CN107843131B - 具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置，属于含尘气体过滤净化技术领域。装置包括烟气入口、烟气入口连接器、烟气换热通道、烟气出口连接器、烟气出口、顺流段换热介质进口、顺流段换热介质进口连接器、顺流段换热介质进口风箱、顺流段分流调节阀、顺流段管排分流箱、逆流段换热介质进口、逆流段换热介质进口风箱、换热管束、下风箱、换热介质出口风箱、换热介质出口连接器、换热介质出口、斜板排渣口。利用该装置的方法，实现了高温余热回收和凝结性烟尘在换热管束表面凝结和捕集；控制熔尘凝固结渣的厚度，并避免渣层过厚致使烟气流动阻力过大。从而实现回收高温烟尘余热、自动清理熔渣和保护换热管的目的。

Description

具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置
技术领域
本发明含尘气体过滤净化技术领域，特别是指一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法与装置。
背景技术
流程工业中产生大量的高温烟气，高温烟气余热品位高，回收价值大，但因其含有大量粉尘并具有腐蚀性，烟气温度高、存在焦油、酚类物质，易造成锅炉受热面及除尘系统的积灰、腐蚀、磨损等问题，使得其余热难以有效回收利用，余热回收率低。
高温含尘烟气在高温条件下呈熔化或部分熔化状态，沉积到水冷壁或者过热器上形成了结渣，结渣会增加受热面的热阻，降低换热效率，严重影响经济性；还会使壁面受热不均，产生热应力，损坏受热面的管道。因此动态控制换热管结渣对保障换热管正常、高效地运行有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，通过管壁定向结渣，动态调控渣层的重熔，实现余热回收和保护管壁的目的。
为解决以上技术问题，本发明的实施例提供一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，包括烟气入口、烟气出口、烟气换热通道，烟气入口、烟气出口连通烟气换热通道，回收装置还包括换热介质顺流段进口、顺流段进口风箱、换热介质逆流段进口、逆流段进口风箱、换热介质出口、出口风箱、换热管束、下风箱、排渣口，所述顺流段进口风箱、逆流段进口风箱、出口风箱均连通烟气换热通道且依次设置在烟气换热通道的烟气流通方向上，换热介质顺流段进口、换热介质逆流段进口、换热介质出口分别连通顺流段进口风箱、逆流段进口风箱、出口风箱，所述换热管束叉排分布在烟气换热通道内且与顺流段进口风箱、逆流段进口风箱、出口风箱的位置对应，下风箱设置在烟气换热通道内位于换热管束下方的位置，烟气换热通道底部设有排渣口，所述换热介质顺流段进口与对应的换热管束之间还设有顺流段管排分流箱，顺流段管排分流箱上设有顺流段管排分流调节阀。
本发明提供的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法基于上述装置实现，具体为：高温含尘烟气与换热介质通过换热管束进行换热，将高温含尘烟气的高温余热传递给换热介质，通过调节分流调节阀开度来调节换热管内换热介质的流量和控制换热管束壁面的温度，进而调节沉积在换热管壁上的渣层厚度；通过调节管壁上渣层厚度，实现管壁温度的控制。渣层的存在还起到了防止管壁磨损的作用。通过调节顺流段的烟气温度，使顺流段的烟气温度降低至熔尘凝固温度以下，实现回收高温烟尘余热、自动清理熔渣和保护换热管的目的。
进一步的，所述烟气换热通道底部为单斜面形状，排渣口设置在单斜面的低点处。
进一步的，所述烟气换热通道底面为中间高两侧低的双斜面形状，排渣口设置在双斜面两侧的低点处。
进一步的，所述换热介质为空气、水或水蒸气。
进一步的，所述烟气入口、烟气出口、换热介质顺流段进口、换热介质逆流段进口、换热介质出口上分别设有用于连接的所述烟气入口连接器、烟气出口连接器、换热介质顺流段进口连接器、换热介质逆流段进口连接器、换热介质出口连接器。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，结构简单、操作方便、适合温度范围广、运行成本低、对管壁保护较好，是一种连续稳定运行的连续换热除尘一体化系统。
附图说明
