CN104655549A - 电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，包括实验平台、烟气实验管路、皮托管测速仪、降温系统、加热系统、引风机、测量及采集系统以及控制系统，所述烟气实验管路的进口端与出口端同锅炉空预器后烟道相连通，皮托管测速仪设置在烟气实验管路的进口端，烟气实验管路上按照烟气流动方向依次设置有相串联的高温第一换热器、高温第二换热器、低温换热器以及实验段换热器，所述的降温系统用于对流经的烟气降温，并使得实验段换热器内的烟气降至70℃的低温酸露点腐蚀实验温度。该实验装置为解决锅炉烟气低温省煤器的低温腐蚀问题及新型耐腐蚀材料的推广应用提供理论依据与技术支持。

Description

电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置

技术领域

本发明涉及电力系统电站锅炉烟气低温腐蚀领域，具体是指电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置。

背景技术

鉴于“十二五”期间国家明确提出“要在余热余压资源丰富行业全面推广余热余压回收利用技术，推进低品质热源的回收利用，形成能源的梯级综合利用。”而目前制约电站锅炉烟气低温余热利用的关键是金属材料的酸露点腐蚀问题，如果这个问题无法解决，那么烟气余热的深度利用就难以实现。电站锅炉烟气深度余热利用过程中的低温酸露点腐蚀问题是一个复杂的物理化学过程，需综合应用化学、材料、传热传质等多学科知识，进行多学科交叉研究。目前，国内外均未彻底解决低温腐蚀机理问题，常规的减轻低温腐蚀措施通常成本高、加工难度大、影响传热性能，有些则只能减缓但难以彻底解决低温腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的是提供电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，该实验装置为解决锅炉低温省煤器的低温腐蚀问题及新型耐腐蚀材料的推广应用提供理论依据与技术支持。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀测试用的实验装置，其特征在于：该实验装置包括实验平台、烟气实验管路、皮托管测速仪、降温系统、加热系统、引风机、测量及采集系统以及控制系统，所述烟气实验管路的进口端与出口端同锅炉空预器后烟道相连通，皮托管测速仪设置在烟气实验管路的进口端，烟气实验管路上按照烟气流动方向依次设置有相串联的高温第一换热器、高温第二换热器、低温换热器以及实验段换热器，所述高温第一换热器、高温第二换热器、低温换热器以及所处的管路构成了降温整流段，所述的加热系统设置在烟气实验管路位于实验段换热器与锅炉烟道之间的管段上，所述的降温系统包括高温降温单元以及低温降温单元，所述的高温降温单元分别与高温第一换热器、高温第二换热器相连接，用于对流经高温第一换热器、高温第二换热器的烟气降温，所述的低温降温单元分别与低温换热器以及实验段换热器相连接，用于对流经低温换热器以及实验段换热器的烟气降温，使得实验段换热器内的烟气降至70℃的低温酸露点腐蚀实验温度，对实验段换热器的管道材料进行低温酸露点腐蚀性进行测试，所述引风机位于烟气实验管路的出口端，所述加热系统将流经实验段换热器后的烟气加热到指定温度后，由引风机引入送入锅炉烟道。

本发明的实验装置，可以深入探究锅炉尾部烟气低温腐蚀的形成及影响条件，测试在不同烟气条件下材料的耐腐蚀特性，为低温余热利用及低温耐腐蚀研究建立研究基础。

本发明中，所述的高温第一换热器、高温第二换热器均具有换热管以及可拆卸式的壳体，方便清灰和检查，高温第一换热器、高温第二换热器均为烟气走壳程、水走管程的管壳式换热器，所述的高温降温单元采用风冷式降温单元，所述的风冷式降温单元包括水箱、风冷盘管和吹风机，所述水箱具有两个进水口和两个出水口，其中的一个出水口和一个进水口通过冷却管路相连通，所述的风冷盘管设置在所述冷却管路中，为所述冷却管路的一段管段，所述的吹风机正对风冷盘管，吹出的风用于给风冷盘管降温，冷却管路上还设置有水泵，水箱的另一个进水口分别与高温第一换热器、高温第二换热器中换热管的出口管口相连通，水箱的另一个出水口连接有降温总管路，所述降温总管路中也设置有水泵，所述降温总管路在靠近高温第一换热器、高温第二换热器时分成两路降温支管路，两路降温支管路分别与高温第一换热器、高温第二换热器中换热管的进口管口相连通。

