[發明專利]用于確定鍋爐煙氣工程酸露點的裝置

有效

• 申請號: 201310298139.4
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103383365A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 史月濤;孫奉仲;李飛;馬磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及能源與動力工程領域，尤其是一種用于在鍋爐尾部煙氣余熱利用中確定換熱器的換熱性能突變臨界溫度（工程酸露點）的裝置。?

背景技術

在鍋爐的各項損失中，排煙損失是最大的一項，試驗表明，排煙溫度每升高10～20℃，鍋爐熱效率降低約0.6%～1%，相應多耗煤2～3g／KWh,因此充分利用鍋爐煙氣余熱，盡量降低排煙溫度對于節能減排具有重要的實際意義。?

然而，隨著鍋爐煙道尾部煙氣余熱的利用，排煙溫度會變得較低。隨著煙氣溫度的逐漸降低，煙氣中硫酸蒸汽和水蒸汽結露，引起換熱器壁附著越來越多的濕灰，換熱器換熱性能逐漸變差。試驗證明，存在由于壁面溫度過低而造成換熱性能顯著變化的溫度臨界點，該溫度點低于理論計算的煙氣酸露點，簡稱工程酸露點。準確測量工程酸露點，在工程實踐中具有重要的現實意義，能夠在保證換熱器可靠的前提下，確定煙氣排煙余熱利用的最大限度，指導余熱利用設備的設計。?

由于煙氣中的酸和水結露與積灰耦合協同作用形成濕灰是造成換熱器換熱效率下降的重要原因，目前的研究主要集中在露點的計算和實驗方法上。?

《煙氣酸露點計算方法比較和分析》（鍋爐技術,2009）比較分析了國內外常用的煙氣酸露點計算方法，然而，這些計算方法得出的結果相差懸殊，偏差最大達到二、三十攝氏度，對工程實踐的指導意義不大。?

同時，雖然現在已經研制出各種露點測試儀器，參考:瑞特薩瑪，小型化濕度傳感器的最新進展-轉導技術綜述，傳感器與執行器A：物理過程，2002.96(2–3):p.196-210（Rittersma,Z.M.,Recent?achievements?in?miniaturised?humidity?sensors—a?review?of?transduction?techniques.Sensors?and?Actuators?A:Physical,2002.96(2–3):p.196-210），但是由于換熱器所處的鍋爐煙道環境復雜，特別是受灰的影響嚴重，現有露點測試儀器很難直接應用到煙道環境，即使能夠得到結果，測量結果也不可避免的受到煙道中灰的影響而不準確。?

為了準確獲得煙氣中的酸露點和水露點，國內很多專家也進行了研究。《煙氣酸露點的可視性試驗研究》（熱力發電,2011）提出了一種可視試驗方法，將鍋爐煙氣直接引入透明的試驗段，直觀觀察煙氣在換熱器管壁的結露情況。該方法雖然觀察較為直觀，但是由于需要改變煙氣所處的環境，風速和壓強都會發生變化，煙氣在試驗段中的結露?特性和其在煙道中的結露特性未必一致，同時，采用肉眼觀察的方法，在多灰環境中也很難精確觀察到水管壁上的結露情況。?

《圖像式露點測量儀器的功能開發》（分析測試技術與儀器,2000）提出了一種采用傳感器對鏡面結露情況進行探測的煙氣露點測量儀器，該儀器也存在測量環境與煙道環境不同的問題。而且，在實際運行的鍋爐煙道中開口并連接測試設備在操作上存在困難，這些測量方法不適宜工程中現場應用。?

基于上述原因，由于鍋爐煙氣中灰含量大，傳統的露點測試方法難以精確獲得露點，而且鍋爐煙道內溫度高、封閉性強，難以直接進行觀察，所以目前還沒有很好的確定換熱器的換熱性能突變臨界溫度（工程酸露點）的方法和裝置，工程設計中仍然主要根據經驗來進行設計。這既不利于余熱的煙氣充分利用，又可能帶來安全隱患。?

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種用于確定鍋爐煙氣工程酸露點的裝置，其不需要測量露點，而是通過計算和觀察換熱系數來獲得換熱器的換熱性能突變臨界溫度（工程酸露點），從而克服了以往需要測量露點而帶來的結果受到煙氣中灰的影響的缺陷。?

在長期的工程實踐和研究工作中，申請人發現伴隨煙氣結露現象的出現，換熱器換熱系數會發生突變。分析其原因，當換熱器工作在較高溫度時，鍋爐煙道內的H₂O和H₂SO₄以蒸汽形式存在，固體顆粒以干灰的形式附著在換熱器壁上，此時，灰的沉積對換熱器的換熱效率影響不大。當煙氣溫度低于一定溫度（硫酸露點）時，H₂SO₄蒸汽開始結露析出并附著在換熱器壁面上，當溫度進一步降低，達到水露點時，H₂O蒸汽開始析出。在硫酸、水和灰的共同作用下，換熱器壁面上會形成濕灰層，嚴重影響換熱器的換熱效率。?

基于上述理論分析，本發明采用下述技術方案：?