图1为实施例1的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置正视图。
图2为实施例1的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置左视图。
图3为实施例2的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置正视图。
图4为实施例2的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置左视图。
[主要元件符号说明]
烟气入口1；
烟气入口连接器2；
烟气换热通道3；
烟气出口连接器4；
烟气出口5；
空气顺流段进口6；
空气顺流段进口连接器7；
空气顺流段进口风箱8；
空气顺流段管排分流调节阀9；
气顺流段管排分流箱10；
空气逆流段进口11；
空气逆流段进口连接器12；
空气逆流段进口风箱13；
换热管束14；
下风箱15；
空气出口风箱16；
空气出口连接器17；
空气出口18；
斜面排渣口19。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，换热介质可以为空气、水、水蒸汽等其他换热介质。本实施例中，选用空气作为换热介质。
如图1和图2所示，本发明的本实施例一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，所述渣层厚度自适调控的换热管束除尘与换热一体化系统包括：烟气入口1、烟气入口连接器2、烟气换热通道3、烟气出口连接器4、烟气出口5、空气顺流段进口6、空气顺流段进口连接器7、空气顺流段进口风箱8、空气顺流段分流调节阀9、空气顺流段管排分流箱10、空气逆流段进口11、空气逆流段进口连接器12、空气逆流段进口风箱13、换热管束14、下风箱15、空气出口风箱16、空气出口连接器17、空气出口18、斜面排渣口19。
所述烟气入口1与烟气入口连接器2水平连接，烟气入口连接器2与烟气换热通道3水平连接，烟气换热通道3与烟气出口连接器4水平连接，烟气出口连接器4与烟气出口5水平连接。
所述烟气入口1、烟气入口连接器2、烟气换热通道3、换热管束14外侧、烟气出口连接器4、烟气出口5，各部分内流动介质为高温含尘烟气。
所述空气顺流段进口6、空气顺流段进口连接器7、空气顺流段进口风箱8、空气顺流段分流调节板9、空气顺流段管排整流箱10、空气逆流段进口11、空气逆流段进口连接器12、空气逆流段进口风箱13、换热管束14内侧、下风箱15、空气出口风箱16、空气出口连接器17、空气出口18，以上各部分内流动介质为空气。
空气顺流段分流调节阀9，通过调节顺流段管束内换热介质流量，从而调节换热管管壁温度，高温含尘烟气横掠不同温度的换热管束时，发生凝固和重熔现象，动态调节渣层的厚度。
空气从空气顺流段进口风箱和空气逆流段进口风箱进入管束，在底部通过下风箱15，从换热管束中间向上流入空气出口风箱。
换热管束沿着水平方向叉排分布。
烟气换热通道底部的排渣面为单斜面绝热层，斜面垂直于烟气流动方向一侧高，一侧低，斜面最下方为排渣口。熔渣沿着底面绝热层从高侧向低侧流动，并从排渣口排出。
高温含尘烟气从烟气入口1进入烟气换热通道3，与换热管束14进行换热作用后，从烟气出口5流出。
空气通过空气顺流段进口6和空气逆流段进口11，分别进入空气顺流段管排分流箱8和空气逆流段进口风箱13，再进入换热管束14，向下沿着换热管束14进入烟气换热通道3，到达换热管束底部后，通过下风箱15，向上进入换热管束14，然后进入空气出口风箱16，通过空气出口18流出换热器。高温含尘烟气与空气通过换热管束进行换热，将高温含尘烟气的高温显热传递给空气。
当来流的烟尘颗粒温度低于颗粒的熔化点时，烟尘与换热管束14发生碰撞后，烟尘颗粒逐渐在换热管束上形成结渣层，随着熔渣厚度不断增加，换热管束14表面热阻也不断增加，温度也随之升高，当换热管表面温度增加至凝尘熔点温度时，渣层熔化沿着管束下流，落入斜板排渣口19，同时还可以调节换热介质流量，改变换热管表面温度，实现渣层厚度自适调控。
当来流的烟尘颗粒温度高于颗粒的熔化点时，高温烟尘颗粒呈熔化状态，与套管换热管束14发生碰撞后，在换热管束表面发生粘附现象，换热管束表面温度较低，粘附后的烟尘颗粒遇冷发生凝固，烟尘颗粒逐渐在换热管束上形成结渣层。由于渣层导热能力下降，随着渣层厚度的增加，换热管热阻增加，渣层最外侧温度逐渐升高，当渣层最外侧温度高于烟尘颗粒熔化点后，粘附后的颗粒在换热管束表面发生熔化，在重力作用下沿着换热管束向下流动，流动的灰渣最终落到斜板排渣口19。
