CN102538512B - 智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置。该装置主要由智能控制器、管式换热器、超导热管换热器、净水流管道、高温烟气通道组成。管式换热器，超导热管换热器均由若干结构相同规格统一的单体模块组合而成。净水流管道分段设置各模块中，净水流管道和高温烟气通道通过模块组合分别构成贯通的总管道、总通道。本发明的模块式组合结构，整机体积小，安装维修及快捷更换模块快捷方便，对整体运行无影响；还可根据实际需求增减模块数量，以满足不同吨位锅炉烟气或其它废气热能的回收利用，适应性、通用性强、热效率高；且装置可实现自动化运行，全程安全监控。

Description

智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置

技术领域

本发明涉及节能减排、废热能再利用技术，特别涉及锅炉排放烟气的废热能再利用技术，具体地说是一种智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置。

背景技术

锅炉是工业生产中常用设备。据监测统计，我国工业锅炉运行效率普遍偏低，一般只能达到原设计指标的85-90%。究其主要原因是，锅炉燃烧排烟量大且温度高（180—220C°）；其次是未燃尽灰渣的含碳量过高。为了提高锅炉运行效率，相关科技人员进行了多项研究。但是长期以来，锅炉烟气排量大、温度高的现状依然存在。人们只有通过充分吸取锅炉烟气中热量的这一途径，以提高能源利用率，达到节能、减排之目的。传统的“气—水”热交换设备的热交换率不够理想，一般体积大而笨重，智能化控制水平也较低，而且一旦设备的某一处发生漏水故障，维修又比较困难。申请人于2011年4月公开了一种“智能化废热能水加热装置”（ZL2011201215892），提出了“气—水”之间进行逆向多内管套管式的长程、变程热交换，具有智能化控制运行、整机体积小，提高了热效率等明显优点。但是，该装置显然不能用于“锅炉烟气—水” 的热交换。这是因为锅炉烟气的成分较为复杂，含有如：一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等多种气相物质，热交换过程中烟气与冷凝水反应，将生成酸液腐蚀设备。故要再另行研制与之匹配的热交换装置，并对其结构再进行优化改进。

发明内容

本发明提供一种智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，目的在于通过对装置组件作模块式的结构组合；通过设置烟气隔离板对水的间接加热；通过智能控制器，以使该装置结构更紧凑、维修安装更方便，且实现更可靠的全自动运行，提高热效率。

本发明技术解决方案

本发明主要由智能控制器、管式换热器、超导热管换热器、净水流管道、高温烟气通道、水泵组成。所述的管式换热器，由若干结构相同规格统一的单体管式换热模块组合而成。所述的超导热管换热器，由若干结构相同规格统一的单体超导热管模块组合而成。所述净水流管道分段设置于单体管式换热模块和超导热管换热器中，通过所述模块组合而构成贯通的总管道。所述高温烟气通道设置于两列单体管式换热模块之间，通过所述单体管式换热器模块的组合而贯通。所述净水流管道的低温水进水口与水泵相连接；所述高温烟气通道的气流方向与净水流管道中水流方向相反，高温烟气通道的烟气进口与锅炉烟气出口连接，高温烟气通道烟气的出口与锅炉原引风机连接。

本发明进一步技术解决方案

所述单体管式换热模块和超导热管换热模块中的净水流管道的分段管道，可或为串联连接、或为并联连接。

所述单体管式换热模块由围板、及设置于该围板中的净水流管道的分段管道、和设置于分段管道两端的进口、出口控制阀门组成。

所述高温烟气通道与净水流管道之间为单体管式换热模块的围板的隔烟板。

所述净水流管道的分段管道呈“蛇形”盘管状。

所述超导热管换热器位于管式换热器的上方，超导热管换热器的超导热管的上端一放热端设有进口、出口控制阀门。所述超导热管下端一吸热端插入高温烟气通道中。

所述高温烟气通道的烟气进口处设有烟气均衡分配器。

所述烟气均衡分配器呈喇叭口状，内设均等分布的格栅。

所述智能控制器由控制操作面板、烟气进口温度传感器、烟气出口温度传感器、热水出口温度传感器、压力传感器、热水温度控制仪、报警器、变频器、断路器、接触器、数码显示器和开关组成。变频器与水泵电机连接，水泵与净水流管道进水口之间，依次设有压力传感器及电磁阀组。控制器按钮、显示器设置在柜体表面的控制操作面板上。

本发明的有益效果：

（一）本发明的主要组件采用结构相同、规格统一的模块组合结构，整机体积小，安装维修方便，一旦发生漏水故障，只要临时关闭有故障模块，或对故障模块实施快捷更换，均不会影响装置的整体运行。

（二）本发明可以根据使用单位需求的实际情况，增加或减少单体管式换热模块和单体超导热管模块组合的数量，甚至还可将本装置串联使用，以满足不同吨位锅炉的烟气废热能的回收利用，适应性强。

（三）本发明不仅是针对锅炉烟气成分的特殊性所设计的水加热装置，也可作为其它气体废热能的水加热装置，具有通用性。

（四）本发明的智能控制器可自动控制低温水的压力和进水量，及所设定的出水温度，当废热能温度低或锅炉停止运行时，又可处于待机状态，一旦出现故障均能及时报警，自动化程度高。

