CN103256585A - 新型余热锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用工业余热产生水蒸汽和热水的设备。它有蒸汽余热锅炉和热水余热锅炉两种结构形式。公知的余热锅炉，有管式换热元件和热管两大类。它们的共同缺点是需用管板，材料贵，加工成本高，本发明的有益效果是：实现了以板代管，取消管板，降价材料成本，减少加工费用。中心管同时起到下降管的作用，强化水在螺旋板式换热芯中的循环，提高总传热系数，利用上下部弓形封板，使蒸汽压力由壳体承担，使烟气侧流道处于受外压状态，又在烟气侧流道设置翅片，烟气进出口配流室的隔板设置支撑件和筋板加强，以提高其稳定性。

Description

新型余热锅炉

所属技术领域

本发明涉及一种利用工业余热产生水蒸汽和热水的设备。

背景技术

工业过程中会产生大量余热，如烟道气(200-300℃)，高炉气(约1500℃)，化工反应的工艺气(300-1000℃)……，随着工业发展，能源供求紧张，环境热污染严重，充分利用这些余热作为一种热源，产生水蒸汽和热水，借以提高热能利用率、降低燃料消耗、提高经济效益、低碳环保，已成为各国政府，企业和广大群众的共识。为此产生了多种余热锅炉。

公知的余热锅炉，按换热元件结构分，有两大类。即管式换热元件和热管换热元件。前者为传统的后者则始用于上世纪60年代。

管式余热锅炉的基本结构有：1.管壳式，由于需解决的主要矛盾不同，它们有列管式、螺旋盘管式、U形管式等。2.烟道式，其结构与一般工业锅炉类似，烟气通过耐火材料砌成的炉膛，炉膛内布有排管，排管内的水汽化变成蒸汽，烟气的压力不高，但温度较高。3.双套管式，这类锅炉适用于高温高压，高温工艺气通过内套管，水在套管夹层间变成蒸汽。例如柴油裂解制乙烯装置中的Schmidt急冷余热锅炉和合成氨装置中的Sulzer气冷却余热锅炉。

传统的管式结构，由于烟气侧给热系数很低，从上世纪60年代开始出现了热管式余热锅炉。热管具有极高的导热能力和优良的等温特性，大量用于余热锅炉和空气预热器。由于高温烟气的热量不是直接传给待汽化的水，中间多了一个传热过程，高温烟气先将热量传给热管内充填的介质，使其汽化，再由热管内充填的介质将热量传给热管外侧的水，其总传热效率要降低，热管的另一缺点是，由于材料和工艺原因，热管的服役期不长。

上述以管为换热元件的余热蒸锅炉的共同缺点是需用管板。

由发明人发明的“一种换热芯可外抽的耐腐蚀双轴向流螺旋板式换热器ZL200510041521.1”，已在石油、化工、制药、溴化锂中央空调、压缩式制冷机组、印染等行业中得到成功的应用。涉及有水-水、气-水、汽-水、液-水、液-液间的换热、单相流冷凝冷却、多相流冷凝冷却以及多股流换热都有应用。

实现了以板代管，取消管板，降价材料成本，减少加工费用。

此外还有以下优点：

1.虽然流道很狭，由于实现了多条并联，因此单节处理量较大；

2.由于设有外壳，故承压能力可达到管壳式换热器同样的等级；

3.流体呈轴向流可以设置翅片，亟大的扩展了二次换热面，可根据流体特性优选翅片的结构，更适用于气体和多相流的换热；

4.为纯逆流换热，端部温差可以小到2℃；

5.可自由选取两个流体的流道宽度，使两个流体都可以在最佳流速下运行；

6.流体的水当量直径小，水侧3-5mm，气侧5-20mm，在较低的流速下(水＜0.3m/s，气＜6m/s)即出现喘流；

7.流体流态均匀，没有死角，不仅使k值大，又弱化了结垢，可实现在线免拆除垢，运行费用和维修费用都低。

发明内容

为了克服公知的管式余热锅炉的上述缺点，本发明提供了一种新型余热锅炉，它有蒸汽余热锅炉和热水余热锅炉两种结构形式，是由烟气进出口，烟气进出口配流室，螺旋板式换热芯，注水口，蒸汽出口，排污口，捕液滴器，液面计，安全阀，壳体，上下封头，冷/热水进/出口所组成，其特征在于：当作为蒸汽锅炉时，中心管同时起到下降管的作用，利用上下部弓形封板，使蒸汽压力由壳体承担，使烟气侧流道处于受外压状态，又在烟气侧流道设置翅片，烟气进出口配流室的盖板和隔板设置支撑件和筋板加强，以提高其稳定性；当作为热水锅炉时，烟气走平行于中心管的直道，烟气侧流道设置翅片，冷热水走螺旋道、两程。

附图说明

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的描述。

应说明，所述附图和实施例是用来说明本发明，并非用于限制本发明的范围。在阅读本发明后，如对本发明作各种改动或修改，都属于等价的改动或修改，同样包括于本申请所附权利要求书限定的范围内。

