一种高效套管式暖风器装置的制作方法

本发明涉及一种热电厂锅炉辅助设备，特别涉及一种用于控制锅炉低温腐蚀、节能降耗的高效套管式暖风器装置。

背景技术：

锅炉暖风器是控制锅炉低温腐蚀的辅助设备。20世纪70年代，我国电厂锅炉低温腐蚀相当严重，当时的机电两部立题攻关，成果之一就是采用暖风器设备。在冬季气温较低的时候、锅炉启动及低负荷运行期间、锅炉排烟温度较低的时候，采用蒸汽暖风器，将外界空气温度升高一定幅度后，再送入锅炉空气预热器。电站锅炉的空气预热器入口端采用暖风器后，可以避免在预热器金属表面造成的氧腐蚀和三氧化硫造成的硫酸腐蚀，使金属壁的积灰大为减轻，不致因堵灰造成引风阻力的增加，从而大大延长空气预热器的使用寿命，确保机组的安全运行。

目前电站使用的暖风器存在以下问题：工质侧进口为过热蒸汽，中间为饱和蒸汽和凝结水的混合物，出口为过冷水，沿管长方向管壁温差较大，造成管束沿管长方向的整体热膨胀，导致在薄弱的焊缝处拉裂，造成泄漏事故；外界温度较低时，还易造成暖风器出口结冰现象；此外，盘管式暖风器的弯头在长期运行过程中，经受蒸汽和凝结水的冲刷，极易发生泄漏事故。传统暖风器的特殊构造导致其积灰后不易清洗，极易堵塞，风侧阻力大大增加，从而使得辅机功耗增加，机组带负荷能力降低。

技术实现要素：

技术问题：本发明所要解决的问题是针对传统电站锅炉暖风器堵塞和泄露的问题，提出一种制造工艺简单，造价低廉，安装使用方便，能长期安全稳定运行的高效套管式暖风器装置。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案为：以蒸汽抽汽为工作热源，通入暖风器，冷空气横向冲刷暖风器翅片管束，通过蒸汽与冷空气之间的换热来提高空气预热器入口的空气温度，从而避免锅炉低温腐蚀。

本发明的一种高效套管式暖风器装置包括内管、外管、外管管塞、翅片、进汽管、疏水管、蒸汽联箱、疏水联箱和外框架；在外框架内的一端上部设有蒸汽联箱，该蒸汽联箱的一端接进汽管，另一端接内管，所述内管外套有外管，外管一端被外管管塞封闭，外管外壁绕有翅片构成翅片管；在外框架内的一端下部设有疏水联箱，疏水联箱的一端接疏水管，另一端接外管。

其中，内管和外管同轴嵌套，内管经由折返室和内外管夹层构成连续通道，蒸汽进口和疏水出口位于暖风器的蒸汽联箱一端。

外管外绕有翅片构成翅片管，冷流体横向冲刷翅片管与管内热流体进行热交换。

加热蒸汽经进汽管进入蒸汽联箱扩容后，由翅片管入口均匀分配给每一组翅片管；冷凝水经疏水出口汇合至疏水联箱，通过疏水管排出。

翅片管折返端与外框架不焊接固定，随温度变化可自由移动伸缩。

本发明利用同轴套管改变了加热蒸汽在暖风器内的流动方式，将加热用辅助蒸汽通入暖风器的蒸汽联箱，扩容后均匀分配给各内管，依次流过内管、折返室及内外管夹层空间，蒸汽将热量传递给翅片，翅片再将热量传递给冷风，在热量传递过程中蒸汽冷凝放热，变成凝结水沿管壁滚落，利用凝结水的自重返回到疏水侧联箱，并通过疏水管排出。

