CN103292305A - 烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置 - Google Patents

烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置 Download PDF

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李国志
金岩
郑文华
刘云
姜宁
张勇
何玉涛
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本发明的一种烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置。包括气体箱体、设置在气体箱体内的换热装置，其特征在于：所述的气体箱体的侧板为管板，在管板上开有通孔，两端分别为烟气进口和烟气出口，在箱体的上部设有汽水分离器，所述的换热装置由预热换热管组和蒸发换热管组所组成，所述的预热换热管组由径向热管和与此径向热管连接的进水集箱及出水集箱Ⅰ所组成，所述的蒸发换热管组由普通换热管、进水集箱Ⅱ及出汽箱所组成。本发明的优点是：由于在烟道排烟中采用了上述结构的组合式余热回收装置，在通过径向热管传热将烟道废气热量传递给软水，产生蒸汽，既降低了烟道尾气排烟温度，提高热利用率，又可有效的避免露点腐蚀。

Description

烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置
技术领域
本发明涉及一种应用于焦化、冶金、石油等领域的烟道尾气用余热回收装置，特别是一种烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置。
背景技术
烟道尾气用换热管式余热回收装置的作用是为了回收烟道废气余热,降低废气排烟的温度，起到降低能量消耗，产生低压蒸汽，用于生产和生活。在烧结领域的冷却烧结矿的废气余热回收均采用我公司的2004年8月6日申请的专利号为ZL200420070137.6，名称为“烧结冷却机余热回收用的翅片管式余热锅炉”的实用新型专利，该烧结冷却机余热回收用的翅片管式余热锅炉由蒸汽发生器、过热器和锅筒经管道连接而成。蒸汽发生器由若干个换热管组组成，每个换热管组内的换热管都采用镶嵌式螺旋翅片管，每个换热管组均与锅筒独立构成循环系统；蒸汽过热器由多根镶嵌式螺旋翅片蛇形管组成；蒸汽发生器和蒸汽过热器均设置在主烟道内，软化除氧后的水经给水管直接进入锅筒。这种结构的回收用的翅片管式余热锅炉的优点是设计合理、结构简单，传热效果好，换热效率高、不爆管，成本低，但因此不适用于冶金化工领域的管道尾气回收，特别是焦化领域的管道尾气回收。
在焦化领域以往都是将焦化烟道废气排放掉。因为这部分废气温度在280-400℃左右，且成分较复杂，含硫量较高，回收利用需考虑低温气体露点腐蚀问题，所以一直以来没有回收。
中国专利CN201010558892.9公开了一种焦炉烟道废气热能的回收利用方法。为了降低烟道尾气的排烟温度，在总烟道根部引出一旁通烟道，在旁通烟道内安装一套热管式余热回收装置，回收后的尾气通过引风机排放。它的特点为：利用轴向热管的等温性回收了废气余热，整台设备由预热器、蒸发器、过热器组成；各组件由轴向热管组成（过热器除外）。由于轴向热管属于二次换热，换热效率较一次换热的普通翅片管来说降低。而且，轴向热管工作状态为垂直放置，工质在加热段被加热后，沿垂直管子汽化上行到达冷却段顶端，释放潜热，将热量传递给水，所以在此过程中需要较大的上升动力。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效降低烟道尾气排烟的温度，又能避免露点腐蚀，提高热效率和设备使用寿命的烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置。
本发明通过以下方案实现：
本发明的烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置，包括气体箱体、设置在气体箱体内的换热装置，其特征在于：
所述的气体箱体的侧板为管板，在所述的管板上开有通孔，气体箱体的两端分别为烟气进口和烟气出口，在所述的气体箱体的上部设有汽水分离器，
所述的换热装置由预热换热管组和蒸发换热管组所组成，
所述的预热换热管组由径向热管和与此径向热管连接的进水集箱及出水集箱Ⅰ所组成，其径向热管一端与进水集箱Ⅰ连接，另一端与出集箱Ⅰ连接，进水集箱Ⅰ的进水口与软水入口相连接，出水集箱Ⅰ的出水口通过连接管与汽水分离器相连接，所述的径向热管穿过管板上的通孔两端设置在气体箱体外，
