CN101334159A - 自动排放冷凝水节能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动排放冷凝水节能器，包括进烟通道，进烟通道包括有横向设置部分，该节能器还包括排水装置，排水装置包括挡水凸起、“U”形液封器和与挡水凸起相配套的排水槽，进烟通道的上部沿其截面方向设有挡水凸起，排水槽位于挡水凸起下方进烟通道的底部；排水槽与“U”形液封器的进水端相连通。采用本发明的设置，可将冷凝水自动排放出烟道，避免对烟道和锅炉的腐蚀。

Description

自动排放冷凝水节能器

技术领域

本发明涉及废热回收技术领域，尤其是一种自动排放冷凝水节能器。

背景技术

工业设备中有许多需要排出废热的装置，如锅炉就需要从排烟通道排出温度较高的烟气。这种废热中带有较多的热能，为回收利用这些废热，现有的节能器如省煤器等具有如下的共同点：1、安装在废热通道上。2、内部设有换热水管路。省煤器换热管表面烟气温度低于烟气露点温度时，省煤器换热管表面会结露，产生冷凝水。锅炉燃料燃烧后，烟气中的酸性气体和冷凝水反应，致使冷凝水呈酸性，腐蚀省煤器，且积聚的冷凝水也无法实现自动排出，积聚到一定程度，沿烟道倒流入锅炉，造成烟道和锅炉的腐蚀。另外，锅炉烟气排烟温度控制不当，造成锅炉排烟温度过低，在没有设置锅炉引风机的锅炉系统中，又不利于锅炉尾部烟气排放，甚至影响锅炉运行。在一般的锅炉设计中，为保障锅炉尾部烟气排放、避免冷凝水产生，锅炉尾部烟气排烟温度往往设定的比较高，携带大量的热能，造成能源浪费，污染环境。最后，现有的节能器中的换热进水皆流经单一的换热水管路。随着换热水的流动，换热水与废热载体间不断进行热交换，使换热水的温度升高；换热水管不同部位的换热水温度不同，造成各处热交换的效率也不一样。不能实现均匀换热从整体上降低了热交换的效率，限制了现有节能器的节能效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动排放冷凝水节能器，可将冷凝水自动排放出烟道，避免对烟道和锅炉的腐蚀。

为实现上述发明目的，本发明的自动排放冷凝水节能器包括进烟通道，进烟通道包括有横向设置部分，该节能器还包括排水装置，排水装置包括挡水凸起、“U”形液封器和与挡水凸起相配套的排水槽，进烟通道的上部沿其截面方向设有挡水凸起，排水槽位于挡水凸起下方进烟通道的底部；排水槽与“U”形液封器的进水端相连通。

作为本发明的一种改进，所述排水装置还包括有排水管，所述排水槽通过液封器与排水管相连通，所述排水管上设有排水阀。

作为本发明的进一步改进，所述挡水凸起外缘截面小于其根部截面，所述“U”形液封器出水端一侧的管路为伸缩管或柔性软管。

作为本发明的进一步改进，与进烟通道相连通设有壳体，壳体内设有换热盘管组，壳体底端设有换热水进水口，壳体上端设有烟道出口和换热水出水口；该自动排放冷凝水节能器还包括有自动控制系统，自动控制系统包括电气控制执行装置、设在烟道出口的温度传感器、电动调节阀，电动调节阀设在与换热水出水口相连通的管路上，电气控制执行装置与温度传感器和电动调节阀控制连接。

作为本发明的进一步改进，所述换热盘管组包括上下两个水平布置的换热盘管，不同换热盘管的进水口位于壳体同一侧的不同端部且其出水口位于壳体另一侧各自进水口的对角端部。

作为本发明的进一步改进，所述节能器的各部件均采用耐腐蚀材料。

采用本发明的结构，进烟通道的上部设有挡水凸起，当冷凝水从壳体内流下来时，被挡水凸起挡住，从而聚集在挡水凸起底端，聚集的较多时会从挡水凸起处滴落，并沿进烟通道底部流入排水槽，通过液封器排出。这样就避免了冷凝水沿节能器的进烟通道倒流入锅炉、对锅炉和沿途的进烟通道造成腐蚀从而缩短其使用寿命。同时，液封的设置防止了冷凝水或空气通过排水槽倒流入进烟通道。

