CN101782274B - 锅炉尾气热量回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉尾气热量回收装置，它由管箱(1)、蛇形管束(2)、蛇形管束管板(3)、蛇形管束螺纹接头(4)、热水出口集管(5)、冷水进口集管(6)、长鳍片(7)、定位套(8)、螺杆(9)、起吊螺钉(10)、凝结水排放水封(11)、中和室(12)及三通阀(13)等组成。它嵌入在锅炉(20)排烟口和烟囱(19)管道之间，水平安装，回收锅炉尾气的显热和潜热，其总和为燃料低发热值的(6～9)％，具有明显节能效果。为防止低温腐蚀，管箱(1)内腔表面和蛇形管束(2)外表面涂层保护。为适应保护涂层的结构需要，蛇形管束(2)和管板(3)之间，管板(3)和管箱(1)之间均采用可拆卸螺纹固定方式，避免因焊接固定方式对保护涂层的破坏。这种可拆卸结构形式定期对蛇形管束(3)进行检查和维护提供了可能。

Description

锅炉尾气热量回收装置

所属技术领域：本发明专利提供一种热量回收装置，它属于热能动力领域，可安装在各种锅炉装置排烟出口处，回收锅炉尾气的热量，起到节能效果。

背景材料：锅炉装置的排烟温度是相当高的，一般都在150℃以上，对于小型工业锅炉它的排烟温度更高，达200～250℃，同时在烟气中还含有一定量的水蒸气。因此，锅炉排烟不仅含有与排烟温度有关的显热，还有水蒸气汽化潜热。两部分热量的总和约占锅炉燃料低发热值的10～15％。对于不同的燃料所占的比例是不一样的，其中以气体燃料为最高，液体燃料次之，固体燃料最低。若能从锅炉尾气中回收60％的热量，便可以节约燃料(6～9)％，其节能效果相当可观。

要回收这部分热量，必须解决低温腐蚀。因为燃料中含有硫，在燃烧过程中会产生二氧化硫和三氧化硫。含有这类气体的烟气，它的露点温度为(130～150)℃。当烟气温度低于此温度便会结露，形成水珠，便产生硫酸或亚硫酸，具有强烈腐蚀性。各种燃料都存在这种现象，以燃煤锅炉的低温腐蚀最为严重，相关换热部件若在上述环境下工作2～3年，就会腐蚀报废。目前锅炉制造商生产的锅炉，其排烟温度控制在150℃以上，均出于避开结露温度，以防止锅炉装置的低温腐蚀，但它是以损失能量为代价。

要解决换热部件的低温腐蚀，现有的下列技术措施都不尽人意。

1.选用高级不锈钢为换热部件的材料，由于价格昂贵，使人望而却步；此外，它只能延缓腐蚀，不能彻底防止腐蚀；

2.选用耐腐蚀非金属材料为换热部件的材料，如陶瓷或玻璃等。由于质脆易碎，导热系数低下，也未能得到应用。

以普通钢管为锅炉换热部件的基材，在其表面涂复保护涂层，避免低温腐蚀，达到保护设备的目的，已成为防腐行业的研究热点。由于锅炉热交换器件均采用焊接结构，其保护涂层要承受焊接过程中产生的热效应是不可能的。为使保护涂层方案得到推广应用，能解决低温腐蚀达到回收热量的目的，必须放弃热交换器件传统的结构型式，其新结构应能适应保护涂层的需要。

发明内容：

本发明专利提供一种锅炉尾气热量回收装置。当通过该装置后，能回收大部分热量，不仅把锅炉的排烟温度下降至60℃～70℃左右，回收了显热。而且又冷凝烟气中的水蒸气，回收烟气中潜热，回收热量总和为燃料低发热值的(6～9)％，具有明显的节能效果，同时能解决低温腐蚀，使设备使用寿命延长。它可作为锅炉给水预加热或提供低温热水以满足用户要求。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.为实施锅炉尾气热量回收，首先要解决低温腐蚀，其技术方案是：回收装置中与锅炉尾气相接触的管箱(1)和蛇形管束(2)都采用涂层保护。管箱(1)内腔表面的保护涂层能耐高温耐腐蚀。而蛇形管束(2)的外表面保护涂层不仅能耐高温耐腐蚀，而且应具有良好的导热性，减少蛇形管束(2)的热阻，提高热量回收率。