通过改变空气顺流段分流调节阀9的开度，调节换热介质流量，改变每排的换热管的壁面温度。在不同的壁面温度下，渣层的厚度将会发生变化，通过动态调节烟尘颗粒在换热管束表面结渣层的厚度，在保护管壁的同时，实现回收高温烟尘余热的目的。
实施例2
如图3和图4所示，本发明另一实施例一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，与图1、图2相比，本实例烟气换热通道底部为双斜面绝热层，斜面中间高，两侧低，斜面两侧为排渣口。熔渣沿着底面绝热层从中间向两侧流动，并从排渣口19排出。
介质进口、介质出口管道直径均为200mm，；烟气入口1、烟气出口5管道直径均为980mm；烟气进口连接器、烟气出口连接器长度均为600mm；烟气换热通道截面尺寸高1200mm，换热管束直径100mm，在换热通道内换热管高度为1500mm；斜板排渣口斜板角度为5-30度，整套装置材质为不锈钢。
本发明结构简单，操作方便，适用温度范围广，除尘压降低，运行连续稳定，十分适合高温条件下凝结性粉尘的过滤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，包括烟气入口、烟气出口、烟气换热通道，其特征在于，回收装置还包括换热介质顺流段进口、顺流段进口风箱、换热介质逆流段进口、逆流段进口风箱、换热介质出口、出口风箱、换热管束、下风箱、排渣口，所述顺流段进口风箱、出口风箱、逆流段进口风箱均连通烟气换热通道且依次设置在烟气换热通道的烟气流通方向上，换热介质顺流段进口、换热介质出口、换热介质逆流段进口分别连通顺流段进口风箱、出口风箱、逆流段进口风箱，所述换热管束叉排分布在烟气换热通道内且与顺流段进口风箱、出口风箱、逆流段进口风箱的位置对应，下风箱设置在烟气换热通道内位于换热管束下方的位置，烟气换热通道底部设有排渣口，所述换热介质顺流段进口与对应的换热管束之间还设有顺流段管排分流箱，顺流段管排分流箱上设有顺流段管排分流调节阀；
顺流段进口风箱和逆流段进口风箱下侧所对应的换热管束内换热介质流动方向为从上到下；
出口风箱下侧所对应的换热管束内换热介质流动方向为从下到上。
2.根据权利要求1所述的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，其特征在于，所述烟气换热通道底部为单斜面形状，排渣口设置在单斜面的低点处。
3.根据权利要求1所述的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，其特征在于，所述烟气换热通道底面为中间高两侧低的双斜面形状，排渣口设置在双斜面两侧的低点处。
4.根据权利要求1所述的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，其特征在于，所述换热介质为空气、水或水蒸气。
5.根据权利要求1所述的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置，其特征在于，所述烟气入口、烟气出口、换热介质顺流段进口、换热介质逆流段进口、换热介质出口上分别设有用于连接的所述烟气入口连接器、烟气出口连接器、换热介质顺流段进口连接器、换热介质逆流段进口连接器、换热介质出口连接器。
6.一种根据权利要求1所述的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收装置实现的具有熔尘自清理功能的高温含尘烟气余热回收方法，其特征在于，所述方法为：高温含尘烟气与换热介质通过换热管束进行换热，将高温含尘烟气的高温余热传递给换热介质，通过调节分流调节阀开度来调节换热管内换热介质的流量和控制换热管束壁面的温度，进而调节沉积在换热管壁上的渣层厚度；通过调节管壁上渣层厚度，实现管壁温度的控制；渣层的存在还起到了防止管壁磨损的作用；通过调节顺流段的烟气温度，使顺流段的烟气温度降低至熔尘凝固温度以下，实现回收高温烟尘余热、自动清理熔渣和保护换热管的目的。
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