CN109668141A - 用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法 - Google Patents

用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法 Download PDF

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张文坤
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Abstract

本发明提供了一种用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法。其中，用于锅炉系统的余热回收装置包括：立置的壳体，具有进气口及排水口，进气口位于排水口的上方；换热组件，部分或全部换热组件位于壳体内，换热组件包括多个换热件，多个换热件沿壳体的高度方向间隔设置，从进气口进入的待冷却介质由上至下依次经过多个换热件的逐层换热后充分冷凝并从排水口排出至壳体外。本发明有效地解决了现有技术中从锅炉系统排出的排污水中蒸汽易形成水雾或液滴、影响人员通行的问题。

Description

用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法
技术领域
本发明涉及换热技术领域，具体而言，涉及一种用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法。
背景技术
目前，锅炉排污分为连续排污和定期排污两种形式，根据锅炉的参数及型式不同，排污率通常在1％～10％之间。如图1所示，在现有技术中，锅炉的排污水经节流后通过连续排污扩容器1’进行扩容，排污水中的蒸汽引至除氧器2’，除氧器2’能够向连续排污扩容器1’中喷入除盐水，以对排污水及蒸汽进行降温，降温后的排污水通过排污降温池冷却降温后外排，蒸汽直接对空排放，易形成水雾或液滴，尤其在冬季易结冰结露，影响人员通行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法，以解决现有技术中从锅炉系统排出的排污水中蒸汽易形成水雾或液滴、影响人员通行的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于锅炉系统的余热回收装置，包括：立置的壳体，具有进气口及排水口，进气口位于排水口的上方；换热组件，部分或全部换热组件位于壳体内，换热组件包括多个换热件，多个换热件沿壳体的高度方向间隔设置，从进气口进入的待冷却介质由上至下依次经过多个换热件的逐层换热后充分冷凝并从排水口排出至壳体外。
进一步地，各换热件包括：换热管道，换热管道的一部分位于壳体内，换热管道的另一部分从壳体穿出；换热介质，在换热管道内流通，以对待冷却介质进行冷却。
进一步地，进入进气口的待冷却介质的进入温度为第三预设值C，排水口位于壳体的下方，多个换热件包括第一换热件和第二换热件，且第二换热件相对于第一换热件靠近排水口设置，进入第一换热件的入口处的换热介质的温度为第一预设值A，进入第二换热件的入口处的换热介质的温度为第二预设值B，满足B＜A＜C。
进一步地，第一预设值A大于等于100℃；和/或第二预设值B大于等于20℃且小于100℃。
进一步地，第一换热件内的换热介质为除氧水，第二换热件内的换热介质为除盐水。
进一步地，余热回收装置包括：支架，设置在壳体内，通过支架将换热组件与壳体连接在一起，支架为一个或多个，当支架为一个时，一个支架与全部换热件连接；当支架为多个时，多个支架与多个换热件一一对应地设置。
进一步地，余热回收装置还包括液位计，液位计设置在壳体内，以监测壳体内液化后的待冷却介质的液面高度。
进一步地，壳体包括：第一子壳体，第一子壳体上设置有排气口；第二子壳体，位于第一子壳体的下方且与第一子壳体可拆卸地连接，第二子壳体具有进气口和排水口。
根据本发明的另一方面，提供了一种换热方法，适用于上述的用于锅炉系统的余热回收装置，换热方法包括：步骤S1：待冷却介质通过余热回收装置的进气口进入至余热回收装置的壳体内；步骤S2：余热回收装置的换热组件对进入壳体的待冷却介质进行冷却、降温，被冷却后的待冷却介质发生液化并充分冷凝；步骤S3：液化后的待冷却介质通过壳体的排水口排出至壳体外。
进一步地，在步骤S2中，通过控制换热组件的第一换热件和第二换热件的入口处的换热介质的温度，以对经由第一换热件的待冷却介质进行初步冷却，以使经由第二换热件的待冷却介质发生冷凝。
