一种可调节换热面积的热管低温省煤器的制作方法

1.本实用新型属于烟气余热回收技术领域，具体涉及一种可调节换热面积的热管低温省煤器。


背景技术：

2.随着我国低碳环保政策的不断推进，低低温电除尘技术在火电厂中得到广泛应用，低温省煤器布置于电除尘器前，回收烟气热量，降低机组煤耗，同时提高电除尘器效率，减少脱硫塔水耗，具有显著的节能环保效益。近年来，随着新能源装机容量增加，火电机组负荷率逐年降低，机组长时间低负荷运行。而原有低温省煤器在低负荷时，烟气流速过低，形成了严重积灰，积灰引起阻力增加、流场不均，加剧了换热器磨损，最终导致换热器泄漏。据不完全统计，约80％以上的低温省煤器发生了泄漏现象，一部分泄漏严重的低温省煤器甚至完全退出运行，低温省煤器可靠性较低，影响机组安全运行。


技术实现要素：

3.为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型提供了一种可调节换热面积的热管低温省煤器，本实用新型通过对热管低温省煤器换热面积的调节以防止其积灰。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种可调节换热面积的热管低温省煤器，包括换热模块、入口直段烟道、入口烟道大小头、出口烟道大小头和出口直段烟道，换热模块的烟气侧设有管板组件，所述管板组件将换热模块烟气侧均分为若干个互不相通的烟气通道；所述管板组件包括第一管板、
……
、第n管板，n≥1且为整数；
6.换热模块的烟气侧沿平行于烟气流动方向设有n块管板，若干块管板将换热模块烟气侧均分为n+1个互不相通的烟气通道，n≥1，所述烟气通道的两端设有能够堵住其两端的挡板门；
7.入口直段烟道安装于入口烟道大小头的入口，入口烟道大小头的出口与换热模块烟气侧的一端连接，出口烟道大小头的入口与换热模块烟气侧的另一端连接，出口烟道大小头的出口与出口直段烟道连接；
8.入口烟道大小头的内腔两侧对称安装有第一导流板和第二导流板，第一导流板的一端与入口烟道大小头入口连接，第一导流板的另一端延伸至第一管板一端的端部，第二导流板的一端与入口烟道大小头入口连接，第二导流板的另一端延伸至第二管板一端的端部；
9.出口烟道大小头的内腔两侧对称安装有第三导流板和第四导流板，第三导流板的一端与出口烟道大小头入口连接，第三导流板的另一端延伸至第一管板另一端的端部，第四导流板的一端与出口烟道大小头入口连接，第四导流板的另一端延伸至第二管板另一端的端部；
10.所述第一管板与第二管板为同一管板或不同的且处于对称位置的管板；
11.第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板均采用百叶窗式导流板。
12.优选的，第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板均采用电动控制的可摆动弧形百叶窗式导流板，第一导流板和第二导流板的电动执行机构安装于入口烟道大小头的入口部位，第三导流板和第四导流板的电动执行机构安装于出口烟道大小头的出口部位。
13.优选的，所述管板上设有供挡板门插入的凹槽，挡板门从能够沿垂直于换热模块中烟气流动方向的两侧垂直插入管板堵住烟气通道两端或者解除烟气通道两端的封堵。
14.优选的，所述挡板门的驱动系统采用电驱动，挡板门与管板之间密封。
15.优选的，入口烟道大小头底部设置的灰斗，灰斗的底部设有仓泵，仓泵的出口连接有输灰管道。
16.优选的，换热模块竖直布置，换热模块的换热器为重力热管，重力热管的管型采用光管、翅片管或三维肋片管。
17.优选的，换热模块竖直布置于除尘器入口水平烟道内。
18.优选的，换热模块的烟气侧沿平行于烟气流动方向设有1～3块管板；
19.当设有三块管板时，三块管板分依次别记为第一管板、第二管板和第三管板，第二管板位移第一管板和第三管板之间，第一导流板的端部延伸至第一管板一端的端部，第二导流板的端部延伸至第三管板一端的端部；第三导流板的端部延伸至第一管板另一端的端部，第四导流板的端部延伸至第三管板另一端的端部。
20.本实用新型具有如下有益效果：
