[实用新型]用于确定锅炉烟气工程酸露点的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及能源与动力工程领域，尤其是一种用于在锅炉尾部烟气余热利用中确定换热器的换热性能突变临界温度（工程酸露点）的装置。

背景技术

在锅炉的各项损失中，排烟损失是最大的一项，试验表明，排烟温度每升高10～20℃，锅炉热效率降低约0.6%～1%，相应多耗煤2～3g／KWh,因此充分利用锅炉烟气余热，尽量降低排烟温度对于节能减排具有重要的实际意义。

然而，随着锅炉烟道尾部烟气余热的利用，排烟温度会变得较低。随着烟气温度的逐渐降低，烟气中硫酸蒸汽和水蒸汽结露，引起换热器壁附着越来越多的湿灰，换热器换热性能逐渐变差。试验证明，存在由于壁面温度过低而造成换热性能显著变化的温度临界点，该温度点低于理论计算的烟气酸露点，简称工程酸露点。准确测量工程酸露点，在工程实践中具有重要的现实意义，能够在保证换热器可靠的前提下，确定烟气排烟余热利用的最大限度，指导余热利用设备的设计。

由于烟气中的酸和水结露与积灰耦合协同作用形成湿灰是造成换热器换热效率下降的重要原因，目前的研究主要集中在露点的计算和实验方法上。

《烟气酸露点计算方法比较和分析》（锅炉技术,2009）比较分析了国内外常用的烟气酸露点计算方法，然而，这些计算方法得出的结果相差悬殊，偏差最大达到二、三十摄氏度，对工程实践的指导意义不大。

同时，虽然现在已经研制出各种露点测试仪器，参考:瑞特萨玛，小型化湿度传感器的最新进展-转导技术综述，传感器与执行器A：物理过程，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），但是由于换热器所处的锅炉烟道环境复杂，特别是受灰的影响严重，现有露点测试仪器很难直接应用到烟道环境，即使能够得到结果，测量结果也不可避免的受到烟道中灰的影响而不准确。

为了准确获得烟气中的酸露点和水露点，国内很多专家也进行了研究。《烟气酸露点的可视性试验研究》（热力发电,2011）提出了一种可视试验方法，将锅炉烟气直接引入透明的试验段，直观观察烟气在换热器管壁的结露情况。该方法虽然观察较为直观，但是由于需要改变烟气所处的环境，风速和压强都会发生变化，烟气在试验段中的结露特性和其在烟道中的结露特性未必一致，同时，采用肉眼观察的方法，在多灰环境中也很难精确观察到水管壁上的结露情况。

《图像式露点测量仪器的功能开发》（分析测试技术与仪器,2000）提出了一种采用传感器对镜面结露情况进行探测的烟气露点测量仪器，该仪器也存在测量环境与烟道环境不同的问题。而且，在实际运行的锅炉烟道中开口并连接测试设备在操作上存在困难，这些测量方法不适宜工程中现场应用。

基于上述原因，由于锅炉烟气中灰含量大，传统的露点测试方法难以精确获得露点，而且锅炉烟道内温度高、封闭性强，难以直接进行观察，所以目前还没有很好的确定换热器的换热性能突变临界温度（工程酸露点）的方法和装置，工程设计中仍然主要根据经验来进行设计。这既不利于余热的烟气充分利用，又可能带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于确定锅炉烟气工程酸露点的装置，其不需要测量露点，而是通过计算和观察换热系数来获得换热器的换热性能突变临界温度（工程酸露点），从而克服了以往需要测量露点而带来的结果受到烟气中灰的影响的缺陷。

在长期的工程实践和研究工作中，申请人发现伴随烟气结露现象的出现，换热器换热系数会发生突变。分析其原因，当换热器工作在较高温度时，锅炉烟道内的H₂O和H₂SO₄以蒸汽形式存在，固体颗粒以干灰的形式附着在换热器壁上，此时，灰的沉积对换热器的换热效率影响不大。当烟气温度低于一定温度（硫酸露点）时，H₂SO₄蒸汽开始结露析出并附着在换热器壁面上，当温度进一步降低，达到水露点时，H₂O蒸汽开始析出。在硫酸、水和灰的共同作用下，换热器壁面上会形成湿灰层，严重影响换热器的换热效率。

基于上述理论分析，本实用新型采用下述技术方案：