所述的蒸发换热管组由普通换热管、进水集箱Ⅱ及出汽箱所组成，所述的普通换热管一端与进水集箱Ⅱ连接，另一端与出汽集箱相连，所述的进水集箱Ⅱ的进水口通过管道与汽水分离器的底部相连，所述的出汽集箱通过连接管与汽水分离器的上部相连。
所述的预热换热管组的径向热管为外侧夹套管和内侧换热通管构成的双层套管结构，其双层套管结构的外侧为光管或翅片管，并在外侧夹套管内设有热管工质。
所述的普通换热管内设工质的普通光管或翅片管。
所述的普通换热管为垂直或水平或倾斜设置在气体箱体内。
所述的普通换热管穿过管板上通孔的倾斜角度为0°-20°。
所述的换热面设置在水平烟道内或垂直烟道内。
本发明的优点是：
由于在烟道排烟中采用了上述结构的组合式余热回收装置，在通过径向热管传热将烟道废气热量传递给软水，产生蒸汽，既降低了烟道尾气排烟温度，提高热利用率，又可有效的避免露点腐蚀。
这种以径向热管和普通换热管的组合方式为换热组件的烟道尾气用余热回收装置，在露点腐蚀可能发生的温度区域160±10℃即预热换热管组采用径向热管，换热管水平布置，径向热管为套管结构，管内为软水，夹套内为工质，通过径向热管导热将烟道内烟气热量传递给软水，产生蒸汽，利用径向热管技术可有效的防止循环气体的露点腐蚀；在避开露点温度区域＞160℃即蒸发换热管组和过热换热管组，采用一次性普通换热管，其普通换热管的换热效率较高，有效地提高了热效率和设备的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明换热装置的径向热管-普通换热管穿过管板上的通孔垂直设置在水平烟道的结构示意图。
图2为本发明换热装置的径向热管-普通换热管穿过管板上的通孔水平设置在垂直烟道的结构示意图。
图3为本发明换热装置的径向热管-普通换热管穿过管板上的通孔倾斜设置在水平烟道的结构示意图。
图4为本发明换热装置的径向热管-普通换热管穿过管板上的通孔水平或倾斜设置在垂直烟道的结构示意图。
图5为本发明径向热管的结构示意图。
图6为本发明普通换热管垂直设置的结构示意图。
图7为本发明普通换热管倾斜设置的结构示意图。
图8为本发明普通换热管为翅片管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置，包括气体箱体1、设置在气体箱体1内的换热装置，其特征在于：
所述的气体箱体1的侧板为管板5，在所述的管板5上开有通孔，气体箱体1的两端分别为烟气进口和烟气出口，在所述的气体箱体1的上部设有汽水分离器10，
本发明所述的换热装置由预热换热管组2和蒸发换热管组3所组成，
所述的预热换热管组2由径向热管7和与此径向热管7连接的进水集箱Ⅰ6及出水集箱Ⅰ8所组成，其径向热管7一端与进水集箱Ⅰ6连接，另一端与出集箱Ⅰ8连接，进水集箱Ⅰ6的进水口与软水入口相连接，出水集箱Ⅰ8的出水口通过连接管与汽水分离器10相连接，所述的径向热管7穿过管板5上的通孔两端设置在气体箱体1外，其管板5起支撑作用。
所述的蒸发换热管组3由普通换热管11、进水集箱Ⅱ4及出汽集箱9所组成，所述的普通换热管11一端与进水集箱Ⅱ4连接，另一端与出汽集箱9相连，所述的进水集箱Ⅱ4的进水口通过管道与汽水分离器10的底部相连，所述的出汽集箱9通过连接管与汽水分离器10的上部相连。
这种以径向热管7和普通换热管11的组合方式为换热组件的烟道尾气用余热回收装置，在露点腐蚀可能发生的温度区域160±10℃即预热换热管组采用径向热管7，利用径向热管技术可有效的防止循环气体的露点腐蚀；在避开露点温度区域＞160℃即蒸发换热管组，采用一次性普通换热管，其普通换热管的换热效率较高；有效地提高了热效率和设备的使用寿命。
如图5所示，本发明所述的预热换热管组的径向热管7为外侧夹套管7-1和内侧换热通管7-2构成的双层套管结构，其双层套管结构的外侧为光管或翅片管，并在外侧夹套管7-1内设有热管工质7-3。
所述的径向热管的内侧换热通管7-2内通软水，外侧夹套管7-1内为工作介质，通过径向热管导热将烟道内烟气热量传递给软水，产生蒸汽，以达到换热的目的。
如图6所示，所述的普通换热管11为内设工质11--2的普通光管或翅片管11-1。
如图1-8所示，本发明所述的普通换热管11可根据工艺需要垂直或水平或倾斜设置在气体箱体1内。其普通换热管穿过管板上通孔的倾斜角度为0°-20°。
本发明在露点腐蚀可能发生的温度区域160±10℃即预热换热管组采用径向热管7相对于轴向热管具有所需工质上升动力小，单位时间工质循环次数多，所携带的汽化潜热更多等优点，且有效的避免露点腐蚀；而在烟气温度＞160℃的温度区域，就是说在避开露点腐蚀温度区域，采用普通换热管不仅制作简单，而且换热效率较高，有效地提高了换热效率和在设备的使用寿命。
根据工艺条件要求，本发明所述的换热面设置在水平烟道内或垂直烟道内。
图1-4分别示出了设置在气体箱体内的换热面水平或垂直设置在烟道内结构示意图。

