高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，包括烟道、加热装置、给料装置、颗粒回收系统、离心引风机、保温系统和数据采集系统，烟道包括加速段和试验段。给料装置控制给料速度；加速段由充分长直管道构成，同时设置加热装置；试验段由可拆卸顺排管式换热器构成，外接恒温水浴设备；颗粒回收系统设置布袋除尘器，后接可变频高压离心引风机作为动力；数据采集系统设置浓度表、差压表、热电阻、流速表和数据采集设备。本发明专利技术可以模拟锅炉尾部烟道高灰低温的环境特点，通过改变气固两相流流速、颗粒浓度、颗粒硬度来加速换热器冲蚀磨损现象，从而在较短时间内研究高灰低温烟气下中间介质管式换热器的冲蚀磨损问题。

Accelerated erosion and wear test device of intermediate medium tube heat exchanger under high ash and low temperature flue gas

【技术实现步骤摘要】
高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置
本专利技术涉及一种高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，属于余热利用领域。
技术介绍
近年来，国家对环保的要求不断提高，火电厂烟气排放标准日益严格，燃煤电厂大气污染物的超低排放技术的研究及其应用得到快速发展。相关研究表明，采用中间介质换热器(MGGH)技术具有提高脱硫系统效率等优点，甚至可以实现烟气零泄漏。在相关环保政策的推动下，MGGH技术已经成为被燃煤电厂广泛考虑的实现电厂大气污染超低排放目标的一项热点技术。在实际应用中，脱硫装置的最佳工作温度往往低于其所在烟道位置的烟气温度；另一方面，为避免低温腐蚀，锅炉尾部烟道内的烟气温度不宜过低。这就需要在脱硫装置之前和之后增设MGGH来冷却和再热烟气，提高脱硫效率，避免低温腐蚀，减少污染物排放。然而锅炉烟道中脱硫装置一般布置在除尘器之前，因此未经除尘器除尘的烟气具有较高的颗粒浓度，使MGGH容易出现磨损、腐蚀、积灰、堵塞等现象，其中烟气冷却段的冲蚀磨损问题尤为严重。这些都直接影响了MGGH的换热效果和使用寿命，进而影响电厂脱硫设备的效率。因此，研究烟气冷却段MGGH高灰低温环境下的冲蚀磨损机理及强化传热技术是解决上述问题的关键。完全模拟MGGH换热器真实环境下的冲蚀磨损现象具有较高的时间成本，需要试验装置连续运转数天甚至数月才可以观察到明显现象，而这在试验室条件下几乎是不可行的；另一方面，锅炉现场实地开展试验进行研究是极其不方便且很难保障安全性的。国内已经开展的研究冲蚀磨损的试验大多是针对某一特定材料，研究其在特定颗粒材料、特定颗粒冲角、特定流速等变量影响下的冲蚀磨损特性，但这不能将传热性能、烟气环境等研究内容和可变因素考虑在内，其研究结果不能反映实际应用场景下的冲蚀磨损机理和实际性能。因此，通过合理设计与创新，专利技术并建立一套可以试验室条件下进行，模拟实际环境下中间介质换热器的加速冲蚀磨损试验装置是十分必要的。综上所述，建立高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，研究MGGH在特定环境下的冲蚀磨损机理及强化换热技术，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种在试验室条件下可行的，可以模拟高灰低温烟气环境的，半封闭式的，流道方向可变的，冷热态两用的，具有高加速比的，中间介质管式换热器冲蚀磨损试验装置。利用该试验装置，可以通过改变气固两相流流速、颗粒浓度和颗粒硬度等参数来加速管式换热器表面冲蚀磨损现象，同时半封闭式的流程设计可以回收再利用固体颗粒，从而在较短时间内方便、有效地研究高灰低温烟气环境下中间介质管式换热器的冲蚀磨损机理。