图1是蒸汽余热锅炉结构剖视图，图2是图1A-A剖视图，图3是图1B-B剖视图，图4是图1C-C剖视图，图5是图1D-D剖视图，图6是热水余热锅炉结构剖视图，图中：1.排污阀接管，2.底部封头，3.壳体法兰，4.烟气出口，5.下部弓形封板，6.螺旋板式换热芯总成，7.壳体，8.液面计接管，9.捕液滴器，10.顶部封头，11.蒸汽出口管，12安全阀接管，13.烟气进口，14.上部弓形封板，15.注水口，16.烟气进口配流室盖板，17.烟气进口配流室中间隔板，18.烟气进口配流室侧面隔板，19烟气出口配流室盖板，20.烟气出口配流室中间隔板，21.烟气出口配流室侧面隔板，22.中心管，23.烟气侧翅片，24.热水出口，25.冷水进口，26.程间隔板。

具体实施方式

实施例1，蒸汽余热锅炉(参见图1-图5)

将螺旋板式换热芯(6)置于有顶部封头(10)和底部封头(2)的壳体(7)中，用烟气进口配流室盖板(16)，烟气进口配流室中间隔板(17)，烟气进口配流室侧面隔板(18)，构成密闭的烟气进口配流室，用烟气出口配流室盖板(19)，烟气出口配流室中间隔板(20)，烟气出口配流室侧面隔板(21)，构成密闭的烟气出口配流室，使烟气均匀布在换热芯的螺旋道中。

螺旋板式换热芯总成(6)和壳体(7)间有一环隙，在烟气出口配流室和烟气出口配流室处分别用上部弓形封板(14)和下部弓形封板(5)封堵，而在汽侧未封堵。于是，螺旋板式换热芯总成(6)和壳体(7)间的环隙与汽侧相通，压力相等。由于烟气侧压力低于蒸汽侧压力，即在换热芯内烟气侧是受外压，在换热芯内烟气侧设置翅片，并将进出口配流室的盖板和隔板设置支撑件和筋板(图中未示)，以提高烟气侧的稳定性。

作业时，将软水由注水口(15)注满到正常水位，将烟气由进口(17)引入，经烟气进口配流室均匀布于换热芯的多条螺旋烟道中，将热量传经另一螺旋道中的水使其汽化，在其中形成含有大量汽泡的向上流动的多相流，其重度小于水，在中心管(22)中，由于表面热强度较低，仍为单一相-饱和态水，且又有冷软水注入，温度较低，重度销大，于是在螺旋道和中心管间的介质水产生了一个重度差，促进了中心管的水向下、螺旋芯的水向上流动。经过换热的烟气由烟气出口(4)外排。当然烟气的流向不限于此，亦可改为下进上出，可因地制宜地选择。

产生的蒸汽经捕液滴器(9)由蒸汽出口管(11)外输。污水定期由排污阀外排。

实施例2，热水余热锅炉(参见图6)

螺旋板式换热芯(6)的中心管(22)用程间隔板(26)隔开，从冷水进口(25)的冷水进入到中心管(22)的下半段，经由管壁上的开孔进入到螺旋板式换热芯(6)的下半部，由内向外走螺旋道，直到螺旋板式换热芯(6)的外侧，折而向上，再由外向内走螺旋道，经由管壁上的开孔的中心管(22)的上半段，与烟道侧的烟气换热，变成热水，由热水出口(24)外送。螺旋板式换热芯(6)安装在由壳体(7)，下封头(2)，上封头(10)，烟气口(13)和烟气出口(4)组成的壳内，热烟气从上部进口进入后，在螺旋板式换热芯(6)的多圈烟气侧道垂直向下，与走螺旋道中的水进行换热，被冷却，最后由烟气出口(4)外排，在烟气侧道中设置有翅片。

有益放果

本发明的有益效果是：实现了以板代管，取消管板，降价材料成本，减少加工费用。中心管起到下降管的作用，强化水在螺旋板式换热芯中的循环，提高总传热系数，利用上下部弓形封板，使蒸汽压力由壳体承担，使烟气侧流道处于受外压状态，又在烟气侧流道设置翅片，烟气进出口配流室的隔板设置支撑件和筋板加强，以提高其稳定性。

Claims (3)

1.一种新型余热锅炉，它有蒸汽余热锅炉和热水余热锅炉两种结构形式，当用作蒸汽余热锅炉，是由烟气进出口，烟气进出口配流室，螺旋板式换热芯，注水口，蒸汽出口，排污口，捕液滴器，液面计，安全阀，壳体，上下封头所组成，当用作蒸汽余热锅炉，其特征在于：在螺旋板式换热芯中，烟气和水都走直道，中心管同时起到下降管的作用，当用作热水余热锅炉，其特征在于：在螺旋板式换热芯中，烟气走直道而水走双程螺旋道。

2.一种如权利要求1所述的新型余热锅炉，其特征在于：在螺旋板式换热芯和壳体的环隙处设置了上下部弓形封板。

3.一种如权利要求1所述的新型余热锅炉，其特征在于：在烟气侧流道设置翅片，烟气进出口配流室的盖板和隔板设置支撑件和筋板加强，以提高其稳定性。

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