[发明专利]一种用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置及方法

权利要求书

1.一种用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：包括测试段换热器(10)和分别与测试段换热器(10)相连的烟气循环回路、水循环回路和测试系统；

所述的烟气循环回路包括安装于锅炉除尘器前侧侧壁面的带有烟气进口阀门(3)和烟气出口阀门(4)的烟气进口(1)与烟气出口(2)，所述的烟气进口(1)通过烟气进口段管道与测试段换热器(10)的进口(22)相连通，测试段换热器(10)的出口(23)经烟气出口段管道与烟气出口(2)相连，且在烟气出口段管道上还安装有引风机(11)；

所述的水循环回路包括分别与测试段换热器(10)的进水口(25)、出水口(26)相连通的暖气供水管(13)和暖气回水管(14)，在靠近暖气供水管(13)和暖气回水管(14)的管路上分别安装有截止阀(15)，在靠近测试段换热器(10)的进水口(25)和出水口(26)的管路上分别安装球阀(16)，在测试段换热器(10)的出水口(26)与暖气回水管(14)之间安装有流量计(17)；

所述的测试系统包括安装于烟气进口段管道的与数据采集仪(20)相连的风速探测仪(18)和烟气分析仪(19)，安装于测试段换热器(10)的进口(22)、出口(23)、进水口(25)和出水口(26)的与数据采集仪(20)相连的温度传感器，所述数据采集仪(20)与中央处理器(21)相连。

2.根据权利要求1所述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的烟气进口段管道包括烟气进口段(5)以及与其相连的进口延长段(8)，烟气进口段(5)的前端与烟气进口(1)相连，进口延长段(8)的后端与测试段换热器(10)的进口(22)相连，且在烟气进口段(5)与进口延长段(8)之间的管道上安装有整流栅(7)。

3.根据权利要求1所述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的烟气出口段管道包括烟气出口段(6)以及与其相连的出口延长段(9)，烟气出口段(6)的前端与烟气出口(2)相连，出口延长段(9)的后端与测试段换热器(10)的出口(23)相连，引风机(11)安装于烟气出口段(6)与出口延长段(9)之间。

4.根据权利要求1所述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的引风机(11)还与调节其转速的变频器(12)相连。

5.根据权利要求1所述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的流量计(17)采用转子流量计。

6.根据权利要求1所述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的测试段换热器(10)包括带有进口(22)、出口(23)、进水口(25)和出水口(26)的测试段换热器壳体(24)，在测试段换热器壳体(24)内安装有若干组换热管。

7.根据权利要求6述的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的换热管为4横排、6纵排，错排布置，其中上下两排为换热假管(29)，中间两排管为换热实验管(30)，换热实验管(30)通过金属软管(31)组成换热管水路，热实验管(30)一端与进水口(25)相连，另一端与出水口(26)相连。

8.根据权利要求7的用于测试烟气余热换热器积灰特性的装置，其特征在于：所述的换热假管(29)与换热实验管(30)通过螺栓(28)及两侧的透明PC盖板(27)与测试段换热器壳体(24)相连，在换热管上安装有橡胶密封圈(32)与金属锁母(33)密封每根换热管与透明PC盖板(27)之间的缝隙。

9.一种用于测试烟气余热换热器积灰特性的方法，其特征在于：

1)打开烟气进口阀门(3)和烟气出口阀门(4)，启动引风机(11)并调节变频器(12)使引风机(11)稳定运行，打开截止阀(15)与球阀(16)，使水回路联通；

2)等待系统运行稳定后，记录烟气分析仪(19)测量数据，计算获得高温烟气的密度ρ_g和比热容C_p；利用风速探测仪(18)获得烟气流速u_g；利用测试段换热器(10)烟气侧和水侧进出口的温度传感器测量换热器初始时刻的烟气进口温度T_gin0、烟气出口温度T_gout0、进口水温T_win0和出口水温T_wout0；

3)计算初始时刻换热量Q₀＝ρ_gu_glwC_p(T_gin0-T_gout0)，初始时刻对数温差进而计算测试段换热器(10)初始时刻的换热系数其中，l为烟气通道截面的长，w为烟气通道截面的宽，A_t为测试段换热器的总换热面积；

4)利用数据采集仪(20)实时监测测试段换热器烟气进口温度T_gin、烟气出口温度T_gout、进口水温T_win和出口水温T_wout，并将数据传输至中央处理器(21)，随时计算并记录测试段换热器(10)烟气侧的换热量Q＝ρ_gu_glwC_p(T_gin-T_gout)，对数温差和每时刻的换热系数

5)通过流量计(17)测量水循环回路的水流量配合数据采集仪(20)实时监测的测试段换热器水侧进口水温T_win和出口水温T_wout，将数据传输至中央处理器(21)，随时计算并记录测试段换热器(10)水侧的换热量其中，C为水的比热容；对比烟气侧换热量Q与水侧换热量Q_w，若误差在5％以内，则认为系统达到热平衡，测量结果有效，否则返回步骤2)重新测试；

6)根据方程计算每时刻测试段换热器(10)的污垢热阻R_f，得到其污垢热阻R_f随时间的变化关系；

7)通过调节变频器(12)调节引风机(11)的转速，进而调节烟道中的烟气流速u_g，多次重复步骤2至步骤6，以获得不同雷诺数Re条件下测试段换热器(10)的污垢热阻随时间的变化关系，进而获得换热器中换热管的积灰特性。