CN105241283B - 一种烟气换热装置及烟气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气换热装置及烟气处理系统，属于废热利用技术领域。本发明的烟气换热装置，包括供烟气通过的箱体以及固定设置在箱体内的换热管，所述箱体一端为进气端，另一端为出气端，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板，换热板上布设有多根所述换热管，所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道。本发明的烟气换热装置能够提高换热处理装置与烟气的热交换效率，充分利用烟气中的余热，充分延长了烟气在箱体内的停留时间。

Description

一种烟气换热装置及烟气处理系统

技术领域

本发明涉及一种烟气换热装置及烟气处理系统，属于废热利用技术领域。

背景技术

随着节能减排的不断深入，在工业生产和家庭生活中都对能源利用和废气排放提出了更高的要求。余热再利用是节约能源的有效方式之一，目前工业上对余热的回收利用相应较多，应用也比较成熟，但是在民用领域以及一些小型企业中的余热利用则相对较少。在民用领域有利用热泵来回收余热的研究，但是热泵装置费用较高、蒸发器清洁困难等缺点，在推广使用过程中有一定的局限性。现有技术中在处理锅炉烟气时，存在使用烟气余热回收装置进行余热回收的方式。授权公告号为CN202303423U的中国实用新型专利(授权公告日为2012年7月4日)公开了一种烟气余热利用装置，并具体公开了其烟气余热利用装置包括集热管、冷源箱，多个集热管安装在锅炉排气管道内，冷水从进水管道进入集热管，并与烟气进行热交换，将冷水加热成热水，并储存使用。

上述烟气余热回收装置能够对烟气中的携带的余热进行回收利用，但是其通过集热管进行热交换，余热利用效率较低。另外，在含有油烟的烟气处理时，对油烟的吸收效率非常低，大部分的油烟排放到大气中会对空气造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种余热利用效率高的烟气换热装置以及使用该装置的烟气处理系统。

为了实现以上目的，本发明的烟气换热装置的技术方案如下：

一种烟气换热装置，包括供烟气通过的箱体以及固定设置在箱体内的换热管，所述箱体一端为进气端，另一端为出气端，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板，换热板上布设有多根所述换热管，所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道。

所述换热管设置在换热板靠近出气端的一侧。如此设置可以使换热板迎着烟气气流方向的一面与烟气充分接触，而换热管设置在换热板背离烟气进气端的一侧的侧面上，在保证换热板能够与换热管中的较冷的液体进行热量传递交换外，还能使烟气中的油烟尽可能地附着在换热板的表面，避免其附着在换热管的表面，在清理油污时，只需将换热板取出进行清理即可。

所述换热管与换热板紧密贴合。换热板与换热管紧密贴合，能够使二者之间的热量交换更加迅速，管内温度较低的冷却液能让铜板保持相对烟气来说较低的温度，便于油烟在铜板上冷却凝固，并附着在铜板上。

所述箱体内壁上固定设置有换热板支撑体，所述换热板支撑体上设置有供换热板端部插入的支撑体插槽。这种插入式支撑体安装和拆卸非常方便，便于将铜板从插入式支撑体中取出进行油污清理。

所述箱体内壁固定设置有换热管支撑体，所述换热管支撑体包括支撑板，所述支撑板朝向换热板的侧面上设置有换热管卡槽，所述换热管卡槽的深度小于换热管的外径。换热管卡槽的深度小于换热管的外径，能保证换热管的外管壁的一部分与换热板充分接触，提高热交换效率。

所述换热管卡槽为内径与所述换热管外径相等的不完整圆形孔，所述不完整圆形孔垂直于轴线的横截面外圆周为优弧。

所述箱体采用耐热温度为500℃-800℃的隔热材料制成。

本发明的烟气处理系统的技术方案如下：

一种烟气处理系统，包括烟气换热装置、换热液供给装置，所述烟气换热装置包括供烟气通过的箱体以及固定设置在箱体内的换热管，所述箱体一端为进气端，另一端为出气端，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板，所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道。

所述换热液供给装置包括储存换热液的储液装置，所述储液装置与所述换热管相连。

本发明的烟气换热装置采用换热管与换热板导热连接的方式进行烟气余热交换处理，换热管内通有温度较低的冷却液，与换热板进行热交换，换热板的面积较大，与烟气接触较为充分，能够提高换热处理装置与烟气的热交换效率，充分利用烟气中的余热，而且换热板在箱体内交错排列，形成了蛇形烟气通道，充分延长了烟气在箱体内的停留时间，进一步提高了烟气与换热板的热交换效率。

另外，本发明设置换热管与换热板导热连接，使换热板处于较低的温度，具有较高温度的烟气中的油烟遇到冷的换热板，会迅速冷却并凝固在换热板上，实现了对烟气中油烟的吸附过滤，防止油烟排放到大气中造成污染。而且，本发明的烟气换热装置中采用换热管和换热板作为主要热交换元件，机械结构简单，造价低，维修方便。