Claims (6)

1.一种烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置，包括气体箱体、设置在气体箱体内的换热装置，其特征在于：
所述的气体箱体的侧板为管板，在所述的管板上开有通孔，气体箱体的两端分别为烟气进口和烟气出口，在所述的气体箱体的上部设有汽水分离器，
所述的换热装置由预热换热管组和蒸发换热管组所组成，
所述的预热换热管组由径向热管和与此径向热管连接的进水集箱及出水集箱Ⅰ所组成，其径向热管一端与进水集箱Ⅰ连接，另一端与出集箱Ⅰ连接，进水集箱Ⅰ的进水口与软水入口相连接，出水集箱Ⅰ的出水口通过连接管与汽水分离器相连接，所述的径向热管穿过管板上的通孔两端设置在气体箱体外，
所述的蒸发换热管组由普通换热管、进水集箱Ⅱ及出汽箱所组成，所述的普通换热管一端与进水集箱Ⅱ连接，另一端与出汽集箱相连，所述的进水集箱Ⅱ的进水口通过管道与汽水分离器的底部相连，所述的出汽集箱通过连接管与汽水分离器的上部相连。
2.根据权利要求1所述的烟道尾气用径向热管-普通换热组合式余热回收装置，其特征在于所述的预热换热管组的径向热管为外侧夹套管和内侧换热通管构成的双层套管结构，其双层套管结构的外侧为光管或翅片管，并在外侧夹套管内设有热管工质。
3.根据权利要求1所述的烟道尾气用径向热管-普通换热组合式余热回收装置，其特征在于所述的普通换热管为内设工质的普通光管或翅片管。
4.根据权利要求1所述的烟道尾气用径向热管-普通换热组合式余热回收装置，其特征在于所述的普通换热管为垂直或水平或倾斜设置在气体箱体内。
5.根据权利要求4所述的烟道尾气用径向热管-普通换热组合式余热回收装置，其特征在于普通换热管穿过管板上通孔的倾斜角度为0°-20°。
6.根据权利要求1所述的烟道尾气用径向热管-普通换热管组合式余热回收装置，其特征在于所述的换热面设置在水平烟道内或垂直烟道内。
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