CN105115322B - 一种高安全性烟气热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高安全性烟气热回收装置，包括热交换组件、凝结水排水组件、泄漏及堵塞监控组件、泄压排汽组件及水‑水热交换器，其中，上述热交换组件包括热交换器壳体及气‑水换热盘管，热交换器壳体的两端分别设有烟气进口及烟气出口，气‑水换热盘管上分别开设有进水口及出水口，并从热交换器壳体侧面伸出，与外部的循环水管相连；上述凝结水排水组件连接在热交换器壳体上，泄漏及堵塞监控组件连接在凝结水排水组件与进水口之间；泄压排汽组件连接在出水口上；水‑水热交换器的两端分别连接进水口及出水口。本发明结构简单，设计合理，同时具备排水和泄压功能，热交换效率高，并能够对泄漏以及堵塞进行有效监测和处理，安全系数高。

Description

一种高安全性烟气热回收装置

技术领域

本发明涉及锅炉烟气热回收领域，特别指一种高安全性烟气热回收装置。

背景技术

烟气是各种燃料锅炉设备工作过程中燃料燃烧的产物,其中包含有大量的废热，这些热量随烟气一起被排放到大气中。烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量，以提高燃料的利用率。从各种锅炉排出的高温烟气往往带走炉子供热量的20～50%，一般的锅炉烟气中所包含的热量也在总供热量的10%以上。因此，为了进一步提高锅炉的热效率，达到节能降耗的目的，回收烟气余热是一项重要的节能措施。采用水作为热交换介质的烟气热能回收装置在市场上比较常见，通过将高温烟气及循环水同时导入热回收器内进行气-水热交换，通过循环水吸收烟气的热量，供给有热量需求的用户使用，从而实现了高温烟气的热量回收。然而，如果设计不当，烟气热回收装置在运行过程中也会存在较大的安全隐患，这些隐患主要表现在以下三个方面:

1、高温烟气可能导致换热盘管内侧的循环水发生沸腾，并最终导致换热器超压爆炸；

2、因烟气含有的腐蚀性气体凝露后，可引起换热器腐蚀泄漏，导致换热盘管内大量的液态水漏出并沿着烟管流入锅炉炉膛，并引起锅炉的严重损坏；

3、烟气中含有大量的水蒸汽，经冷却后会发生部分或全部凝结的现象，如果不能有效排出，也会沿着烟道流入炉膛之中，引起锅炉的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单，设计合理，同时具备排水和泄压功能，热交换效率高，并能够对泄漏以及堵塞进行有效监测和处理，安全系数高的高安全性烟气热回收装置。

本发明采取的技术方案如下：一种高安全性烟气热回收装置，包括热交换组件、凝结水排水组件、泄漏及堵塞监控组件、泄压排汽组件及水-水热交换器，其中，上述热交换组件包括热交换器壳体及气-水换热盘管，热交换器壳体的两端分别设有烟气进口及烟气出口，气-水换热盘管上分别开设有进水口及出水口，并从热交换器壳体侧面伸出，与外部的循环水管相连，高温烟气经烟气进口进入热回收换热器的壳体内部，流经气-水换热盘管外侧，将热量传递给气-水换热盘管内侧的介质水后，从烟气出口流出，介质水经气-水换热盘管的进水口进入气-水换热盘管内部，吸收气-水换热盘管外侧烟气的热量后温度升高，并从出水口流出；上述凝结水排水组件连接在热交换器壳体上，泄漏及堵塞监控组件连接在凝结水排水组件与进水口之间；上述泄压排汽组件连接在出水口上；水-水热交换器的两端分别连接进水口及出水口。

优选地，所述的热交换器壳体外壁设有箱体保温层，以便进行保温；上述进水口及出水口上分别设有第一电动二通阀及第二电动二通阀。

优选地，所述的进水口与出水口的外端连接有循环管路，循环管路的外端分别接入上述水-水热交换器内，以便将热回收装置回收的热量传递给有热量需求的用户；上述进水口外端连接的循环管路上设有循环水泵。

优选地，所述的凝结水排水组件包括凝结水接水盘、集水管、凝结水排水管及存水弯管，其中，上述凝结水接水盘设置在热交换器壳体的底部，集水管连接在凝结水接水盘下部，以便将凝结水向外导出；上述凝结水排水管连接在集水管的下端，存水弯管连接在凝结水排水管的下端。

优选地，所述的泄漏及堵塞监控组件包括控制器、浮球式液位开关、第一电动二通阀、第二电动二通阀，其中，控制器为分体安装，分别与上述第一电动二通阀、第二电动二通阀及浮球式液位开关相连；浮球式液位开关设置在集水管侧部，并插入集水管内。

