专利名称：锅炉及其空气预热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种用于锅炉的空气预热系统。此外，本实用新型还涉及ー种包括上述空气预热系统的锅炉。
技术背景电厂排烟造成的热损失是锅炉热损失的主要部分，为了提高锅炉的热效率，一般都设置有空气预热器对排出的烟气进行再次利用，将进入锅炉前的空气预热到一定的温度，以提高锅炉的热交换性能。目前，大型机组的设计排烟温度一般在120°-130° C，实际上电厂运行时普遍存在排烟温度高于设计值的现象，省煤器出口进入空气预热器的烟气温度偏高，造成较高的热量损失。从理论上说，排烟温度每较低10° -15° C，锅炉效率便能提高1%左右，目前主要通过增大空气预热器的传热面积来降低排烟温度，提高锅炉的热交換性能，降低能量损失；但是降低排烟温度有一定的限制，一方面当排烟温度比较低时，在具有较大传热面积的空气预热器的作用下，使得烟气的温度进ー步降低，烟气与空气的温差也随之降低，即使空气预热器的传热面积增加很多，烟气与空气之间的热量传输相对较少，使烟气的温降减小 ’另一方面，当排烟温度较低时，空气预热器的管壁温度有可能会低于烟气露点，导致管壁发生低温腐蚀，降低了空气预热器的使用寿命，在空气预热器使用一至两年便要更换一次，如果腐蚀严重的话，甚至工作半年便要更换一次，严重降低了锅炉效率，且增加了维护成本。为此，可以考虑新型的空气预热系统替代传统的增加空气预热器的传热面积的方法来降低锅炉的排烟温度和热损失，以提高锅炉热效率。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于锅炉的空气预热系统，该空气预热系统可以显著降低排烟温度，提高锅炉热效率。本实用新型的另一目的是提供ー种包括上述空气预热系统的锅炉。为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于锅炉的空气预热系统，包括具有烟气出口和空气入口的空气预热器，所述空气预热系统还包括内部安装有重力热管的热管换热器，所述重力热管中充有易汽化的液体，所述热管换热器的内腔被隔板分成烟气通道和位于所述烟气通道上方的空气通道，所述烟气通道和所述空气通道分别与所述空气预热器的烟气出口和空气入口连接。优选地，所述翅片热管为翅片式重力热管。优选地，所述重力翅片热管中的液体中包含有金刚砂。优选地，所述热管为碳钢热管，并在液体中加入缓蚀剂。优选地，所述壳体的外部包裹有矿物棉。优选地，所述空气预热系统进一歩包括送风机，所述送风机向所述热管换热器输送空气。在锅炉作业时，由所述锅炉排出的高温烟气首先进入所述空气预热器，将流经所述空气预热器的空气加热；温度经第一次降低后的烟气再进入与所述空气预热器连接的所述热管换热器的烟气通道中，将所述重力热管中的液体加热并使之汽化，在这个过程中烟气释放热量，而经过第二次温降的烟气经所述烟气通道排入大气中；高温蒸汽向重力热管的上方流动，由于所述重力热管上方的管壳的温度相对较低，使管内的蒸汽释放热量凝结成液滴，同时将位于所述烟气通道上方流经所述空气通道的空气加热，此后液滴沿管壁下流，重新被进入所述烟气通道的高温烟气加热汽化，进入下ー个加热循环；在所述热管换热器中被加热的空气进入所述空气预热器，继续被流经所述空气预热器的高温烟气二次加热。本实用新型所提供的空气预热系统利用所述重力热管实现了烟气对空气的二次预热，加热效率相对较高，可显著降低排烟温度，提高锅炉热效率。
图I为本实用新型所提供的空气预热系统ー种具体实施方式
中的工作原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种用于锅炉的空气预热系统，该空气预热系统可以显著降低排烟温度，提高锅炉热效率。本实用新型的另ー核心是提供一种包括上述空气预热系统的锅炉。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进ー步的详细说明。请參考图1，图I为本实用新型所提供的空气预热系统ー种具体实施方式
中的エ作原理示意图。本实用新型所提供的空气预热系统包括设置有烟气出口和空气入口的空气预热器1，锅炉作业时产生的高温烟气由空气预热器I的烟气出口排出，在空气预热器I的烟气出ロ连接有热管换热器2，热管换热器2包括壳体203，在壳体203内部设置有均匀分布的重力热管201，在重力热管201中充有液体，该液体在高温下易于汽化，具体的可以为水或其他易汽化的液体；热管换热器2的内部流道被隔板202分为烟气通道和空气通道，且烟气通道位于空气通道的下方，同时，烟气通道与空气预热器I的烟气出ロ连接，而空气通道与空气预热器I的空气入口连接。为了更快的输送空气，本实用新型所提供的空气预热系统进一歩包括送风机3，该送风机3可以设置在热管换热器2周围，其空气出ロ直对热管换热器2的空气通道，向热管换热器2输送空气，空气经空气通道进入空气预热器I。