排水槽通过液封器与排水管相连通，排水管上设有排水阀。排水管和排水阀的设置便于控制排水方向和排水时间。

“U”形液封器出水端一侧的管路为伸缩管或柔性软管，在烟道内的压力变化时，可以通过调整液封器出口端的高度来控制液封器进口端的存液量，从而确保冷凝水不会在烟道内外的压差作用下倒流入烟道。利用烟道内压力与CD段液柱压力之和等于大气压力与AB段液柱压力之和的原理，一旦CD段液柱升高时，烟道内压力与CD段液柱压力之和大于大气压力与AB段液柱压力之和，冷凝水自动从冷凝水排放阀门1b排出，实现自动排放冷凝水。始终保持“U”型冷凝水排放液封器1a充满冷凝水，即可保证排烟的密闭性。

自动控制系统的设置在保证了排烟温度基本恒定的同时无须手动操作，使用十分方便，不会出现排烟温度过高带来的能量浪费现象，也避免了排烟温度过低造成的冷凝水过多的现象。当排烟温度高于设定值时加大电动调节阀的开启度，从而增加换热水的流量，增加换热水与烟气之间的换热量，最后降低排烟温度；当排烟温度低于设定值时减小电动调节阀的开启度，从而减小换热水的流量，减小换热水与烟气之间的换热量，最后升高排烟温度。

壳体内进、出水管及换热盘管组的具体设置方式具有如下的优点：同一换热盘管的进、出水口对角设置，该换热盘管将覆盖自动排放冷凝水节能器的整个截面，延长了换热盘管的管程、增加了换热水在盘管中的流动时间，从而使通过节能器的烟气与每一换热盘管充分换热。烟气在通过换热盘管组下方的盘管时，靠近盘管进水口一侧的烟气与温度较低的换热水进行热交换，其温度降低较多，靠近盘管出水口一侧的烟气与温度较高的换热水进行热交换，其温度降低较少。烟气接着通过换热盘管组上方的盘管，通过上一盘管时温度降低较多的一侧烟气此时则与靠近盘管出水口的换热水进行热交换，其温度降低较少；通过上一盘管时温度降低较少的一侧烟气此时则与靠近盘管进水口的换热水进行热交换，其温度降低较多。这样，纵向不同位置处的烟气，在经过换热盘管组的两只换热盘管后其温降基本相同，因此更好地实现了均匀换热，提高了整体换热效率。

自动排放冷凝水节能器的各部件均采用耐腐蚀材料，能够延长壳体等经常接触冷凝水的部件的使用寿命，减少了设备的养护工作量，节省了使用成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的换热盘管的结构示意图；

图3是本发明的烟气在壳体内纵向流动的截面示意图；

图4是本发明的挡水凸起第二种设置方式的结构示意图；

图5是本发明的挡水凸起第三种设置方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明的自动排放冷凝水节能器包括壳体8、冷凝水排水装置1(冷凝水排放装置1包括挡水凸起1d、与挡水凸起1d相配套的排水槽1c、排水阀1b、“U”形液封器1a和排水管1e)、进烟通道2和设置在壳体8内的换热水系统，壳体8底端设有进口扩容烟道6，壳体8上端设有出口收缩烟道10，出口收缩烟道10固定连接有出口收缩烟道法兰11。进烟通道2横向设置且其一端与壳体8底端的进口扩容烟道6通过扩容法兰5固定连通，进烟通道2与壳体8连通的一端高于其另一端。壳体8底端还设有换热进水口30，壳体上端还设有换热出水口31。换热进水口30、换热出水口31分别连通有“U”型进水集箱7和“U”型出水集箱14。外置的动力水泵23通过节能器进水管22与换热水进水口30相连通，节能器进水管22上设有阀门3。节能器出水管19与换热水出水口31相连通，在节能器出水管19上设有出水阀18、排气阀16和安全阀15。