优选地，所述的泄压排汽组件包括泄压排汽管、排水管、膨胀水箱及排汽管，其中，上述泄压排汽管连接在上述出水口上，并向上延伸；上述排水管及排汽管分别连接在泄压排汽管的末端，排汽管向上部延伸，排水管向侧部延伸；上述膨胀水箱接设在排水管的末端，膨胀水箱通过系统膨胀管连接在上述循环水泵的进水管路上。

本发明的有益效果在于：

本发明针对现有技术存在的缺陷和不足加以改进创新，在原有的热回收器上增加了盘管泄漏及凝结水排水堵塞监控组件，监控组件的液位监测开关设置在热回收器的底部，通过的集水管上，集水管与热回收器内部的接水盘连通，依靠液位监测开关的反馈，监控组件就可以根据集水管内水位的变化判断排水管道是否堵塞或者是否存在因盘管泄漏而来不及排出的情况存在，并在出现此类状况时发出报警信号，及时关闭第一、第二电动阀，停止热回收器的工作；另外，在气-水换热盘管出水口上设置有泄压排汽组件，排汽组件的一端连接在出水口的泄压口上，另一端设有两个出口，其中之一连接在膨胀水箱上，用来将液态水排入膨胀水箱内，另外一个出口则与排汽管相连，用来排出换热器内部产生的水蒸汽。此泄压排汽组件一方面可以随时排出系统工作过程中产生的闪发的水蒸汽，另一方面，当系统出现故障需要关闭第一电动阀与第二电动阀时，气-水热交换器内部积存的循环水将因高温烟气的加热而沸腾，此泄压排汽组件将可以及时排出产生的蒸汽，并保持换热盘管内部压力的稳定，确保盘管不因超压而损坏。提高了设备的安全系数。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中热回收器与冷凝水排水组件的连接结构示意图。

图3为图1中热回收器与泄压排汽组件的连接结构示意图。

图4为图1中热回收器的内部结构示意图。

图5为热回收器正常工作时排水示意图。

图6为热回收器发生堵塞时排水示意图。

图7为热回收器发生盘管泄漏时排水示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

如图1至图4所示，本发明采取的技术方案如下：一种高安全性烟气热回收装置，包括热交换组件1、凝结水排水组件2、泄漏及堵塞监控组件3、泄压排汽组件4及水-水热交换器8，其中，上述热交换组件1包括热交换器壳体11及气-水换热盘管12，热交换器壳体11的两端分别设有烟气进口17及烟气出口18，气-水换热盘管12上分别开设有进水口14及出水口13，并从热交换器壳体11侧面伸出，与外部的循环水管相连，高温烟气经烟气进口17进入热回收换热器的壳体11内部，流经气-水换热盘管12外侧，将热量传递给气-水换热盘管12内侧的介质水后，从烟气出口18流出，介质水经气-水换热盘管12的进水口14进入气-水换热盘管12内部，吸收气-水换热盘管12外侧烟气的热量后温度升高，并从出水口13流出；上述凝结水排水组件2连接在热交换器壳体1上，泄漏及堵塞监控组件3连接在凝结水排水组件2与进水口14之间；上述泄压排汽组件4连接在出水口13上；水-水热交换器8的两端分别连接进水口14及出水口13。

热交换器壳体1外壁设有箱体保温层19，以便进行保温；上述进水口14及出水口13上分别设有第一电动二通阀16及第二电动二通阀15。

进水口14与出水口13的外端连接有循环管路7，循环管路7的外端分别接入上述水-水热交换器8内，以便将热回收装置回收的热量传递给有热量需求的用户；上述进水口14外端连接的循环管路7上设有循环水泵6。

凝结水排水组件2包括凝结水接水盘21、集水管22、凝结水排水管23及存水弯管25，其中，上述凝结水接水盘21设置在热交换器壳体11的底部，集水管22连接在凝结水接水盘21下部，以便将凝结水向外导出；上述凝结水排水管23连接在集水管22的下端，存水弯管25连接在凝结水排水管23的下端。

泄漏及堵塞监控组件3包括控制器31、浮球式液位开关24、第一电动二通阀16、第二电动二通阀15，其中，控制器3为分体安装，分别与上述第一电动二通阀16、第二电动二通阀15及浮球式液位开关24相连；浮球式液位开关24设置在集水管22侧部，并插入集水管22内。

泄压排汽组件4包括泄压排汽管41、排水管42、膨胀水箱43及排汽管44，其中，上述泄压排汽管41连接在上述出水口13上，并向上延伸；上述排水管42及排汽管44分别连接在泄压排汽管41的末端，排汽管44向上部延伸，排水管42向侧部延伸；上述膨胀水箱43接设在排水管42的末端，膨胀水箱43通过系统膨胀管5连接在上述循环水泵6的进水管路上。

