凝腐蝕。
綜上所述，本實用新型自調節節能裝置設置在燃油燃氣鍋爐排高溫煙氣的尾部，能大幅度提高鍋爐的熱效率，可使鍋爐的熱效率提高5個百分點；降低鍋爐的排煙溫度至120℃；由於本實用新型具有對鍋爐尾部的受熱金屬壁面的溫度自調節的功能，在鍋爐的任何負荷條件下都不會引起冷凝和低溫腐蝕，確保鍋爐的安全運行。
權利要求1.一種燃油燃氣鍋爐的自調節節能裝置，其特徵在於所述的裝置包括換熱器(1)、混合器(2)及測溫控制組件(3)；所述的換熱器(1)設置在鍋爐尾部的煙氣排出口，換熱器(1)由殼體(11)及設置在殼體(11)內的換熱器本體(12)組成；所述的混合器(2)位於換熱器的煙氣入口外側，混合器(2)通過水管(4)與換熱器(1)連接；混合器(2)由筒體(21)、設置在筒體(21)內一側的複合管(22)及間隔設置在筒體(21)內另一側的一對多孔板(23)組成；所述的測溫控制組件(3)由煙氣側熱電阻(31)、給水側熱電阻(32)及溫控調節閥(33)組成；煙氣側熱電阻(31)設置在換熱器(1)的煙氣入口部位的殼體(11)內，給水側熱電阻(32)設置在換熱器(1)與混合器(2)相連接的水管(4)上，溫控調節閥(33)設置在混合器(2)的熱源入口。
2.如權利要求1所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的換熱器本體(12)由一對側集箱(121)、多個換熱管排(122)組成；一對側集箱(121)相間隔的對應設置，在其中一側集箱(121)的側邊兩端分別設置進水接口(121a)和出水接口(121b)；多個換熱管排(122)相間隔的垂直設置在側集箱(121)上。
3.如權利要求2所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的換熱排管(122)由一對分集箱(122a)和多根螺旋片換熱管(122b)組成；一對分集箱(122a)間隔對應設置，多根螺旋片換熱管(122b)間隔設置在一對分集箱(122a)之間。
4.如權利要求2和要求3所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的換熱器本體(12)的側集箱(121)、分集箱(122a)和螺旋片換熱管(122b)內均設為空腔，並相互貫通，在各空腔中灌入水。
5.如權利要求1所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的複合管(22)由冷源分配管(221)和換熱盤管(222)組成；所述的冷源分配管(221)的前段管伸在筒體(21)外，後段管設置在筒體(21)內，在冷源分配管(221)的前段管上垂直設有冷源進入接口(221a)，在冷源分配管(221)的後段管壁上均勻分布多個通孔(221b)；所述的換熱盤管(222)呈螺旋形繞有內外兩層套置在冷源分配管(221)的後段管外，換熱盤管(222)的高溫熱源進入的管段(222a)設置在冷源分配管(221)內，在換熱盤管(222)的熱源進入端連接一接口(222b)，該接口(222b)設置在冷源分配管(221)的前段管口。
6.如權利要求1所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的一對多孔板(23)上分別分布多個通孔(231)，相對設置在筒體(21)中的一對多孔板(23)上的通孔(231)相互錯位。
7.如權利要求1所述的自調節節能裝置，其特徵在於所述的筒體(21)的前端設有熱源輸出接口(211)，該接口(211)與換熱盤管(222)的熱源出口連接，筒體(21)的另一端設有冷源輸出接口(212)。
專利摘要本實用新型涉及一種自調節節能裝置，包括換熱器、混合器及測溫控制組件；由殼體及設置在殼體內的換熱器本體組成的換熱器設置在鍋爐尾部的高溫煙氣排出口；混合器通過水管與換熱器連接，混合器由筒體、設置在筒體內一側的複合管、間隔設置在筒體內另一側的一對多孔板組成；測溫控制組件中的煙氣側熱電阻設置在換熱器的煙氣入口部位的殼體內，給水側熱電阻設置在換熱器與混合器相連接的水管上，溫控調節閥設置在混合器的熱源入口。本實用新型充分利用了鍋爐尾部排煙的餘熱，能大幅度提高鍋爐的熱效率，降低鍋爐的排煙溫度，並具有對鍋爐尾部的受熱金屬壁面的溫度自調節的功能，使鍋爐尾部不產生冷凝和低溫腐蝕，確保鍋爐的安全運行。
文檔編號F23J15/08GK2890667SQ20052004695
公開日2007年4月18日 申請日期2005年11月25日 優先權日2005年11月25日
發明者餘德祖 申請人:上海工業鍋爐研究所