所述蒸汽联箱和疏水联箱间有隔层，把蒸汽与凝结水分离开来，为阻止蒸汽联箱和疏水联箱间的传热，隔层可采用双层，中间加空气层的方式实现。

所述暖风器沿空气流动方向，交叉布置2至3排翅片管，每排有若干根翅片管。

有益效果：本发明的有益效果在于：采用同轴式结构，热流体从内管进入，经折返室返向，并通过外管和内管之间的夹层通道返回，加热蒸汽的进口和出口重合，整个套管外壁温度沿管长方向趋于均匀，出口疏水温度过冷度很小，不会出现结冰现象；由于蒸汽的进出口在暖风器的同一端，所以翅片管只有进口端是焊牢的，在出口端，翅片管并未与外框架进行焊接，沿管长方向可以自由移动伸缩，很好地吸收了热胀冷缩现象，从而解决了热膨胀带来的泄露问题；此外，本装置并未涉及弯管，不会出现盘管式暖风器常见的冲刷泄露现象；由于蒸汽充满整个套管夹层，凝结水在蒸汽的冲刷作用下，不易形成水膜，传热效果有所提高；且采用了抽屉式设计，冬季气温较低时，将暖风器插入支撑框架，平时不用时，即将其抽出，不但可以减少风侧阻力，也便于清洁暖风器堵灰。

附图说明

图1为本发明套管式暖风器的结构示意图；

图2为本发明套管式暖风器翅片管的局部放大示意图。

其中有：内管1、外管2、外管管塞3、翅片4、进汽管5、疏水管6、蒸汽联箱7、疏水联箱8、外框架9、蒸汽进口1.1、疏水出口1.2。

具体实施方式

下面结合附图1、2，对本发明作详细说明：

本发明的一种高效套管式暖风器装置包括内管1、外管2、外管管塞3、翅片4、进汽管5、疏水管6、蒸汽联箱7、疏水联箱8和外框架9；在外框架9内的一端上部设有蒸汽联箱7，该蒸汽联箱7的一端接进汽管5，另一端接内管1，所述内管1外套有外管2，外管2一端被外管管塞3封闭，外管2外壁绕有翅片4构成翅片管；在外框架9内的一端下部设有疏水联箱8，疏水联箱8的一端接疏水管6，另一端接外管2。

每组翅片管的内管与蒸汽联箱7相连，作为翅片管的蒸汽进口1.1，疏水管6与疏水联箱8相连，每组翅片管的外管与疏水联箱8相连，作为翅片管的疏水出口1.2，所有翅片管置于外框架9内；所述暖风器右端翅片管外管2不与外框架9进行焊接，沿管长方向可以自由移动伸缩。

所述内、外管采用锅炉用热轧20G无缝钢管，翅片由薄铝片绕制而成。

所述暖风器沿空气流动方向，交叉布置2至3排翅片管，每排有若干翅片管，具体翅片管的根数及排数，由实际所需换热面积决定，即根据空气温升要求和加热蒸汽参数进行热力计算校核后确定。

在实际应用中可根据换热需要采用多个暖风器并联的方式。

实施例：

加热流体采用汽机抽汽或蒸汽母管抽汽，蒸汽经由进汽管5进入蒸汽联箱7，蒸汽联箱7用于蒸汽扩容，并通过蒸汽进口1.1均匀分配蒸汽给每一组翅片管。蒸汽流经内管并在折返室改变流向，充满整个套管夹层，与外界冷空气进行热交换并冷凝，每组翅片管内冷凝水通过疏水出口1.2汇集至疏水联箱8，再通过输水管6排出。由于换热过程不仅发生在翅片管与冷空气之间，内管1和套管夹层内的热介质之间同样发生换热，疏水出口1.2处冷凝水经过内管1内的过热蒸汽加热，过冷度很小，所以整个翅片管外管壁温度沿管长方向分布均匀。由于暖风器右端翅片管外管2未与外框架9进行焊接紧固，当翅片管受热膨胀或遇冷收缩时，可沿管长方向自由伸缩，不会出现因拉伸或挤压而造成的焊缝破裂现象。

本发明的套管式暖风器设计合理、结构简单、其加工制作非常方便，与传统的暖风器相比，克服了易泄露、易结冰、难清理、风侧阻力大、使用寿命短等缺点，具有很好的推广使用价值。