如图1所示，冷凝水排水装置包括条形挡水凸起1d、与挡水凸起1d相配套的排水槽1c、排水阀1b、“U”形液封器1a和排水管1e。进烟通道2进口端横向布置段的上烟道面为平面，该平面上沿其截面边线固定连接挡水凸起1d，挡水凸起1d外缘截面小于其根部截面；排水槽1c位于挡水凸起1d远离壳体8的一侧且其槽口开口在进烟通道2的底部最低处；排水槽1c的槽底与“U”形液封器1a的进水端相连通，“U”形液封器1a的出水端与排水管1e相连通，排水管1e上设有排水阀1b。其中，“U”形液封器1a出水端一侧的管路为伸缩管，也可为柔性软管，这样就可以根据需要调整“U”形液封器1a出水端相对于其进水端的高度。利用烟道内压力与CD段液柱压力之和等于大气压力与AB段液柱压力之和的原理，一旦CD段液柱升高时，烟道内压力与CD段液柱压力之和大于大气压力与AB段液柱压力之和，冷凝水自动从冷凝水排放阀门1b排出，始终保持“U”型冷凝水排放液封器1a充满冷凝水，保证排烟的密闭性。所述挡水凸起的设置方式可以有三种：1.如图1所示在进烟通道顶部沿截面方面向下延伸设置；2.如图4所示进烟通道上部坡度转折并在坡度转折处沿进烟通道顶部截面形成尖角在下的挡水凸起。3.如图5所示进烟通道上部坡度转折并在坡度转折处沿进烟通道顶部截面形成凸圆弧面在下的挡水凸起。

如图1所示该自动排放冷凝水节能器还包括有自动控制系统，自动控制系统包括电气控制执行装置13、设在出口收缩烟道10上的温度传感器12、电动调节阀17，电动调节阀17设在节能器出水管19上。电气控制执行装置13通过信号线路接收温度传感器12的温度信号并将该温度与设定的温度值进行比较，并根据两个温度的差值控制电动调节阀17的开启度，使烟气出口温度始终维持在设定的烟气出口温度范围之内。

如图1、图2和图3所示，换热水系统包括换热盘管组9a、9b，与换热水进水口30相连通的“U”型进水集箱7，与换热水出水口31相连通的“U”型出水集箱14。“U”型进水集箱7包括有纵向设置的盘管进水管7a、7b，“U”型出水集箱14包括纵向设置的盘管出水管14a、14b。其中，换热盘管组9a、9b均包括有上下两个水平设置的换热盘管。盘管第一进水管7a纵向设置在壳体8一侧的前端，盘管第一出水管14a相应地纵向设置在壳体8另一侧的后端，盘管第一进水管7a通过换热盘管组9a、9b中的下方盘管与盘管第一出水管14a相连通，所述换热盘管组9a、9b沿壳体8纵向均匀设置。盘管第一进水管7a同侧的后端还设有与进水口30相连通的盘管第二进水管7b，第一出水管14a同侧的前端还设有与出水口31相连通的盘管第二出水管14b，盘管第一进水管7a通过换热盘管组9a、9b中的下方盘管与盘管第一出水管14a相连通，盘管第二进水管7b通过换热盘管组9a、9b中的上方盘管与盘管第二出水管14b相连通。如图1和图2所示，换热盘管组9a、9b各自的组成盘管在纵向上交替水平设置且在横向上交错设置。采用这种形式的换热水系统，换热水在壳体内对角进出、换热盘管组9a、9b都为多回程设置且在纵向、横向上交替、交错排列，延长了换热盘管的管程、增加了换热水在盘管中的流动时间，使换热水和烟气之间均匀充分换热，防止本发明的自动排放冷凝水节能器排出烟气一侧和另一侧的冷热不均匀，防止了壳体内不同部位间换热不均匀的现象。如图1所示，烟气依次流经进烟通道2、进口扩容烟道6、壳体8、收缩烟道10，烟气流经壳体8时扩容，烟气流速下降，增加烟气在节能器内的滞留时间，和换热盘管组进行充分换热；如图3所示，烟道内烟气流经上下交错排列的换热盘管组时，烟气扰动，呈“S”形流出，这也增加了烟气在节能器内的滞留时间，和换热盘管组进行充分换热。当然，如图3所示，换热盘管组可以根据需要设置有多组。