本发明的烟气处理系统采用上述烟气换热装置，高效收集余热，并能进行除尘、除油，结合储液装置进行下游能量利用，形成了一个完整的能量回收利用系统。适用于普通家庭、饭店以及相对较小的企业的排放的烟气处理，能够满足生活及工业中的能量回收利用需求，提高了能源的利用率与回收率，达到低碳节能和减少环境污染的目的，具有较强的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的烟气处理系统的实施例的结构示意图；

图2为图1中的烟气换热装置的结构示意图；

图3为图1中的烟气换热装置的俯视图；

图4为图1中的换热板排列位置示意图；

图5为图1中的烟气换热装置的局部示意图；

图6为图1中的换热管支撑体结构示意图；

图7为图1中的箱门结构示意图。

具体实施方式

本发明的烟气处理系统的实施例：

如图1-7所示，本实施例的烟气处理系统包括烟气换热装置1以及与其相连的换热液供给装置。所述换热液供给装置包括供烟气通过的箱体5以及固定设置在箱体内的换热管7，所述箱体一端为进气端，进气端设置有进气口，进气口上连接有进气管51，另一端为出气端，出气端上设置有出气口，出气口上连接有出气管52，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板6，所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道。换热板由导热性能良好的材料制成，如金属材料，本实施例中为铜板，铜板通过换热板支撑体固定在箱体内，每一个换热板支撑体包括两个支撑柱8，支撑柱的一端通过螺栓固定在箱体底壁上，支撑柱的一侧的侧面上设置有支撑体插槽，两个支撑柱上的支撑体插槽相对设置，换热板的两端分别插入两个支撑柱上的支撑体插槽进行固定，支撑柱垂直于箱体底壁设置，使换热板板面垂直于底壁。换热板沿从进气端向出气端的方向依次交错设置，每一块换热板的一端靠近箱体一侧的侧壁，另一端沿从进气端到出气端的方向向箱体的中部延伸，使换热板的板面与进气端到出气端的方向形成大约为45°的夹角，相邻的两个换热板中一个靠近箱体的一侧箱壁，另一个换热板靠近另一侧的箱壁，每一个换热板的远离箱体侧壁的一端靠近与其相邻的一个换热板的中部，使相邻的两个换热板在底壁上的正投影呈“人”或“入”字形，并在箱体内形成了蛇形通道，供烟气通过，并延长了烟气在箱体内停留的时间。

每一块换热板上均布设有多根所述换热管，换热管可以采取多根直管并列排布在换热板一侧的方式，也可以采取一根换热管沿换热板板面弯曲延伸以增大换热管与换热板的接触面积。所述换热管由导热性能良好的材料制成，如金属材料，本实施例中为铜管，换热管设置在换热板靠近出气端的一侧的侧面，通过换热管支撑体9固定在箱体底壁上，换热管沿换热板的板面蛇形延伸，换热管的管壁紧贴换热板的板面，二者之间能够进行良好的热传导。换热管支撑体为具有板状结构的支撑板91，支撑板两端设置有螺栓孔92，并通过螺栓固定在箱体底壁上，支撑板靠近换热板的一侧的侧面上设置有换热管卡槽93，本实施例中，换热管卡槽为设置在支撑板上的圆形孔，圆形孔的横截面为不完整的圆形，即该通孔沿垂直于轴线方向上的截面外圆周为优弧，在支撑板的侧面形成了该卡槽的槽口，通孔的内径与换热管的外径相同，这样使得换热管插入支撑板上的换热管卡槽中后，管体能够有一部分从换热管卡槽中露出来，便于和换热板接触，提高热交换效率。换热管两端分别形成了进水口和出水口，冷却水从进水口进入，并在流动过程中通过换热管外壁与换热板交换热量后，从出水口流出。本实施例的箱体内固定设置有多个换热板，每一个换热板都对应一个换热管，所有的换热管的进水口均与进水管相连，所有的换热管的出水口均与出水管相连。

所述箱体由隔热材料制成，隔热材料的耐热温度大于500℃，本实施例中的箱体采用陶瓷纤维板制成，具有低热容、低热导率、强度大、易于切割安装的特点。箱体上侧设置有箱门10，箱门上设置有把手101，便于在需要取出换热板时打开箱体，把手的大小以不影响烟气换热装置正常工作为准。

烟气换热装置上连接有换热液供给装置，换热液供给装置包括储存换热液的储液装置，本实施例中储液装置为储液罐2，换热液为水，储液罐上连接上述进水管3和出水管，用来向烟气换热装置中供给换热用水，其中进水管上设置有进水管开关。进水管和出水管均为软管，外面套设隔热泡沫。储液罐上还连接有用水管路4，用以将储液罐中的热水提供给用水装置，还设置有冷水管路，用以向储液罐中补充冷水。