具体地，本发明包括热回收器、凝结水排水组件、换热盘管泄漏以及凝结水排水堵塞监控组件、泄压排汽组件四大部件。所述装置为常压装置,具备凝结水排水管路堵塞监测及处理功能,换热器泄漏监测及处理功能,以及泄压排汽功能。可以在热回收装置发生凝结水排水堵塞、换热盘管泄漏时安全地终止换热器的工作，避免液态水流入高温的锅炉炉膛之中，有效保护锅炉不因换热器的故障而受到损坏，确保锅炉安全稳定地运行。同时也可在换热器内部的循环水发生沸腾汽化时，及时排出产生的蒸汽，确保换热器不因内部循环水沸腾而超压损坏。

热回收器包括水-气热交换盘管、热回收器箱体两大结构。

热回收器箱体内部为空腔结构，两端分别开设有烟气进口及烟气出口，底部安装有凝结水接水盘，其中的烟气进口与锅炉烟管出口连通，将锅炉烟气引入腔体内，经热交换后从出口排入到后部的烟管中，再排入大气之中。

水-气热交换盘管安装在热回收箱体内，盘管为翅片管结构，管外侧焊接翅片，与烟气接触，内侧与水接触，该盘管具有一个进水口、一个出水口。

水-气热交换盘管出水口上开有一个泄压口，并在进水口与出水口上各安装有一只电动二通阀。分别为第一电动阀与第二电动阀。

盘管泄漏以及凝结水排水堵塞监控组件包括自动控制器、第一电动阀、第二电动阀、液位开关。

监控组件的控制器与热回收装置为分体安装，用以监测液位开关的状态，并在发生堵塞或者泄漏时发出故障报警信号，并关闭第一电动阀以及第二电动阀，及时终止热回收器的工作。

第一电动阀安装在换热盘管的进水口，第二电动阀安装在换热器的出水口，以便在发生泄漏或者堵塞时，关断换热盘管的进出水，终止换热器的工作。

凝结水排水组件包括集水管、排水管及存水弯管，集水管设置在热回收器的底部，并与热回收器的接水盘连通；排水管接在上述集水管的下端，水经集水管向下流入排水管内；上述存水弯管接在排水管的下端，存水弯管为曲型管体结构，以便存储经排水管排出的水份，隔绝空气与烟气的接触。

排汽泄压组件包括泄压排汽管、膨胀水箱及排汽管，其中，上述泄压排汽管连接在上述换热盘管出口的泄压口上，并向上延伸；上述膨胀水箱连接在泄压排汽管的尾端；上述排汽管连接在泄压排汽管上。

出水口的外端连接有出水管，出水管的外端连接在水-水热交换器上，高温热水经出水管导出，进入水-水热交换器后，将热量传导给有需要的用户，再从水-水热交换器流出，进入水泵进口，经水泵循环后再次从换热盘管的进水口流进换热盘管内部，如此反复循环，将热量源源不断地吸收出来，供用户使用。

膨胀水箱安装有一根膨胀管，一段与膨胀水箱底部连接，另一端与水泵的进水口连接，用来稳定系统的运行压力，对系统进行补水，以及吸收系统膨胀溢流出的水。

进一步，本发明热回收器包括水-气热交换盘管、热回收器箱体两大结构，上述水-气热交换盘管安装在热回收箱体内，盘管为翅片管结构，管外侧焊接翅片，与烟气接触，内侧与水接触，该盘管具有一个进水口、一个出水口、一个泄压口、进水口与出水口上各安装有一只电动二通阀。上述热回收器箱体内部为空腔结构，两端分别开设有烟气进口及烟气出口，底部安装有凝结水接水盘，接水盘上开有凝结水集水口，集水口下端为凝结水排水口，排水口与凝结水排水管连接，用来排泄凝结水。上述换热盘管泄漏以及排水堵塞监控组件的浮球液位监测开关安装在凝结水集水口上；上述泄压排汽组件安装在水-气热交换盘管的泄压口上。