本发明的自动排放冷凝水节能器安装在锅炉尾部高温排烟烟道上，与烟道法兰21对接，烟道法兰21、烟道2、进口扩容烟道法兰5、进口扩容烟道6、壳体8、出口收缩烟道10、出口收缩烟道法兰11依次相连，组成本发明的节能器的排烟系统。

本自动排放冷凝水节能器的各部件均采用耐腐蚀材料。节能器的各进出水管及各换热盘管组均为常压设备，因此可以在不影响使用的同时避免高压造成的安全隐患。在需要将换热水供给压力用热单元时，可以通过增压水泵将换热水出水增压后送到压力用热单元。使用时，动力水泵23做动力，常温水通过进水管22，经进水阀门3进入节能器后，分别进入盘管进水管7a和盘管进水管7b，再分别经过换热盘管组9a和9b并与高温烟气充分换热后进入盘管出水管14a、14b，汇集到“U”型出水集箱的出水口31，通过电动调节阀17调节水量，经出水阀门18和出水管19流出，供应用热单元。靠近“U”型进水集箱7侧的进水管22上装有排污阀4，检修时便于放掉节能器的管程水；本发明的节能器进水管22和出水管19间连接一旁通管道，安装有旁通阀门20，在本发明的节能器出现异常情况时，关闭进水阀门3和出水阀门18，水路系统通过旁通阀门20，可以临时保证用热单元用水。本节能器的“U”型出水集箱14出口端安装有安全阀15、排气阀16，当水路系统压力超过安全阀15设定压力时，安全阀15自动打开卸压，可以确保本发明的节能器水路系统压力不超过设定压力，保证本发明的节能器安全运行。本发明的节能器的水路系统管程水积气或水温过高发生汽化现象时，可以通过排气阀16自动排放，确保水路系统进、出水流畅，防止气堵和水击的发生。

当然，本发明包括但不限于本实施例，如进口扩容烟道法兰5、进口扩容烟道6、出口收缩烟道10、出口收缩烟道法兰11，在方便运输安装、不影响工艺的情况下，可根据实际改变形状和相对位置。本发明的自动排放冷凝水节能器可以如图1所示纵向连接在烟道上，也可以水平连接在烟道上。壳体8扩容容积和烟气过流面积结合锅炉尾部高温排烟情况进行核算核定，根据不同的情况采用不同的数值。另外，本自动排放冷凝水节能器也可安装在锅炉排烟通道之外的其他废热载体的通道上。上述变换均落在本发明的保护范围之内。凡是在本发明基础上进一步改进的方案，均视为是本发明请求保护的范围。

Claims (6)

1.自动排放冷凝水节能器，包括进烟通道，其特征在于：进烟通道包括有横向设置部分，该节能器还包括排水装置，排水装置包括挡水凸起、“U”形液封器和与挡水凸起相配套的排水槽，进烟通道的上部沿其截面方向设有挡水凸起，排水槽位于挡水凸起下方进烟通道的底部；排水槽与“U”形液封器的进水端相连通。

2.根据权利要求1所述的自动排放冷凝水节能器，其特征在于：所述排水装置还包括有排水管，所述排水槽通过液封器与排水管相连通，所述排水管上设有排水阀。

3.根据权利要求2所述的自动排放冷凝水节能器，其特征在于：所述挡水凸起外缘截面小于其根部截面，所述“U”形液封器出水端一侧的管路为伸缩管或柔性软管。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动排放冷凝水节能器，其特征在于：与进烟通道相连通设有壳体，壳体内设有换热盘管组，壳体底端设有换热水进水口，壳体上端设有烟道出口和换热水出水口；该自动排放冷凝水节能器还包括有自动控制系统，自动控制系统包括电气控制执行装置、设在烟道出口的温度传感器、电动调节阀，电动调节阀设在与换热水出水口相连通的管路上，电气控制执行装置与温度传感器和电动调节阀控制连接。

5.根据权利要求4所述的自动排放冷凝水节能器，其特征在于：所述换热盘管组包括上下两个水平布置的换热盘管，不同换热盘管的进水口位于壳体同一侧的不同端部且其出水口位于壳体另一侧各自进水口的对角端部。

6.根据权利要求5所述的自动排放冷凝水节能器，其特征在于：所述节能器的各部件均采用耐腐蚀材料。

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