本实施例的烟气处理系统在使用时，先打开储液罐上的开关，向烟气换热装置中供给冷却用水，然后通过箱体一端的进气管向箱体内通入待处理烟气。从家庭厨房或餐厅排除的烟气(约150～200℃)或者工业废热烟气(400～500℃)经过进气管进入箱体内，与铜板以及铜管进行充分接触，烟气中的油烟与温度较低的换热板接触后，会凝固并吸附在换热板表面，换热板与换热管之间进行热交换，将换热管中的水加热，铜管内通有来自储液装置的冷水，经过与烟气的热量交换得到温度降低后的烟气和温度升高后的热水，烟气通过后续的出气管排放，被加热的水回流进入储液装置。储液装置内的冷热水经过一段时间循环后得到温度相对恒定的热水，热水从储液装置中流出到各个用水装置中被利用。热水流出一定量的同时会有相同量的冷水再注入储液装置，如此循环工作，进而达到废热利用，保护环境，节能减排，方便生活的目的。在使用一段时间后，可以将换热板取出，将其表面的油污清理干净后，再重新装入箱体内继续使用。

本发明的烟气处理系统的其他实施例中，换热板的板面与进气端到出气端的方向形成大约为90°的夹角，进一步延长了烟气在箱体内的停留时间。

在其他实施例中，换热管设置在换热板迎着气流的侧面上，以提高换热效率，在清理油污时，将换热板连同换热管一同清理。

在其他实施例中，每一个换热板支撑体包括一个支撑柱，该支撑柱与箱体侧壁焊接或者一体设置，支撑体插槽设置为较大的槽深，使换热板牢固地插装在支撑柱上，该结构可以避免设置在箱体中部的支撑柱吸附过多油污之后，堵塞支撑柱上的支撑体插槽。进一步的，支撑体可以设置有具有弹性的材料制成，如硬质塑料。

在其他实施例中，换热板与换热管接触的侧面上设置有与换热管弯曲形状适配的凹槽，与换热管支撑体配合，使换热管能够完全固定在换热板板面上，且与换热板接触面积较大。进一步的，可以设置换热板板面上的凹槽的槽深与换热管支撑体上的卡槽深度之和等于换热管的外径。

在其他实施例中，换热管支撑体包括若干个卡箍，卡箍通过两端的螺钉将换热管固定在换热板上，在清理换热板时，将换热管一同取出进行清理。

在其他实施例中，换热管也可以直接焊接在换热板上。

在其他实施例中，换热管支撑体上的换热管卡槽设置为方形通槽，方形通槽的宽度略小于换热管的外径，这样可以使换热管卡在方形通槽中。进一步的，换热管支撑体可以由弹性材料，如硬质塑料制成，便于将换热管更加牢固地卡在其中。

本发明的烟气换热装置的实施例的结构与上述烟气处理系统中的烟气换热装置的结构完全一致，此处不再一一赘述。另外，上述烟气处理系统中的烟气换热装置的各种替代方式也适用于本发明的烟气换热装置的实施例。

Claims (9)

1.一种烟气换热装置，包括供烟气通过的箱体（5）以及固定设置在箱体内的换热管（7），所述箱体一端为进气端，另一端为出气端，其特征在于，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板（6），换热板上布设有多根所述换热管，所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道；相邻的两个换热板中一个靠近箱体的一侧箱壁，另一个换热板靠近另一侧的箱壁，每一个换热板的远离箱体侧壁的一端靠近与其相邻的一个换热板的中部，使相邻的两个换热板在底壁上的正投影呈“人”或“入”字形。

2.如权利要求1所述的烟气换热装置，其特征在于，所述换热管设置在换热板靠近出气端的一侧。

3.如权利要求1所述的烟气换热装置，其特征在于，所述换热管与换热板紧密贴合。

4.如权利要求1所述的烟气换热装置，其特征在于，所述箱体内壁上固定设置有换热板支撑体，所述换热板支撑体上设置有供换热板端部插入的支撑体插槽。

5.如权利要求1所述的烟气换热装置，其特征在于，所述箱体内壁固定设置有换热管支撑体（9），所述换热管支撑体包括支撑板（91），所述支撑板朝向换热板的侧面上设置有换热管卡槽（93），所述换热管卡槽的深度小于换热管的外径。

6.如权利要求5所述的烟气换热装置，其特征在于，所述换热管卡槽为内径与所述换热管外径相等的不完整圆形孔，所述不完整圆形孔垂直于轴线的横截面外圆周为优弧。

7.如权利要求1所述的烟气换热装置，其特征在于，所述箱体采用耐热温度为500℃-800℃的隔热材料制成。

8.一种烟气处理系统，包括烟气换热装置（1）、换热液供给装置，其特征在于，所述烟气换热装置包括供烟气通过的箱体（5）以及固定设置在箱体内的换热管（7），所述箱体一端为进气端，另一端为出气端，其特征在于，所述箱体内固定设置有与换热管导热连接的换热板（6），所述换热板沿从进气端到出气端的方向依次交错排列并在箱体内形成了蛇形烟气通道；相邻的两个换热板中一个靠近箱体的一侧箱壁，另一个换热板靠近另一侧的箱壁，每一个换热板的远离箱体侧壁的一端靠近与其相邻的一个换热板的中部，使相邻的两个换热板在底壁上的正投影呈“人”或“入”字形。

9.如权利要求8所述的烟气处理系统，其特征在于，所述换热液供给装置包括储存换热液的储液装置，所述储液装置与所述换热管相连。