21.本实用新型可调节换热面积的热管低温省煤器通过设置所述管板组件、挡板门以及百叶窗式导流板能够实现上述四种状态的调节，使得热管低温省煤器的换热面积可调，本实用新型可根据负荷变化，来调节热管低温省煤器的换热面积，保证烟气流速，防止积灰。从上述可以看出，本实用新型解决原有低温省煤器结构在火电机组长时间低负荷运行时的积灰问题，从而避免积灰引起阻力升高、换热器磨损、泄漏等问题，延长低温省煤器使用寿命，提高热管低温省煤器运行的可靠性和经济性，提高机组安全性。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
23.图1为本实用新型实施例可调节换热面积的热管低温省煤器的俯视图；
24.图2为本实用新型图1的右视图。
25.图3为本实用新型实施例可调节换热面积的热管低温省煤器在50％-75％负荷下运行时的示意图。
26.图4为本实用新型实施例可调节换热面积的热管低温省煤器在30％-50％负荷下运行时的结构示意图。
27.图中：1、换热模块；2、入口直段烟道；3、入口烟道大小头；4、出口烟道大小头；5、出口直段烟道；6、管板；7、入口右侧导流板；8、出口右侧导流板；9、入口左侧导流板；10、出口左侧导流板；11、入口右侧挡板门；12、出口右侧挡板门；13、入口左侧挡板门；14、出口左侧挡板门；15、入口水管；16、出水管；17、灰斗；18、仓泵；19、输灰管道。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.参见图1-图4，本实用新型可调节换热面积的热管低温省煤器，包括换热模块1、入口直段烟道2、入口烟道大小头3、出口烟道大小头4和出口直段烟道5，换热模块1的烟气侧设有管板组件，所述管板组件将换热模块1烟气侧均分为若干个互不相通的烟气通道；所述管板组件包括第一管板、
……
、第n管板，n≥1且为整数；换热模块1的烟气侧沿平行于烟气流动方向设有n块管板6，若干块管板6将换热模块1烟气侧均分为n+1个互不相通的烟气通道，n≥1，所述烟气通道(图1中每一列纵向的箭头指的就是一个烟气通道中烟气的流向)的两端设有能够堵住其两端的挡板门；入口直段烟道2安装于入口烟道大小头3的入口，入口烟道大小头3的出口与换热模块1烟气侧的一端连接，出口烟道大小头4的入口与换热模块1烟气侧的另一端连接，出口烟道大小头4的出口与出口直段烟道5连接；入口烟道大小头3的内腔两侧对称安装有第一导流板和第二导流板，第一导流板的一端与入口烟道大小头3入口连接，第一导流板的另一端延伸至第一管板一端的端部，第二导流板的一端与入口烟道大小头3入口连接，第二导流板的另一端延伸至第二管板一端的端部；出口烟道大小头4的内腔两侧对称安装有第三导流板和第四导流板，第三导流板的一端与出口烟道大小头4入口连接，第三导流板的另一端延伸至第一管板另一端的端部，第四导流板的一端与出口烟道大小头4入口连接，第四导流板的另一端延伸至第二管板另一端的端部；所述第一管板与第二管板为同一管板(此时n＝1)或不同的且处于对称位置的管板(此时n≥2)；第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板均采用百叶窗式导流板。
30.具体的，第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板均采用电动控制的可摆动弧形百叶窗式导流板，这样方便百叶窗式导流板的整体控制。第一导流板和第二导流板的电动执行机构安装于入口烟道大小头3的入口部位，第三导流板和第四导流板的电动执行机构安装于出口烟道大小头4的出口部位。
31.挡板门的具体安装方式可为：参照图1，管板上设有供挡板门插入的凹槽，挡板门从能够沿垂直于换热模块1中烟气流动方向的两侧垂直插入管板堵住烟气通道两端或者解除烟气通道两端的封堵，如图1所示，通过左右驱动挡板门就能实现对两侧的烟气通道的封堵或者解除封堵。在实施时，挡板门的驱动系统采用电驱动，挡板门与管板之间密封。
32.入口烟道大小头3底部设置的灰斗17，灰斗17的底部设有仓泵18，仓泵18的出口连接有输灰管道19。通过灰斗17、仓泵18和输灰管道19能够收集并排除积灰，将积灰送至灰场。
33.具体的，换热模块1竖直布置，换热模块1的换热器为重力热管，重力热管的管型采用光管、翅片管或三维肋片管。
34.具体的，换热模块1竖直布置于除尘器入口水平烟道内。
35.一般情况下，换热模块1的烟气侧沿平行于烟气流动方向设置1～3块管板6即可满足调节换热面积的需求，具体的；
36.当设有一块管板6时，第一导流板和第二导流板的端部(如图1所示的上端)延伸至