（五）本发明组件管式换热器和超导热管换热器配合使用，提高了锅炉烟气和水的热交换率。

附图说明

     附图1为本发明组件净水流管道作串联状的结构示意图；

附图2为本发明组件净水流管道作并联状的结构示意图；

附图3为本发明管式换热器横向断面的结构示意图；

附图4为本发明智能控制器控制操作面板结构示意图；

附图5为本发明超导热管换热器的超导热管布设结构示意图；

附图6为本发明烟气均衡分配器的正视结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，

本发明主要由智能控制器、管式换热器、净水流管道、高温烟气通道、水泵组成。所述的管式换热器1由若干结构相同、规格统一的单体管式换热模块11（图中为两列共6块）组合而成；所述的超导热管换热器2由若干结构相同规格统一的单体超导热管模块21（图中为6块）组合而成。所述净水流管道分段设置于模块中，模块组合构成贯通的总管道3。所述高温烟气通道4位于管式换热器两列单体管式换热模块之间，通过单体管式换热器模块的组合而贯通；所述净水流管道的低温水进水口31与水泵5相连接，净水流管道的热水出口32为末位超导热管换热模块的水出口；所述高温烟气通道的烟气进口41与锅炉烟气出口（图中未表示）连接；烟气进口处设置有烟气均衡分配器42，高温烟气通道与净水流管道之间为单体管式换热模块的围板12的隔烟板121，高温烟气通道烟气的出口43与锅炉的原引风机（图中未表示）连接。

又如图1所示，

所述单体管式换热模块和超导热管换热模块中的净水流管道的分段管道33成串联状。

又如图2所示，

所述单体管式换热模块和超导热管换热模块中的净水流管道的分段管道33成并联状。

所述分段管道的两端均设有进口、出口控制阀门331。

又如图1、3、5所示，

所述超导热管换热器位于管式换热器的上方，超导热管22下端插入管式换热器的高温烟气通道中，超导热管下部吸热端可吸取高温烟气中的热量。单体管式换热模块围板12的隔烟板121将蛇形净水流管道与高温烟气隔开，避免管壁冷凝水与锅炉烟气中二氧化硫等气体接触生成酸类对管壁腐蚀；也可避免高温烟气中的烟尘与管壁冷凝水接触生成污垢层，影响换热效果。

又如图1、6所示，

所述高温烟气通道的烟气均衡分配器42内里均等设有格栅421。烟气均衡分配器将高温烟气作均衡的分流，减缓了烟气的流速，确保烟气通道无死角流动，使每一支超导热管管体都能均衡受热，降低了烟尘碰撞超导热管壁磨损力度，延长了超导热管的使用寿命。

如图1、2、4所示，

所述智能控制器的控制操作面板上设有控制按钮、数码显示屏；智能控制器的其它的组成部分烟气进口温度传感器51、烟气出口温度传感器52、热水出口温度传感器53、压力传感器54、电磁阀55布设于本装置的相应部位。其它的组成部分，如：热水温度控制仪、报警器、变频器、断路器、接触器等图中未表示。本发明的温度显示、温度设定、温度异常报警、电磁阀启闭、水泵运转、全部由智能控制器控制完成。

当本发明装置的烟气进口温度传感器，检测到有利用价值的烟气将进入烟气通道时，水泵开始工作，并按设定的出水温度值全自动运行。运行过程中如遇进水量异常、断水、水泵故障，或超导热管换热器出水温度异常超出安全设定时，装置开始报警，提示工作人员紧急排除故障。当烟气出口温度传感器检测到烟气出口温度低于110C°—120 C°时，所出现的的露点对锅炉引风机、烟囱会产生腐蚀，报警器报警，同时提示工作人员须调整热水出口水温。在智能控制器的控制下，本装置正常运行，可达到本发明的预期目的。 

Claims (7)

1.智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：它主要由智能控制器、管式换热器、超导热管换热器、净水流管道、高温烟气通道、水泵组成，所述的管式换热器，由若干结构相同规格统一的单体管式换热模块组合而成；所述的超导热管换热器，由若干结构相同规格统一的单体超导热管模块组合而成，超导热管换热器位于管式换热器的上方，超导热管换热器的超导热管的下端即吸热端插入管式换热器的所述高温烟气通道中；所述净水流管道分段设置于单体管式换热模块和超导热管换热器中，通过所述模块组合而构成贯通的总管道；所述净水流管道的低温水进水口与水泵相连接；所述高温烟气通道为位于两列单体管式换热模块之间的通道，通过所述单体管式换热器模块的组合而贯通；所述高温烟气通道的气流方向与净水流管道中水流方向相反，高温烟气通道的烟气进口与锅炉烟气出口连接，高温烟气通道烟气的出口与锅炉原引风机连接；所述单体管式换热模块由围板、及设置于该围板中的净水流管道的分段管道、和设置于分段管道两端的进口、出口控制阀门组成。

2.根据权利要求1所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述单体管式换热模块和超导热管换热模块中的净水流管道的分段管道，可或为串联连接、或为并联连接。

3.根据权利要求1所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述高温烟气通道与净水流管道之间为单体管式换热模块围板的隔烟板。

4.根据权利要求2所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述净水流管道的分段管道呈“蛇形”盘管状。

5.根据权利要求1所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述高温烟气通道的烟气进口处设有烟气均衡分配器。

6.根据权利要求5所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述烟气均衡分配器呈喇叭口状，内设均等分布的格栅。

7.根据权利要求1所述的智能化模块式锅炉烟气废热能水加热装置，其特征在于：所述智能控制器的操作面板上设有开关按钮及数码显示屏，所述控制器的组成件烟气进口温度传感器、烟气出口温度传感器、热水出口温度传感器设置于所述加热装置烟气进出口、热水出口的相应部位，所述控制器的变频器与水泵电机连接，水泵与净水流管道进水口之间，依次设有压力传感器及电磁阀组。