本发明中的高温降温单元采用风冷盘管降温，保证水温恒定。

本发明中，所述高温第一换热器、高温第二换热器中的换热管均为翅片管，增强换热效果。

本发明中，所述的低温换热器、实验段换热器，均具有换热管以及可拆卸式的壳体，方便清灰和检查，低温换热器、实验段换热器均为烟气走壳程、水走管程的管壳式换热器，所述的低温降温单元采用水冷式降温单元，所述的水冷式降温单元包括水冷机，所述水冷机具有两个进水口和一个出水口，该出水口连接有出水总管路，所述出水总管路中设置有水泵，所述出水总管路在靠近低温换热器、实验段换热器时分成两路出口支管路，两路出口支管路分别与低温换热器、实验段换热器中换热管的进口管口相连通，所述水冷机的两个进水口分别与低温换热器、实验段换热器中换热管的出口管口相连通。

本发明中的低温降温单元采用水冷机降温，保证水温恒定。

本发明中，所述低温换热器、实验段换热器中的换热管均为翅片管，增强换热效果。

本发明中，所述的实验平台为水平设置的开口朝向锅炉烟道的U形框架，烟气实验管路为水平设置的与U形框架开口同向的U形管路，所述的烟气实验管路承托在所述的实验平台上。

本发明中，所述的实验装置还增设有与锅炉烟道呈并联状设置的加气混合器，该加气混合器内可盛装模拟实验用的各种气体，所述加气混合器的两端分别通过管路与所述烟气实验管路的进口端和出口端相连通，该加气混合器在实验装置不在锅炉烟道现场试验时，能够提供各种气体进行模拟实验。

本发明中，所述的加热系统为电加热系统，加热方式采用加热管或电阻丝加热流经的烟气。

本发明中，所述的测量及采集系统包括对应设置在各管路上的温度计、压力表、流速及流量传感器。

与现有技术相比，本发明能够解决燃用劣质煤时锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题，本发明所提供的实验装置不但能够直接与电站锅炉烟道连接用于实验，也可以模拟实际锅炉低温省煤器烟气流场，可以深入探究锅炉尾部烟气低温腐蚀的形成及影响条件，测试在不同烟气条件下材料的耐腐蚀特性，为低温余热利用及低温耐腐蚀研究建立研究基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置的整体结构框图；

图2是本发明电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置中部分结构的俯视图。

附图标记说明：

1、实验平台；2、烟气实验管路；2a、进口端；2b、出口端；

3、锅炉烟道；4、加气混合器；5、皮托管测速仪；6、高温第一换热器；

7、高温第二换热器；8、吹风机；9、风冷盘管；10、水箱；

11、冷却管路；12、降温总管路；13、水泵；14、水泵；

15、低温换热器；16、实验段换热器；17、水冷机；18、出水总管路；

19、水泵；20、加热系统；21、引风机

具体实施方式

如图1、图2所示的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，该实验装置包括实验平台1、烟气实验管路2、皮托管测速仪5、降温系统、加热系统20、引风机21、测量及采集系统以及控制系统，实验平台1为水平设置的开口朝向锅炉烟道3的U形框架，该实验平台1还具有移动支架，便于移动，烟气实验管路2为水平设置的与U形框架开口同向的U形管路，以保证实验烟气流场满足要求，烟气实验管路2承托在实验平台1上。

烟气实验管路2的进口端2a与出口端2b同锅炉烟道3相连通，具体是同锅炉空预器后烟道相连通，皮托管测速仪5设置在烟气实验管路2的进口端2a，烟气实验管路2上按照烟气流动方向依次设置有相串联的高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15以及实验段换热器16，高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15以及所处的管路构成了降温整流段，加热系统20设置在烟气实验管路2位于实验段换热器16与锅炉烟道3之间的管段上。

降温系统包括高温降温单元以及低温降温单元，高温降温单元分别与高温第一换热器6、高温第二换热器7相连接，用于对流经高温第一换热器6、高温第二换热器7的烟气降温，低温降温单元分别与低温换热器15以及实验段换热器16相连接，用于对流经低温换热器15以及实验段换热器16的烟气降温，使得实验段换热器16内的烟气降至70℃的低温酸露点腐蚀实验温度，对实验段换热器16的管道材料进行低温酸露点腐蚀性进行测试，引风机21位于烟气实验管路2的出口端2b，加热系统20将流经实验段换热器16后的烟气加热到指定温度后，由引风机21引入送入锅炉烟道3。

本实施例中，高温第一换热器6及其所处的管路为降温整流Ⅰ段，高温第二换热器7及其所处的管路为降温整流Ⅱ段，低温换热器15及其所处的管路为降温整流Ⅲ段，降温整流Ⅰ段、降温整流Ⅱ段以及降温整流Ⅲ段构成了整个的降温整流段。实验段换热器16及其所处的管路为实验段。