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：本专利技术提供了一种高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，其特征在于包括烟道、加热装置、给料装置、颗粒回收系统、离心引风机、保温系统和数据采集系统；所述的烟道包括顺次相连的加速段和试验段，加速段入口为进气口，所述的加速段由若干长直管道串联构成，加速段的前端沿烟气流向顺次设有所述加热装置和给料装置，所述给料装置用于向烟道内输送固体颗粒；所述的试验段内设有顺排管式换热器，换热器的管束朝向与所处烟道的轴线垂直；换热器外接恒温水浴；颗粒回收系统为布袋除尘器，试验段烟气出口与布袋除尘器相连，布袋除尘器后接离心引风机，离心引风机的出口为出气口；所述保温系统用于烟道的保温；所述数据采集系统包括数据采集设备和与数据采集设备分别相连的浓度表、差压表、热电阻、流速表；浓度表和流速表布置在加速段的中段，分别用来监测气固两相流流速和固体颗粒浓度；差压表布置在试验段用于表征顺排管式换热器部分烟道的压损；试验段还布置有用于测量MGGH烟气侧进出口温度的热电阻；顺排管式换热器每根管道的进出口各布置有热电阻用于测量MGGH中间介质侧进出口温度；数据采集设备对采集数据进行收集和存储。作为本专利技术的优选方案，所述的试验段包括第一入口支路、第二入口支路、第一出口支路、第二出口支路和换热段；其中换热段为竖直管段；所述的第一入口支路、第二入口支路的一端均分别与加速段出口相连，第一入口支路的另一端与换热段的上端相连，第二入口支路的另一端与换热段的下端相连；第一出口支路、第二出口支路的一端均与布袋除尘器的入口通过同一管道相连，第一出口支路的另一端与换热段的下端相连，第二出口支路的另一端与换热段的上端相连；所述的第一入口支路、第二入口支路、第一出口支路、第二出口支路内均设有可开闭的阀门，所述的可开闭的阀门组成流动调节系统。所述流动调节系统具体包括设置在第一入口支路上的第一可开闭阀门、设置在第二入口支路的第三可开闭阀门、设置在第一出口支路的第二可开闭阀门、设置在第二出口支路的第四可开闭阀门。通过对上述阀门的开闭组合，即可使烟气由下至上通过换热段，也可使烟气由上至下通过换热段。作为本专利技术的优选方案，所述的用于表征顺排管式换热器部分烟道的压损的差压表布置在换热段的两端；用于测量MGGH烟气侧进出口温度的热电阻布置在换热段的两端。作为本专利技术的优选方案，所述的加热装置由若干电加热棒组成，其加热功率可调。作为本专利技术的优选方案，所述的给料装置包括给料漏斗和可变频螺旋给料机；可变频螺旋给料机的入口处设置给料漏斗，出口与加速段管壁相通。作为本专利技术的优选方案，所述的保温系统由石棉材料构成，石棉材料包裹在整个烟道的外部。作为本专利技术的优选方案，离心引风机为可变频高压离心风机。可变频螺旋给料机控制固体颗粒的给料速度，进而控制烟道内固体颗粒的浓度。加速段由若干充分长直管道构成，确保所选用固体颗粒可以被加速到与气流相同的速度，并在流道截面内均匀分布；在加速段的前端设置高功率的加热装置，可以将快速通过的气固两相流加热到实际烟气温度；同时，通过选取投入使用的加热棒数量，调节加热装置提供的功率，进而满足不同的加热需求。布袋除尘器后接可变频高压离心引风机作为动力源，提供烟道的负压，防止烟气泄露，确保给料装置可以顺利进料，同时布袋除尘器也为引风机的正常使用提供了安全保障。本专利技术的有益效果是：(1)采用可变频高压离心风机，高功率加热设备，合理设计流道，可以模拟中间介质管式换热器高灰低温烟气环境下的现实情况，通过改变气固两相流流速、颗粒浓度、颗粒硬度，提供足够的冲蚀磨损加速比，进而试验室条件下和较短时间内研究其冲蚀磨损机理。(2)加速段设置的加热装置具有可分离功能，可以进行冷态试验和热态试验，进而可以达到同时研究MGGH在特定环境下的冲蚀磨损机理及强化换热技术的目的。