2.为适应蛇形管束保护涂层结构的需要，对锅炉传统结构进行改进。因为在蛇形管束保护涂层处理后是不允许再进行焊接加工，否则保护涂层会破坏。因此蛇形管束的固定必须采用新结构型式。此外，蛇形管束采用保护涂层以后，存在定期检查、维护和更换等工作，同样要求在结构上有相应的措施予以配合，归纳起来，蛇形管束的新结构应采用下述技术方案：

a.在蛇形管束保护涂层涂覆前，必须完成蛇形管束与相邻零件的焊接工作，包括蛇形管束(2)与蛇形管束螺纹接头(4)的焊接，蛇形管束(2)与长鳍片(7)之间的焊接。

b.蛇形管束(2)与管板(3)之间的连接采用螺纹固定方式，可避免焊接加工方式对蛇形管束保护涂层的破坏。

c.蛇形管束(2)的管子间隙中焊接纵向连续长鳍片(7)，构成整片的膜式蛇形管束组件，以增大蛇形管束的传热面积，强化传热效果，并加强蛇形管束(2)的刚性，减少蛇形管束(2)在运输和安装时可能产生的变形，使蛇形管束外壁的保护涂层得到保护，可免受基材变形，而造成保护涂层破碎脱落。

d.蛇形管束(2)以立式错列布置安装在蛇形管束管板(3)之上，构成管簇。并用定位套(8)和螺焊(9)在横向进一步固定蛇形管束(2)，把蛇形管束簇形成一个更稳固整体。当管簇在烟气横向冲刷时不易产生振动，对保护涂层起到进一步保护作用。

e.带蛇形管束管板(3)的管簇和管箱(1)之间采用法兰结构，用螺钉固定。在检修时，可整体吊起带蛇形管束管板(3)的管簇，检查保护涂层的质量，发现缺陷便于修补和更换。

3.由于蛇形管束立式布置，烟气冷却后形成的凝结水在重力作用下沿管束下淌，在管箱(1)的底部进行收集。管箱底部作成倾斜，在管箱最低位置设置凝结水排放口，呈酸性的凝结水从凝结水排放口排出，通过凝结水排放水封(11)注入到填充有碱性物质的中和室(12)进行中和，达标后排放。

4.回收装置设计成长方体，其矩形横截面尺寸的当量直径略比烟道直径大，它作为烟道组成部分嵌入于锅炉(20)排烟口和烟囱(19)之间，不必另行安排安装空间，特别适宜于老锅炉的改造。

5.回收装置设置三通阀。当回收装置出现故障需要检修时，切换三通阀的开关位置，可维持锅炉正常工作，并完成回收装置检修工作。

本发明专利产生的有益效果：

1.回收锅炉尾气热量，节能效果明显，若能得到推广，经济效益十分巨大。

2.烟气中含有二氧化硫、三氧化硫和氮氧化物等有害气体。回收装置在回收热量时，水蒸气得到凝结，同时把上述有害气体部分溶于凝结水中，使烟气得到净化。

3.保护设备免受腐蚀，延长设备使用寿命。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明：

图1是锅炉尾气热量回收装置结构示意图；

图2是图1的侧向视图；

图3是锅炉尾气热量回收装置系统示意图。

图中：1.管箱；            11.凝结水排放水封；

      2.蛇形管束；        12.中和室；

      3.蛇形管束管板；    13.三通阀；

      4.蛇形管束螺纹接头；14.方园接管；

      5.热水出口集管；    15.冷水箱；

      6.冷水进口集管；    16.热水箱；

      7.长鳍片；          17.进水阀；

      8.定位套；          18.出水阀；

      9.螺杆；            19.烟囱；

      10.起吊螺钉；       20.锅炉。

具体实施方式：

锅炉尾气热量回收装置由管箱(1)、蛇形管束(2)、蛇形管束管板(3)、蛇形管束螺纹接头(4)、热水出口集管(5)、冷水进口集管(6)、长鳍片(7)、定位套(8)、螺杆(9)、起吊螺钉(10)、凝结水排放水封(11)、中和室(12)及三通阀(13)等组成。

图1为锅炉尾气热量回收装置结构示意图。管箱(1)是一个长方体容器，它左右两端开口，设计成法兰结构，与烟道法兰相连接。管箱(1)的顶部也开口，设计成法兰结构，其法兰连接尺寸与蛇形管束管板(3)相配。管箱(1)底部沿着烟气流动方向向下倾斜，便于凝结水收集。在管箱(1)底部的最低位置开有凝结水排放口，呈酸性的凝结水从凝结水排放口排出，通过凝结水排放水封(11)，注入到填充有碱性物质的中和室(12)进行中和，达标后排放。管箱(1)在焊接加工后，内腔表面涂层保护，使管箱内腔免受烟气中腐蚀介质的腐蚀，延长管箱使用寿命。