本实施例中，高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15和实验段换热器16均具有换热管以及可拆卸式的壳体，方便清灰和检查，高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15和实验段换热器16均为烟气走壳程、水走管程的管壳式换热器，高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15和实验段换热器16中的换热管均为翅片管，增强换热效果。

高温降温单元采用风冷式降温单元，风冷式降温单元包括水箱10、风冷盘管9和吹风机8，水箱10具有两个进水口和两个出水口，其中的一个出水口和一个进水口通过冷却管路11相连通，风冷盘管9设置在冷却管路11中，为冷却管路11的一段管段，吹风机8正对风冷盘管9，吹出的风用于给风冷盘管9降温，冷却管路11上还设置有水泵13，水箱10的另一个进水口分别与高温第一换热器6、高温第二换热器7中换热管的出口管口相连通，水箱10的另一个出水口连接有降温总管路12，降温总管路12中也设置有水泵14，降温总管路12在靠近高温第一换热器6、高温第二换热器7时分成两路降温支管路，两路降温支管路分别与高温第一换热器6、高温第二换热器7中换热管的进口管口相连通。

低温降温单元采用水冷式降温单元，水冷式降温单元包括水冷机17，水冷机17具有两个进水口和一个出水口，该出水口连接有出水总管路18，出水总管路18中设置有水泵19，出水总管路18在靠近低温换热器15、实验段换热器16时分成两路出口支管路，两路出口支管路分别与低温换热器15、实验段换热器16中换热管的进口管口相连通，述水冷机17的两个进水口分别与低温换热器15、实验段换热器16中换热管的出口管口相连通。

加热系统20为电加热系统，加热方式采用电阻丝加热流经的烟气，也可以采用加热管加热流经的烟气。测量及采集系统包括对应设置在各管路上的温度计、压力表、流速及流量传感器，并通过PLC对各个参数进行采集。

本实施例中的3台水泵结构相同，扬程15m，风冷盘管功率为15kw，水冷机功率为3kw，引风机21内涂防腐耐磨材料，规格为1000m3/h，1500Pa。

控制系统包括控制柜，并另配可移动支架，控制柜包含相关电气元件，安装时只需往控制柜接入电源，便可进行整个系统的实验。控制柜控制采用PLC控制，根据各段出口烟温随时调节进水量和加热量，保证控制精度为±1℃，并实时记录实验参数。需要控制的参数有：高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15、实验段换热器16、以及加热系统20的出口烟温，以及水箱10、水冷机17中的水温。

本实施例中，引风机采用变频控制，水泵用电动阀调节流量。

当本发明的实验装置直接连接锅炉烟道3时，烟气流程为：锅炉烟道3—>皮托管测速仪5—>高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15形成的降温整流段—>实验段换热器16—>加热系统20—>引风机21—>锅炉烟道3。

本发明的实验装置在进行低温酸露点腐蚀实验时的过程如下：锅炉烟气自锅炉烟道3引出，此时的烟气温度T＝140℃，烟气流经高温第一换热器6、高温第二换热器7后通过高温降温单元对烟气进行降温，使烟气温度降至T＝105℃，之后进入低温换热器15，使烟气温度降至T＝90℃，再通过实验段换热器16，通过对烟温的精确控制，使得实验段换热器16内的烟气降至50-80℃的低温酸露点腐蚀实验温度，使其达到实验要求的温度。

降温系统包括高温降温单元和低温降温单元，高温降温单元采用风冷式降温单元，高温降温段水温为65℃，采用风冷盘管9降温，保证水温恒定；低温降温段水温为50℃，采用水冷机17降温，保证水温恒定；实验段换热器16根据不同实验的要求对烟气酸露点及管道材料测试，冷却水温布置为50-80℃，通过对实验段换热器的管道材料进行低温酸露点腐蚀性进行测试，获得实验段换热器内管路在烟气温度为70℃的低温酸露点腐蚀实验情况，为解决锅炉烟气低温省煤器的低温腐蚀问题及新型耐腐蚀材料的推广应用提供理论依据与技术支持；电加热器将流经实验段换热器16后的烟气加热到指定温度140℃后，由引风机21将其引入锅炉烟道3。

为了使得不在锅炉烟道3现场时也能够进行低温酸露点防腐蚀实验，本发明可以引入加气混合器4，即实验装置做如下改进：实验装置还增设有与锅炉烟道3呈并联状设置的加气混合器4，该加气混合器4内可盛装模拟实验用的各种气体，加气混合器4的两端分别通过管路与烟气实验管路2的进口端2a和出口端2b相连通，该加气混合器4在实验装置不在锅炉烟道3现场试验时，能够提供各种气体进行模拟实验。

