用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器及过热蒸汽加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过热器及过热蒸汽加热方法，特别是用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器及过热蒸汽加热方法。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，随着人民生活水平提高，产生的垃圾量也日益增多，不少大城市已经形成被垃圾包围的困局，垃圾的处理和处置问题已摆在我们面前。而焚烧发电是处理城市生活垃圾最有效的办法，不仅可达到最大程度减容的目的，而且烟气经过处理后也可以达到国家规定的环保标准，不致引起二次污染，垃圾焚烧释放出来的热能还能够加以利用，减少煤炭的使用量，减少碳排放。垃圾焚烧发电是一种绿色环保能源的来源途径。
[0003]生活垃圾中含有大量的氯元素，同时还含有相当数量的K、Na、S等元素，它们的焚烧产物具有很强的腐蚀性。垃圾焚烧过程中的高温腐蚀主要发生在过热器区域，主要由燃料中的氯元素引发。氯元素在整个化学反应链中扮演着催化剂的角色。在垃圾焚烧锅炉中，金属管壁只要存在粘污物，其中就含有氯元素，而氯元素引起的高温腐蚀与受热面金属壁温之间存在紧密关联，如图1所示，随着金属壁温的增加，金属的腐蚀速度也加快，且受热面金属壁温处于400-700°C温度区域时高温腐蚀速度最快，呈几何级增长；管壁光滑的情况下即使金属壁温很高腐蚀速度也非常慢。垃圾焚烧的生成物中存在着许多低熔点物质，他们具有较强的粘污特性，所以随烟气流动过程中粘附在受热面金属管壁上是必然结果。而目前垃圾焚烧炉高温段过热器内蒸汽温度一般为400°C左右，受热管子金属壁温容易处于腐蚀区，过热器管子金属外壁温度可按下式计算:
tcn=t+ A t+β X qnax X [ δ / λ / ( β +1) +1/α 2]
式中
t_所求区段中在管内流动的介质平均温度，°C;
At-热负荷最大的管子中，介质温度超过平均温度之值，V ； β-管子外径与内径之比；
q_-热负荷最大的管子，吸热量最大处的热负荷，kcal/m2.h ;
管壁厚度，m; λ -管壁金属的导热系数，kcal/m2.h.°C ;
α2-管壁对受热介质的放热系数，kcal/m2 *h.°C。α 2随蒸汽流速的增大而增大。
[0004]由上式可知，对金属壁温影响最大、起决定作用的是介质温度、流速等。
[0005]目前常规的过热器图2、图3所示，包括进口混合器7、出口混合器8及并联在进口混合器7与出口混合器8之间的数根蛇形管9，蛇形管9受烟气加热的同时加热管内的过热蒸汽；使用时，过热蒸汽由进口混合器7通入，经烟道中的数根蛇形管9加热后由出口混合器8排出；该结构对过热蒸汽采用一次性加热到位，由于每根蛇形管9内的管程较长，弯头多，不仅较难加工，其制造精度的误差也较大，特别是管内截面难以保证均匀，在加热过热蒸汽过程中，无法完全保证每根管子中蒸汽流量均等，流速均衡，因此部分蛇形管9由于蒸汽流速较低造成局部位置管壁温度高，由于管程较长，其蒸汽温度偏差会逐渐叠加，越积越大，造成受热面管局部金属温度较其他区域高，且偏差较大，促使该局部区域高温腐蚀加快，最终出现过热器爆管的现象，无法保证锅炉的长期稳定运行。
【发明内容】
[0006]针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器及过热蒸汽加热方法，它不仅便于制造，且其管程较短，可提高各段管中蒸汽流量及流速的均匀性，并使得各部管温趋于均衡，可防止管子温度过高引起加速腐蚀而爆管，利于锅炉的长期稳定运行。
[0007]为了达到上述目的，本发明的用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器，其特征在于:包括数个单元管组，每个单元管组均包括一个进口混合器、一个出口混合器及并联在进口混合器与出口混合器之间的数根U形过热管；数个单元管组依次排列，其中前一个单元管组的出口混合器与下一个单元管组的进口混合器通过数根并联的连接管相联；
适于上述用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器的过热蒸汽加热方法，其特征在于以下步骤:A)将过热蒸汽通入第一单元管组的进口混合器，再通过并联的数根U形过热管进入出口混合器，U形过热管置于烟道中、被烟气加热后再加热其内的过热蒸汽，过热蒸汽在出口混合器内混合后再通过连接管进入下一单元管组的进口混合器；B)过热蒸汽经过数次重复的加热和混合，每次加热和混合后温升一小段，直至由最末单元管组的出口混合器排出。
[0008]本发明通过数根并联的连接管将数个单元管组串联，蒸汽经上一个单元管组加热一小段后再进入下一个单元管组；每个单元管组内的过热管均为u形管，其管程较短、仅一个弯头，不仅便于制造，且管中过热蒸汽加热流程短，其管内截面的均匀性更高，并联多根管子使得流程阻力小，即使有阻力偏差，其数值也较小，在经过一段较短的吸热之后造成的温度偏差在其出口混合器内很快混合，混合以后蒸汽温度整体均衡，在单个单元管组中受热不均引起的热偏差得到纠正，避免了热偏差的累积，可提高各单元管组管中蒸汽流量及流速的均匀性，并使得各部管温趋于均衡，可防止管子局部温度过高引起加速腐蚀而爆管，利于锅炉的长期稳定运行。