(3)通过阀门的控制可以实现试验段工质流动方向的改变，可以研究自上而下和自下而上两个方向的冲蚀磨损问题，增加可以实现的试验工况。(4)半封闭式的流道设计为气体气流提供开式循环，为固体颗粒提供了闭式循环，达到回收流道内的固体颗粒并实现其重复循环利用的目的。(5)引风机的设置可以提供装置的整体负压，从而达到防止流道内颗粒的泄露，并便于给料段进料的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，其特征在于包括烟道、加热装置、给料装置、颗粒回收系统、离心引风机、保温系统和数据采集系统；所述的烟道包括顺次相连的加速段和试验段，加速段入口为进气口(1)，所述的加速段由若干长直管道串联构成，加速段的前端沿烟气流向顺次设有所述加热装置(2)和给料装置，所述给料装置用于向烟道内输送固体颗粒；/n所述的试验段内设有顺排管式换热器(8)，换热器(8)的管束朝向与所处烟道的轴线垂直；换热器(8)外接恒温水浴(9)；/n颗粒回收系统为布袋除尘器(12)，试验段烟气出口与布袋除尘器(12)相连，布袋除尘器(12)后接离心引风机(13)，离心引风机(13)的出口为出气口(14)；所述保温系统用于烟道的保温；/n所述数据采集系统包括数据采集设备和与数据采集设备分别相连的浓度表(7)、差压表(11)、热电阻(10)、流速表(6)；浓度表(7)和流速表(6)布置在加速段的中段，分别用来监测气固两相流流速和固体颗粒浓度；差压表(11)布置在试验段用于表征顺排管式换热器(8)部分烟道的压损；试验段还布置有用于测量MGGH烟气侧进出口温度的热电阻(10)；顺排管式换热器(8)每根管道的进出口各布置有热电阻(10)用于测量MGGH中间介质侧进出口温度；数据采集设备对采集数据进行收集和存储。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，其特征在于包括烟道、加热装置、给料装置、颗粒回收系统、离心引风机、保温系统和数据采集系统；所述的烟道包括顺次相连的加速段和试验段，加速段入口为进气口(1)，所述的加速段由若干长直管道串联构成，加速段的前端沿烟气流向顺次设有所述加热装置(2)和给料装置，所述给料装置用于向烟道内输送固体颗粒；
所述的试验段内设有顺排管式换热器(8)，换热器(8)的管束朝向与所处烟道的轴线垂直；换热器(8)外接恒温水浴(9)；
颗粒回收系统为布袋除尘器(12)，试验段烟气出口与布袋除尘器(12)相连，布袋除尘器(12)后接离心引风机(13)，离心引风机(13)的出口为出气口(14)；所述保温系统用于烟道的保温；
所述数据采集系统包括数据采集设备和与数据采集设备分别相连的浓度表(7)、差压表(11)、热电阻(10)、流速表(6)；浓度表(7)和流速表(6)布置在加速段的中段，分别用来监测气固两相流流速和固体颗粒浓度；差压表(11)布置在试验段用于表征顺排管式换热器(8)部分烟道的压损；试验段还布置有用于测量MGGH烟气侧进出口温度的热电阻(10)；顺排管式换热器(8)每根管道的进出口各布置有热电阻(10)用于测量MGGH中间介质侧进出口温度；数据采集设备对采集数据进行收集和存储。


2.根据权利要求1所述的高灰低温烟气下中间介质管式换热器加速冲蚀磨损试验装置，其特征在于所述的试验段包括第一入口支路(19)、第二入口支路(21)、第一出口支路(20)、第二出口支路(22)和换热段(23)；其中换热段(23)为竖直管段；所述的第一入口支路(19)、第二入口支路(22)的一端均分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：周豪，孙志坚，黄凯，俞自涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33