应用本发明的技术方案，用于锅炉系统的余热回收装置包括立置的壳体及换热组件。其中，壳体，具有进气口及排水口，进气口位于排水口的上方。部分或全部换热组件位于壳体内，换热组件包括多个换热件，多个换热件沿壳体的高度方向间隔设置，从进气口进入的待冷却介质由上至下依次经过多个换热件的逐层换热后充分冷凝并从排水口排出至壳体外。这样，从锅炉系统排出的排污水蒸汽(待冷却介质)通过壳体的进气口进入至壳体内，排污水蒸汽(待冷却介质)依次经过多个换热件的逐层换热后充分冷凝并从排水口排出至壳体外，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放形成水雾或液滴而影响人员通行。
与现有技术中排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放相比，本申请中的余热回收装置对排污水蒸汽(待冷却介质)进行冷却、冷凝后从排水口排出至壳体外，对排污水蒸汽(待冷却介质)进行了热量回收，避免排污水蒸汽(待冷却介质)对环境造成热污染，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)在壳体外形成水雾或液滴而影响人员视线、影响人员通行。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中用于锅炉系统的余热回收装置的系统结构图；以及
图2示出了根据本发明的用于锅炉系统的余热回收装置的实施例的系统结构图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1’、连续排污扩容器；2’、除氧器；10、壳体；11、进气口；12、排水口；13、第一子壳体；131、排气口；14、第二子壳体；20、换热件；21、换热管道；22、第一换热件；23、第二换热件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中从锅炉系统排出的排污水中蒸汽易形成水雾或液滴、影响人员通行的问题，本申请提供了一种用于锅炉系统的余热回收装置及换热方法。
如图2所示，用于锅炉系统的余热回收装置包括立置的壳体10及换热组件。其中，壳体10具有进气口11及排水口12，进气口11位于排水口12的上方。部分或全部换热组件位于壳体10内，换热组件包括多个换热件20，多个换热件20沿壳体10的高度方向间隔设置，从进气口11进入的待冷却介质由上至下依次经过多个换热件20的逐层换热后充分冷凝并从排水口12排出至壳体10外。
应用本实施例的技术方案，从锅炉系统排出的排污水蒸汽(待冷却介质)通过壳体10的进气口11进入至壳体10内，排污水蒸汽(待冷却介质)依次经过多个换热件20的逐层换热后充分冷凝并从排水口12排出至壳体10外，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放形成水雾或液滴而影响人员通行。
与现有技术中排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放相比，本实施例中的余热回收装置对排污水蒸汽(待冷却介质)进行冷却、冷凝后从排水口12排出至壳体10外，对排污水蒸汽(待冷却介质)进行了热量回收，避免排污水蒸汽(待冷却介质)对环境造成热污染，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)在壳体10外形成水雾或液滴而影响人员视线、影响人员通行。
在本实施例中，对排污水蒸汽(待冷却介质)进行的余热回收过程在壳体10内执行，取消了排污冷却池，节省了排污水蒸汽(待冷却介质)处理成本。同时，余热回收装置能够充分地回收排污水蒸汽的热量，回收冷凝后的排污水蒸汽。
可选地，壳体10内的运行压力为0.2Mpa。
如图2所示，各换热件20包括换热管道21及换热介质。其中，换热管道21的一部分位于壳体10内，换热管道21的另一部分从壳体10穿出。换热介质在换热管道21内流通，以对待冷却介质进行冷却。这样，通过流通在换热管道21内的换热介质对排污水蒸汽(待冷却介质)进行冷却，以使排污水蒸汽(待冷却介质)发生液化、冷凝，最后从排水口12排出壳体10外。上述冷却方式为间接冷却方式，排污水蒸汽(待冷却介质)与换热介质进行热量交换，进而使得余热回收装置的结构简单，容易实现。
需要说明的是，换热件20的结构不限于此。可选地，换热件20为风机，风机的出风口与壳体10连通。风机产生的冷风能够吹入壳体10内，以使壳体10内的排污水蒸汽(待冷却介质)发生液化、冷凝。
可选地，换热介质为冷却液或冷却气体。
如图2所示，进入进气口11的待冷却介质的进入温度为第三预设值C，排水口12位于壳体10的下方，换热组件包括第一换热件22和第二换热件23，且第二换热件23相对于第一换热件22靠近排水口12设置，进入第一换热件22的入口处的换热介质的温度为第一预设值A，进入第二换热件23的入口处的换热介质的温度为第二预设值B，满足B＜A＜C。这样，上述温度设置保证换热介质的温度始终低于待冷却介质的温度，以实现热量交换，对待冷却介质进行冷却、冷凝。