蛇形管束(2)是由无缝钢管弯制而成。它的始末两端均与蛇形管束螺纹接头(4)相焊接。在蛇形管束(2)的管子间隙中焊接纵向连续长鳍片(7)，构成整片的膜式蛇形管束组件。在它的外表面涂层保护，保护涂层能承受烟气高温烘烤和防止组件烟气低温腐蚀外，还具有良好的导热性能，减少组件的热阻，提高热量回收率。管箱(1)内安置膜式蛇形管束组件的数量须根据回收热量的多少通过计算决定。蛇形管束(2)以立式错列布置安装在蛇形管束管板(3)之上，构成管簇。并用定位套(8)和螺杆(9)在横向进一步固定蛇形管束簇，形成一个稳固的整体。当蛇形管束簇在烟气横向冲刷时不易产生振动，可避免因振动而造成保护涂层破碎脱落。

把蛇形管束(2)进口端所有的蛇形管束螺纹接头(4)与冷水进口集管(6)相焊接。蛇形管束(2)的出口端所有的蛇形管束螺纹接头(4)与热水出口集管(5)相焊接。冷水进口集管(6)与进水阀(17)相连，进水阀(17)与冷水箱(15)相连。热水出口集管(5)与出水阀(18)相连，出水阀(18)与热水箱(16)相连，构成回收装置的水系统。

当所有蛇形管束(2)通过蛇形管束螺纹接头(4)，安装到蛇形管束管板(3)上形成总体，然后吊装到管箱(1)的上法兰上，并用螺钉固定。为了吊装方便，在蛇形管束管板(3)上设置两个起吊螺钉(10)。

图3为锅炉尾气热量回收装置系统示意图。锅炉尾气热量回收装置制成矩形管道结构型式，嵌入锅炉(20)的排烟口与烟囱(19)烟道中，水平安装。它的两端通过方园接头(14)与烟道实施方园对接。在回收装置的进口和出口均设置三通阀(13)，当回收装置出现故障需要检查维修时，可将两端三通阀(13)开关位置进行切换，关闭回收装置的两端烟道，不影响锅炉的正常运行。

Claims (2)

1.一种锅炉尾气热量回收装置，由管箱(1)、蛇形管束(2)、蛇形管束管板(3)、蛇形管束螺纹接头(4)、热水出口集管(5)、冷水进口集管(6)、长鳍片(7)、定位套(8)、螺杆(9)、起吊螺钉(10)、凝结水排放水封(11)、中和室(12)及三通阀(13)等组成，其特征在于：锅炉尾气热量回收装置制成矩形或方形管道结构形式，设计成法兰结构，左右两端开口，作为烟道组成部分嵌入在锅炉(20)排烟口和烟囱(19)之间，水平安装；管箱(1)的顶部也设计成法兰结构，安装蛇形管束管板(3)；管箱(1)内腔表面涂覆耐高温耐腐蚀涂层予以保护；管箱(1)内蛇形管束(2)立式安装错列布置，烟气横向冲刷蛇形管束(2)，完成热量回收；蛇形管束(2)的始末两端与蛇形管束螺纹接头(4)相焊接；蛇形管束(2)的管子间隙中焊接纵向连续长鳍片(7)，构成整片的膜式蛇形管束组件，加强蛇形管束刚度，并增大蛇形管束的传热面积；在整片的膜式蛇形管束组件的外表面涂覆耐高温耐腐蚀并具有良好导热性的涂层，减少组件热阻，提高热量回收率；用定位套(8)和螺杆(9)把所有膜式蛇形管束组件进一步紧固，形成一个更为稳固的整体，当烟气横向冲刷管束时，不易产生振动，避免保护涂层因振动而破碎脱落；蛇形管束(2)通过蛇形管束螺纹接头(4)与蛇形管束管板(3)之间采用可拆卸式螺纹连接，构成带管板蛇形管束簇；蛇形管束管板(3)与管箱(1)之间采用法兰连接，当所有蛇形管束(2)通过蛇形管束螺纹接头(4)，安装到蛇形管束管板(3)上形成总体，吊装到管箱(1)的上法兰上，并用螺钉固定；为此，在蛇形管束管板(3)上设置两个起吊螺钉(10)；三通阀(13)安装在管箱(1)的二侧，以法兰相连接；凝结水排放水封(11)与处在管箱(1)底部的凝结水排放口以管道相连接；凝结水排放水封(11)的出口用管道与中和室(12)相连接；冷水进口集管(6)和热水出口集管(5)与处在管箱(1)顶部的蛇形管束螺纹接头(4)相连接。

2.根据权利要求1所述的锅炉尾气热量回收装置，其特征在于：管箱(1)的底部作成倾斜，在底部的最低位置开有凝结水排放口，呈酸性的凝结水从凝结水排放口排出，通过凝结水排放水封(11)注入到填充有碱性物质的中和室(12)进行中和，达标后排放。

3根据权利要求1所述的锅炉尾气热量回收装置，其特征在于：它的进出口两端都设有三通阀，当锅炉尾气热量回收装置出现故障需检修时，切换三通阀开关位置，保证锅炉正常工作。 

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