引入加气混合器4使得本发明的实验装置具有更广泛的应用空间，即可以直接接锅炉烟道3进行低温烟气腐蚀的现场实验，也可以接加气混合器4进行低温烟气腐蚀性的模拟实验。

当本发明的实验装置不在现场试验，直接连接加气混合器4时，烟气流程为：加气混合器4—>皮托管测速仪5—>高温第一换热器6、高温第二换热器7、低温换热器15形成的降温整流段—>实验段换热器16—>加热系统20—>引风机21—>加气混合器4。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：该实验装置包括实验平台、烟气实验管路、皮托管测速仪、降温系统、加热系统、引风机、测量及采集系统以及控制系统，所述烟气实验管路的进口端与出口端同锅炉空预器后烟道相连通，皮托管测速仪设置在烟气实验管路的进口端，烟气实验管路上按照烟气流动方向依次设置有相串联的高温第一换热器、高温第二换热器、低温换热器以及实验段换热器，所述高温第一换热器、高温第二换热器、低温换热器以及所处的管路构成了降温整流段，所述的加热系统设置在烟气实验管路位于实验段换热器与锅炉烟道之间的管段上，所述的降温系统包括高温降温单元以及低温降温单元，所述的高温降温单元分别与高温第一换热器、高温第二换热器相连接，用于对流经高温第一换热器、高温第二换热器的烟气降温，所述的低温降温单元分别与低温换热器以及实验段换热器相连接，用于对流经低温换热器以及实验段换热器的烟气降温，使得实验段换热器内的烟气降至70℃的低温酸露点腐蚀实验温度，对实验段换热器的管道材料进行低温酸露点腐蚀特性进行测试，所述引风机位于烟气实验管路的出口端，所述加热系统将流经实验段换热器后的烟气加热到指定温度后，由引风机引入送入锅炉烟道。

2.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的高温第一换热器、高温第二换热器均具有换热管以及可拆卸式的壳体，方便清灰和检查，高温第一换热器、高温第二换热器均为烟气走壳程、水走管程的管壳式换热器，所述的高温降温单元采用风冷式降温单元，所述的风冷式降温单元包括水箱、风冷盘管和吹风机，所述水箱具有两个进水口和两个出水口，其中的一个出水口和一个进水口通过冷却管路相连通，所述的风冷盘管设置在所述冷却管路中，为所述冷却管路的一段管段，所述的吹风机正对风冷盘管，吹出的风用于给风冷盘管降温，冷却管路上还设置有水泵，水箱的另一个进水口分别与高温第一换热器、高温第二换热器中换热管的出口管口相连通，水箱的另一个出水口连接有降温总管路，所述降温总管路中也设置有水泵，所述降温总管路在靠近高温第一换热器、高温第二换热器时分成两路降温支管路，两路降温支管路分别与高温第一换热器、高温第二换热器中换热管的进口管口相连通。

3.根据权利要求2所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述高温第一换热器、高温第二换热器中的换热管均为翅片管，增强换热效果。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的低温换热器、实验段换热器，均具有换热管以及可拆卸式的壳体，方便清灰和检查，低温换热器、实验段换热器均为烟气走壳程、水走管程的管壳式换热器，所述的低温降温单元采用水冷式降温单元，所述的水冷式降温单元包括水冷机，所述水冷机具有两个进水口和一个出水口，该出水口连接有出水总管路，所述出水总管路中设置有水泵，所述出水总管路在靠近低温换热器、实验段换热器时分成两路出口支管路，两路出口支管路分别与低温换热器、实验段换热器中换热管的进口管口相连通，所述水冷机的两个进水口分别与低温换热器、实验段换热器中换热管的出口管口相连通。

5.根据权利要求4所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述低温换热器、实验段换热器中的换热管均为翅片管，增强换热效果。

6.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的实验平台为水平设置的开口朝向锅炉烟道的U形框架，烟气实验管路为水平设置的与U形框架开口同向的U形管路，所述的烟气实验管路承托在所述的实验平台上。

7.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的实验装置还增设有与锅炉烟道呈并联状设置的加气混合器，该加气混合器内可盛装模拟实验用的各种气体，所述加气混合器的两端分别通过管路与所述烟气实验管路的进口端和出口端相连通，该加气混合器在实验装置不在锅炉烟道现场试验时，能够提供各种气体进行模拟实验。

8.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的加热系统为电加热系统，加热方式采用加热管或电阻丝加热流经的烟气。

9.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气低温酸露点腐蚀实验装置，其特征在于：所述的测量及采集系统包括对应设置在各管路上的温度计、压力表、流速及流量传感器。