具体地，从锅炉系统排出的排污水蒸汽先经过第一换热件22，与第一换热件22进行热量交换后，排污水蒸汽被初步冷却。之后，完成初步冷却后的排污水蒸汽经过第二换热件23，与第二换热件23进行热量交换后，排污水蒸汽被进一步冷却、降温，并发生冷凝。最后，冷凝后的排污水蒸汽均从排水口12排出，以实现对锅炉系统排出的排污水蒸汽的余热回收，进而提高锅炉系统的热量利用率，节约水资源。
可选地，第一换热件22和第二换热件23内的换热介质完成换热后进入至换热介质收集装置，经过进一步处理后作为锅炉补水。
在本实施例中，第一换热件22所处位置称为壳体10的汽空间，第二换热件23所处位置称为壳体10的水空间，从锅炉系统排出的排污水蒸汽在汽空间进行初步冷却，在水空间内发生冷凝。其中，第一换热件22和第二换热件23形成两级换热件，根据能量梯级原理，第一换热件22用于吸收排污水蒸汽的热能，避免排污水蒸汽对空排放引起的冬季结冰结露问题，第二换热件23用于吸收排污水蒸汽的余热，减少冷却排污水蒸汽所消耗的水道工业补水。
需要说明的是，换热件20的个数不限于此。可选地，换热组件包括三个或四个或多个换热件20。这样，上述设置能够提高余热回收装置的热量回收效率，缩短冷却耗时。
如图2所示，第一预设值A大于等于100℃，第二预设值B大于等于20℃且小于100℃。具体地，从锅炉系统排出的排污水蒸汽的温度约为212℃，第一换热件22内换热介质的温度小于212℃，以对排污水蒸汽进行初步冷却，发生初步冷却后的排污水蒸汽温度约为120℃。之后，初步冷却后的排污水蒸汽经由第二换热件23，第二换热件23对其进行进一步冷却，以使排污水蒸汽发生冷凝，冷凝后的排污水蒸汽温度约为40℃。最后，冷凝后的排污水蒸汽通过排水口12排出至壳体10外。
可选地，第一预设值A为104℃。
可选地，第二预设值B为25℃。
如图2所示，第一换热件22内的换热介质为除氧水，第二换热件23内的换热介质为除盐水。其中，除氧水用于吸收排污水蒸汽的热能，除盐水用于吸收排污水蒸汽的余热。完成换热的除盐水进入管网并送回至除盐水站原水箱，经过进一步处理后作为锅炉补水。
需要说明的是，第一换热件22和第二换热件23内的换热介质类型不限于此。可选地，第一换热件22和第二换热件23内的换热介质均为除氧水或除盐水。
需要说明的是，换热介质的种类不限于此。可选地，换热介质为水。
在本实施例中，余热回收装置包括支架。其中，支架设置在壳体10内，通过支架将换热组件与壳体10连接在一起，支架为一个，且该支架与全部换热件20均连接。这样，上述设置使得第一换热件22和第二换热件23在壳体10内的安装更加稳固。
在附图中未示出的其他实施方式中，支架为两个，且两个支架分别与第一换热件和第二换热件一一对应地设置。这样，上述设置使得第一换热件和第二换热件在壳体内的安装更加稳固，提高余热回收装置的结构稳定性。
在本实施例中，余热回收装置还包括液位计，液位计设置在壳体10内，以监测壳体10内液化后的待冷却介质的液面高度。这样，通过液位计观察液化后的排污水蒸汽在壳体10内的液位高度。当液位高度达到预定值时，将排水口12打开，以释放壳体10内液化、冷凝后的排污水蒸汽。
如图2所示，壳体10包括第一子壳体13及第二子壳体14。其中，第一子壳体13上设置有排气口131。第二子壳体14位于第一子壳体13的下方且与第一子壳体13可拆卸地连接，第二子壳体14具有进气口11和排水口12。通常地，排气口131与外界不连通，当壳体10内发生憋气时，将排气口131打开，以使壳体10内部气体得以疏通。这样，壳体10为可拆卸结构，使得工作人员对壳体10内换热件20的维修或更换更加方便、容易。
可选地，第一子壳体13和第二子壳体14通过紧固件连接。
需要说明的是，壳体10的结构划分不限于此。可选地，第一子壳体13具有进气口11。
可选地，位于壳体10内的部分换热管道21呈波纹状或者折线状。这样，换热管道21的上述设置能够增大换热管道21与排污水蒸汽的接触面积，提高冷却效率，实现快速冷却。
需要说明的是，换热管道21的结构不限于此。可选地，换热管道21由多个子换热管道依次排列形成。
可选地，余热回收装置还包括设置在壳体10外表面的安全阀及压力表。这样，上述设置能够提高余热回收装置的使用安全系数，保证人身安全。
本申请还提供了一种换热方法，适用于上述的用于锅炉系统的余热回收装置，换热方法包括：
步骤S1：待冷却介质通过余热回收装置的进气口11进入至余热回收装置的壳体10内；
步骤S2：余热回收装置的换热组件对进入壳体10的待冷却介质进行冷却、降温，被冷却后的待冷却介质发生液化并充分冷凝；