[0009]作为一种优选，每个单元管组内的数根U形过热管的内径及管程均相同；可进一步提高U形过热管管温的均衡性。
[0010]综上所述，本发明不仅便于制造，且其管程较短，可提高各段管中蒸汽流量及流速的均匀性，并使得各部管温趋于均衡，可防止管子温度过高引起加速腐蚀而爆管，利于锅炉的长期稳定运行。
【附图说明】
[0011]图1为含氯烟气中过热器管壁温度与腐蚀速度的曲线图。
[0012]图2为现有过热器的主视图。
[0013]图3为图2的左视图。
[0014]图4为本发明用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器实施例的示意图。
[0015]图5为图4的左视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
[0017]如图4至图5所示，本发明用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器，包括四个单元管组1，每个单元管组均包括一个进口混合器2、一个出口混合器3及并联在进口混合器2与出口混合器3之间的数根U形过热管4，每个单元管组1内的数根U形过热管4的内径及管程均相同；四个单元管组1依次排列，其中前一个单元管组的出口混合器3与下一个单元管组的进口混2合器通过数根并联的连接管5相联；
适于上述用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器的过热蒸汽加热方法，以下步骤:A)将过热蒸汽通入第一单元管组1的进口混合器2，再通过并联的数根U形过热管4进入出口混合器3，U形过热管4置于烟道中、被烟气加热后再加热其内的过热蒸汽，过热蒸汽在出口混合器3内混合后再通过连接管5进入下一单元管组的进口混合器2 ;B)过热蒸汽经过数次重复的加热和混合，每次加热和混合后温升一小段，如10-20°C，直至由最末单元管组的出口混合器排出。
[0018]本发明通过数根并联的连接管5将数个单元管组1串联，蒸汽经上一个单元管组加热温升一小段后再进入下一个单元管组；每个单元管组1内的过热管4均为U形管，其管程较短、仅一个弯头，不仅便于制造，且管中过热蒸汽加热流程短，其管内截面介质流动的均匀性更高，并联多根U形过热管4使得流程阻力小，即使有阻力偏差，其数值也较小，在经过一段较短的吸热之后造成的温度偏差在其出口混合器3内很快混合，混合以后蒸汽温度整体均衡，在单个单元管组1中受热不均引起的热偏差得到纠正，避免了热偏差的累积，可提高各单元管组管中蒸汽流量及流速的均匀性，并使得各部管温趋于均衡，可防止管子局部温度过高引起加速腐蚀而爆管，利于锅炉的长期稳定运行。
【主权项】
1.一种用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器，其特征在于:包括数个单元管组，每个单元管组均包括一个进口混合器、一个出口混合器及并联在进口混合器与出口混合器之间的数根U形过热管；数个单元管组依次排列，其中前一个单元管组的出口混合器与下一个单元管组的进口混合器通过数根并联的连接管相联。2.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器，其特征在于:每个单元管组内的数根U形过热管的内径及管程均相同。3.适于如权利要求1所述用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器的过热蒸汽加热方法，其特征在于以下步骤:A)将过热蒸汽通入第一单元管组的进口混合器，再通过并联的数根U形过热管进入出口混合器，U形过热管置于烟道中、被烟气加热后再加热其内的过热蒸汽，过热蒸汽在出口混合器内混合后再通过连接管进入下一单元管组的进口混合器；B)过热蒸汽经过数次重复的加热和混合，每次加热和混合后温升一小段，直至由最末单元管组的出口混合器排出。
【专利摘要】本发明公开了一种用于垃圾焚烧锅炉的均温过热器及过热蒸汽加热方法，均温过热器包括数个单元管组，每个单元管组均包括一个进口混合器、一个出口混合器及并联在进口混合器与出口混合器之间的数根U形过热管；数个单元管组依次排列，其中前一个单元管组的出口混合器与下一个单元管组的进口混合器通过数根并联的连接管相联。本发明不仅便于制造，且其管程较短，可提高各段管中蒸汽流量及流速的均匀性，并使得各部管温趋于均衡，可防止管子温度过高引起加速腐蚀而爆管，利于锅炉的长期稳定运行。
【IPC分类】F22G3/00, F23G5/44, F22G1/00
【公开号】CN105299618
【申请号】CN201510833953
【发明人】蔡文钢, 陈金火, 郝小波, 龚俊, 周晓
【申请人】华西能源工业股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月26日