锅炉烟气热回收装置工作时，锅炉的高温烟气从烟气进口进入热回收器箱体的内部空腔内，横掠流经水-气热交换盘管外侧，将热量传递给内侧的水后，温度降低，最终从烟气出口流出热回收装置；水则从水-气热交换盘管的进水口流进盘管内部，吸收烟气的热量后，温度升高，最终从盘管的出水口流出，吸收的热量供用户使用。在热交换过程中，烟气所含有的水蒸汽将会冷凝释出，变成凝结水，积存在接水盘上，并流入集水口后再经凝结水排水口排出。在正常工作情况下，凝结水排水管能够及时排出凝结水，不会引起凝结水在集水口内积存，接水盘内也不会有积存的凝结水，更不会造成凝结水溢出。但当排水管出现堵塞，或者水-气热交换盘管出现大量泄漏而流入到接水盘内时，将会因为排水不畅或者来不及排出泄漏下来的水，而导致集水口积水并触发泄漏及堵塞监控组件的液位开关输出信号，并通知控制系统发出故障报警信号，同时关闭换热盘管进出口的电动阀门，停止该换热装置的工作。关闭阀门后，换热器内部的存水将因为高温汽化沸腾，所产生的水蒸汽则通过泄压口经泄压排汽管流出，其中的液态水将流入膨胀水箱，而汽态蒸汽将直接排入大气中。本发明结构简单，设计合理，同时具备排水和泄压功能，热交换效率高，安全系数高。

进一步，如图5所示，为本发明正常工作时排水示意图，此时，集水管不存在积液，浮球处于低位，液位开关处于断开状态，控制器按正常工况进行处理；如图6所示，为本发明发生堵塞时排水示意图，此时，因堵塞导致凝结水不能排出，使得集水管液位上升，推动浮球上升，触动液位开关，发出故障信号，通知控制器进行故障处理；如图7所示，为本发明发生盘管泄漏时排水示意图，此时，因水流量过大导致积水不能及时排出，使得集水管液位上升，推动浮球上升，触动液位开关，发出故障信号，通知控制器进行故障处理。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (1)

1.一种高安全性烟气热回收装置，其特征在于：包括热交换组件(1)、凝结水排水组件(2)、泄漏及堵塞监控组件(3)、泄压排汽组件(4)及水-水热交换器(8)，其中，上述热交换组件(1)包括热交换器壳体(11)及气-水换热盘管(12)，热交换器壳体(11)的两端分别设有烟气进口(17)及烟气出口(18)，气-水换热盘管(12)上分别开设有进水口(14)及出水口(13)，并从热交换器壳体(11)侧面伸出，与外部的循环水管相连，高温烟气经烟气进口(17)进入热回收换热器的壳体(11)内部，流经气-水换热盘管(12)外侧，将热量传递给气-水换热盘管(12)内侧的介质水后，从烟气出口(18)流出，介质水经气-水换热盘管(12)的进水口(14)进入气-水换热盘管(12)内部，吸收气-水换热盘管(12)外侧烟气的热量后温度升高，并从出水口(13)流出；上述凝结水排水组件(2)连接在热交换器壳体(1)上，泄漏及堵塞监控组件(3)连接在凝结水排水组件(2)与进水口(14)之间；上述泄压排汽组件(4)连接在出水口(13)上；水-水热交换器(8)的两端分别连接进水口(14)及出水口(13)；

所述的热交换器壳体(1)外壁设有箱体保温层(19)，以便进行保温；上述进水口(14)及出水口(13)上分别设有第一电动二通阀(16)及第二电动二通阀(15)；

所述的进水口(14)与出水口(13)的外端连接有循环管路(7)，循环管路(7)的外端分别接入上述水-水热交换器(8)内，以便将热回收装置回收的热量传递给有热量需求的用户；上述进水口(14)外端连接的循环管路(7)上设有循环水泵(6)；

所述的凝结水排水组件(2)包括凝结水接水盘(21)、集水管(22)、凝结水排水管(23)及存水弯管(25)，其中，上述凝结水接水盘(21)设置在热交换器壳体(11)的底部，集水管(22)连接在凝结水接水盘(21)下部，以便将凝结水向外导出；上述凝结水排水管(23)连接在集水管(22)的下端，存水弯管(25)连接在凝结水排水管(23)的下端；

所述的泄漏及堵塞监控组件(3)包括控制器(31)、浮球式液位开关(24)、第一电动二通阀(16)、第二电动二通阀(15)，其中，控制器(3)为分体安装，分别与上述第一电动二通阀(16)、第二电动二通阀(15)及浮球式液位开关(24)相连；浮球式液位开关(24)设置在集水管(22)侧部，并插入集水管(22)内；

所述的泄压排汽组件(4)包括泄压排汽管(41)、排水管(42)、膨胀水箱(43)及排汽管(44)，其中，上述泄压排汽管(41)连接在上述出水口(13)上，并向上延伸；上述排水管(42)及排汽管(44)分别连接在泄压排汽管(41)的末端，排汽管(44)向上部延伸，排水管(42)向侧部延伸；上述膨胀水箱(43)接设在排水管(42)的末端，膨胀水箱(43)通过系统膨胀管(5)连接在上述循环水泵(6)的进水管路上。