为了减少壳体203与外界空气的散热造成的热量损失，在壳体203的外部可以包裹有矿物棉作为保温材料，提闻热效率。重力热管201在热管换热器2内部可以采用翅片式安装，在烟气通道和空气通道都安装有肋片，有利于扩大重力热管的传热面积并降低气体流动过程中受到的阻力，同吋，采用翅片式安装可以节省重力热管所占的空间，増大流通通道的气体流量，増大烟气的温降。为了降低制造成本，重力热管201可以采用碳钢热管，但是碳钢与液体之间可能存在不相容的问题，尤其是碳钢与水之间，因此可以事先将碳钢热管进行蒸汽预钝化处理，还可以在液体中加入缓蚀剂，以降低液体与碳钢之间电化学反应，提高碳钢热管的使用寿命O在重力热管201中的液体中还可以加入金刚砂颗粒，这样重力热管201中的エ质具有三种形式固体、液体、气体；众所周知，固体材料的导 热系数大约比液体的导热系数大两个数量级，在液体中加入金刚砂后，通过金刚砂之间的相互碰撞能够显著提高热管中エ质的导热系数，从而提高传热效率。但是，对金刚砂的大小有一定的要求，金刚砂不能太大，否则容易沉淀，无法形成稳定的悬浮液系统；同时，金刚砂也不能太小，否则会増大加工成本，难以推广应用。一般而H，在不会大幅度提闻制造成本的基础上，为了能够使热管中的エ质具有稳定的悬浮性，要求金刚砂的粒径的范围为8-10μπι，其总质量占总エ质的质量分数为5%左右。在锅炉作业时，经由锅炉排烟ロ排出的高温烟气首先进入空气预热器1，在空气预热器I中将流经的空气加热，烟气的温度得到了一定程度的降低；第一次温降的烟气经空气预热器I的烟气出ロ进入热管换热器2的烟气通道，烟气与重力热管201和重力热管201中的液体之间具有较大的温差，因此，烟气释放热量，热量由烟气传送至管壁和液体中，液体的温度升高到一定程度后发生汽化，而经过第二次温降的烟气由热管换热器2的烟气通道进入锅炉的畑 排入大气中；在液体受热汽化后，管内上下出现较大压カ差，在压カ差的作用下高温蒸汽向上流动，具有较高温度的蒸汽与流经热管换热器2的空气通道的空气之间具有较大的温差，热量由蒸汽向空气传输；得到一定程度的升温后的空气经热管换热器2进入空气预热器I，继续被流经空气预热器I的高温烟气进行第二次加热；释放热量的蒸汽凝结形成液滴，重新流回重力热管的底部，再次被流经烟气通道的高温烟气加热汽化，继而进入下一个加热循环。本实用新型所提供的空气预热系统实现了烟气的二次利用和空气的二次加热，充分利用了烟气的余热，且热管换热器的传热效率相对较高，可显著降低排烟温度，充分利用烟气余热，提高锅炉热效率，同吋，该空气预热系统所占空间小，重量轻，架构简単，制造成本低，易于推广应用。除了上述空气预热系统，本实用新型还提供一种包括上述空气预热系统的锅炉，锅炉的省煤器与上述空气预热系统连接，该锅炉的其他各部分的结构请參考现有技术，本文不再赘述。以上对本实用新型所提供的空气预热系统以及包括该空气预热系统的锅炉进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种用于锅炉的空气预热系统，包括具有烟气出口和空气入口的空气预热器，其特征在于，所述空气预热系统还包括内部安装有重力热管的热管换热器，所述重力热管中充有易汽化的液体，所述热管换热器的内腔被隔板分成烟气通道和位于所述烟气通道上方的空气通道，所述烟气通道和所述空气通道分别与所述空气预热器的烟气出口和空气入口连接。
2.根据权利要求I所述的空气预热系统，其特征在于，所述重力热管为翅片式重力热管。
3.根据权利要求2所述的空气预热系统，其特征在干，所述翅片式重力热管中的液体中包含有金刚砂。
4.根据权利要求I所述的空气预热系统，其特征在于，所述热管为碳钢热管，并在所述液体中加入缓蚀剂。
5.根据权利要求I所述的空气预热系统，其特征在于，所述壳体的外部包裹有矿物棉。
6.根据权利要求I所述的空气预热系统，其特征在于，所述空气预热系统进一歩包括送风机，所述送风机向所述热管换热器输送空气。
7.一种锅炉，包括省煤器，其特征在于，所述省煤器连接有如权利要求I至6任意ー项所述的空气预热系统。
专利摘要本实用新型公开了一种用于锅炉的空气预热系统，包括具有烟气出口和空气入口的空气预热器，所述空气预热系统还包括内部安装有重力热管的热管换热器，所述重力热管中充有易汽化的液体，所述热管换热器的内腔被隔板分成烟气通道和位于所述烟气通道上方的空气通道，所述烟气通道和所述空气通道分别与所述空气预热器的烟气出口和空气入口连接。在高温烟气进入热管换热器的烟气通道时，管内的液体汽化向上流动，进而加热流经空气通道的空气。本实用新型所提供的空气预热系统充分利用了烟气余热，显著降低了排烟温度，提高了锅炉热效率。此外，本实用新型还公开了一种包括上述空气预热系统的锅炉。
文档编号F23L15/00GK202630104SQ20122028860
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者向文国, 黄进, 黄绍新 申请人:黄绍新