管板6一端(如图1所示的下端)的端部，第三导流板和第四导流板的端部(如图1所示的下端)延伸至管板6另一端(如图1所示的上端)的端部；
37.当设有两块管板6时，第一导流板的上端延伸至其中一块管板6的下端的端部，第三导流板的下端延伸至该管板6的上端的端部；第二导流板的上端延伸至另一块管板6的下端的端部，第四导流板的下端延伸至该管板6的上端的端部；
38.当设有三块管板6时，参照图1-图4，三块管板分依次别记为第一管板、第二管板和第三管板，第二管板位移第一管板和第三管板之间，第一导流板的端部延伸至第一管板一端的端部，第二导流板的端部延伸至第三管板一端的端部；第三导流板的端部延伸至第一管板另一端的端部，第四导流板的端部延伸至第三管板另一端的端部。
39.本实用新型如上所述的可调节换热面积的热管低温省煤器的工作方法，包括如下过程：
40.状态一：当n≥1时，第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板的百叶窗全部打开，所有的挡板门全部打开；烟气从入口直段烟道2和入口烟道大小头3进入换热模块1中，从所有的烟气通道流过并进行换热，换热后的烟气再依次经出口烟道大小头4和出口直段烟道5流出；
41.状态二：当n≥1时，第一导流板和第三导流板的百叶窗打开，第一导流板和第三导流板之间的烟气通道未被挡板门封堵；同时，第二导流板和第四导流板的百叶窗关闭，第二导流板和第四导流板之间的烟气通道被挡板门封堵；第一导流板与第二导流板之间若有烟气通道，则该烟气通道为导通状态；烟气从入口直段烟道2和入口烟道大小头3进入换热模块1中，从除被挡板门封堵的烟气通道以外的其他烟气通道流过并进行换热，换热后的烟气再依次经出口烟道大小头4和出口直段烟道5流出；
42.状态三：当n≥1时，第二导流板和第四导流板的百叶窗打开，第二导流板和第四导流板之间的烟气通道未被挡板门封堵；同时，第一导流板和第三导流板的百叶窗关闭，第一导流板和第三导流板之间的烟气通道被挡板门封堵；第一导流板与第二导流板之间若有烟气通道，则该烟气通道为导通状态；烟气从入口直段烟道2和入口烟道大小头3进入换热模块1中，从除被挡板门封堵的烟气通道以外的其他烟气通道流过并进行换热，换热后的烟气再依次经出口烟道大小头4和出口直段烟道5流出；
43.状态四：本状态适用于n≥2的情况，第一导流板、第二导流板、第三导流板和第四导流板第四导流板的百叶窗均关闭，第一导流板和第三导流板之间的烟气通道未被挡板门封堵，第二导流板和第四导流板之间的烟气通道未被挡板门封堵；烟气从入口直段烟道2和入口烟道大小头3进入换热模块1中，从除被挡板门封堵的烟气通道以外的其他烟气通道流过并进行换热，换热后的烟气再依次经出口烟道大小头4和出口直段烟道5流出。
44.实施例
45.请参阅图1-图4，本实施例提供以下技术方案，以设置三块管板6为例进行说明：本实施例可调节换热面积的热管低温省煤器包括换热模块1、入口水管15、出口水管16、入口直段烟道2、入口烟道大小头3、出口烟道大小头4、出口直段烟道5、入口左侧挡板门13、入口右侧挡板门11、出口左侧挡板门14、出口右侧挡板门12、入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8和灰斗17；入口直段烟道2、入口烟道大小头3、换热模块1、出口烟道大小头4和出口直段烟道5，参照图1，入口左侧挡板门13及入口右侧挡板门
11设置于入口烟道大小头3与换热模块1之间并分别位于入口烟道大小头3出口的左右两侧，出口左侧挡板门14及出口右侧挡板门12设置于出口烟道大小头4与换热模块1之间并分别位于出口烟道大小头4出口的左右两侧，入口左侧挡板门13、入口右侧挡板门11、出口左侧挡板门14和出口右侧挡板门12为电动挡板门，其插入深度为换热模块1宽度的1/4，可插入管板6上的凹槽。挡板门关闭时，换热模块1左、右两个烟气通道进出口被封，烟气不流通；入口左侧挡板门13、入口右侧挡板门11、出口左侧挡板门14和出口右侧挡板门12均带有柔性密封系统与大小头和换热模块相连接，确保在开关过程中无烟气泄漏；换热模块1的入、出口分别连接入口水管15和出水管16，冷却水通过入口水管15进入换热模块1，最后经出水管16流出；如图2所示，灰斗17上端与入口烟道大小头3底部相连通，灰斗17下部与仓泵18相连通，仓泵底部与输灰管道19相连通。参照图1、图3和图4，三块管板6顺烟气流动方向竖直布置，且平行于换热模块1的换热管，三块管板6将换热模块1烟气侧均分为4个互不相通的烟气通道(如图1所示的4列烟气通道)。以图1所示的方位为例，入口左侧挡板门13从换热模块1下端左侧横插入，当入口左侧挡板门13插入后，能够将最左侧的烟气通道的下端封堵住，抽出后使得最左侧的烟气通道的下端解封；入口右侧挡板门11的结构与入口左侧挡板门13的结构类似并左右呈对称结构布置，同理，入口右侧挡板门11能够将最右侧烟气通道的下端封堵或者解封；出口左侧导流板10的结构与入口左侧挡板门13的结构类似并上下呈对称结构布置，同理，出口左侧导流板10能够将最左侧烟气通道的上端封堵或者解封；出口右侧挡板门12的结构与入口右侧挡板门11的结构类似并上下呈对称结构布置，同理，出口右侧挡板门12能够将最右侧烟气通道的上端封堵或者解封。入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8为电动控制的可摆动弧形百叶窗式导流板，电动执行机构就近安装于入口烟道大小头3和出口烟道大小头4的顶部，入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8打开时可通过控制其摆动角度调整流场均匀性；完全闭合时，前后弧形百叶窗式导流板可相互接触紧密，起到隔绝烟气的作用。以图1所示方位为例，入口左侧导流板9的下端与入口烟道大小头3下端口左侧连接，入口左侧导流板9的上端延伸至最左侧的管板6的下端，入口左侧导流板9上的百叶窗全部闭合后，入口左侧导流板9将最左侧的烟气通道的下端入口处封堵，使得烟气不能从最左侧的烟气通道的下端进入；入口右侧导流板7的下端与入口烟道大小头3下端口右侧连接，入口右侧导流板7的上端延伸至最右侧的管板6的下端，入口右侧导流板7上的百叶窗全部闭合后，入口右侧导流板7将最右侧的烟气通道的下端入口处封堵，使得烟气不能从最右侧的烟气通道的下端进入；以图1所示结构为例，出口左侧导流板10与入口左侧导流板9的结构上下对称，出口右侧导流板8与入口右侧导流板7的结构上下对称。入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8材质为耐磨性好的高锰钢或不锈钢。换热模块1竖直布置于除尘器入口水平烟道内，换热器为重力热管，管型采用光管或翅片管或三维肋片管。
46.利用上述本实用新型可调节换热面积的热管低温省煤器的工作过程包括：
47.当机组负荷在75％-100％之间时，入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8的百叶窗全部打开，同时入口左侧挡板门13、入口右侧挡板门11、出口左侧挡板门14和出口右侧挡板门12全部打开，此时烟气均匀流过换热模块1的4个通道，与换热模块1内的介质进行换热，达到降低烟温目的。
48.当机组负荷在50％-75％之间时，方法一：入口左侧导流板9、出口左侧导流板10的百叶窗打开，入口左侧挡板门13、出口左侧挡板门14全部打开；同时，入口右侧导流板7、出口右侧导流板8的百叶窗关闭，右侧挡板门11和出口右侧挡板门12全部关闭；方法二：入口左侧导流板9、出口左侧导流板10的百叶窗打开，入口左侧挡板门13、出口左侧挡板门14全部打开；同时，入口右侧导流板7、出口右侧导流板8的百叶窗关闭，右侧挡板门11和出口右侧挡板门12全部关闭。通过上述方法，烟气均匀流过换热模块1的3个通道，此时热管低温省煤器有效换热面积被调节为换热模块1面积的75％，可确保流经换热模块1的烟气流速保持在合理范围内，避免负荷降低引起烟气流速下降导致的积灰。
49.当机组负荷在30％-50％之间时，入口左侧导流板9、入口右侧导流板7、出口左侧导流板10、出口右侧导流板8的百叶窗全部关闭，同时入口左侧挡板门13、入口右侧挡板门11、出口左侧挡板门14和出口右侧挡板门12全部关闭，此时烟气均匀流过换热模块1的2个通道，此时热管低温省煤器有效换热面积被调节为换热模块1面积的50％，可确保流经换热模块1的烟气流速保持在合理范围内，避免负荷降低引起烟气流速下降导致的积灰。
50.入口大小头3底部设置的灰斗17可及时将大小头内部积灰收集至仓泵18，最后通过输灰管道19送至灰场。
51.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。