步骤S3：液化后的待冷却介质通过壳体10的排水口12排出至壳体10外。
具体地，从锅炉系统排出的待冷却介质(排污水蒸汽)通过进气口11进入至壳体10内，壳体10内的换热组件对待冷却介质(排污水蒸汽)进行冷却、冷凝。之后，液化、冷凝后的待冷却介质(排污水蒸汽)通过排水口12排出至壳体10外。这样，余热回收装置将从锅炉系统排出的待冷却介质(排污水蒸汽)进行液化、冷凝，防止待冷却介质(排污水蒸汽)直接对空排放而影响人员通行。同时，上述设置能够防止防止待冷却介质(排污水蒸汽)对环境造成热污染。
在本实施例中，在步骤S2中，通过控制换热组件的第一换热件22和第二换热件23的入口处的换热介质的温度，以对经由第一换热件22的待冷却介质进行初步冷却，以使经由第二换热件23的待冷却介质发生冷凝。具体地，通过温度控制单元对第一换热件22和第二换热件23的入口处的换热介质的温度进行调节，以满足换热需求。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
从锅炉系统排出的排污水蒸汽(待冷却介质)通过壳体的进气口进入至壳体内，排污水蒸汽(待冷却介质)依次经过多个换热件的逐层换热后充分冷凝并从排水口排出至壳体外，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放形成水雾或液滴而影响人员通行。
与现有技术中排污水蒸汽(待冷却介质)直接对空排放相比，本申请中的余热回收装置对排污水蒸汽(待冷却介质)进行冷却、冷凝后从排水口排出至壳体外，对排污水蒸汽(待冷却介质)进行了热量回收，避免排污水蒸汽(待冷却介质)对环境造成热污染，进而防止排污水蒸汽(待冷却介质)在壳体外形成水雾或液滴而影响人员视线、影响人员通行。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于锅炉系统的余热回收装置，其特征在于，包括：
立置的壳体(10)，具有进气口(11)及排水口(12)，所述进气口(11)位于所述排水口(12)的上方；
换热组件，部分或全部所述换热组件位于所述壳体(10)内，所述换热组件包括多个换热件(20)，多个所述换热件(20)沿所述壳体(10)的高度方向间隔设置，从所述进气口(11)进入的待冷却介质由上至下依次经过多个所述换热件(20)的逐层换热后充分冷凝并从所述排水口(12)排出至所述壳体(10)外。
2.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，各所述换热件(20)包括：
换热管道(21)，所述换热管道(21)的一部分位于所述壳体(10)内，所述换热管道(21)的另一部分从所述壳体(10)穿出；
换热介质，在所述换热管道(21)内流通，以对所述待冷却介质进行冷却。
3.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，进入所述进气口(11)的所述待冷却介质的进入温度为第三预设值C，所述排水口(12)位于所述壳体(10)的下方，多个所述换热件(20)包括第一换热件(22)和第二换热件(23)，且所述第二换热件(23)相对于所述第一换热件(22)靠近所述排水口(12)设置，进入所述第一换热件(22)的入口处的换热介质的温度为第一预设值A，进入所述第二换热件(23)的入口处的换热介质的温度为第二预设值B，满足B＜A＜C。
4.根据权利要求3所述的余热回收装置，其特征在于，所述第一预设值A大于等于100℃；和/或所述第二预设值B大于等于20℃且小于100℃。
5.根据权利要求3所述的余热回收装置，其特征在于，所述第一换热件(22)内的换热介质为除氧水，所述第二换热件(23)内的换热介质为除盐水。
6.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，所述余热回收装置包括：
支架，设置在所述壳体(10)内，通过所述支架将所述换热组件与所述壳体(10)连接在一起，所述支架为一个或多个，当所述支架为一个时，一个所述支架与全部所述换热件(20)连接；当所述支架为多个时，多个所述支架与多个所述换热件(20)一一对应地设置。
7.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，所述余热回收装置还包括液位计，所述液位计设置在所述壳体(10)内，以监测所述壳体(10)内液化后的所述待冷却介质的液面高度。
8.根据权利要求1所述的余热回收装置，其特征在于，所述壳体(10)包括：
第一子壳体(13)，所述第一子壳体(13)上设置有排气口(131)；
第二子壳体(14)，位于所述第一子壳体(13)的下方且与所述第一子壳体(13)可拆卸地连接，所述第二子壳体(14)具有所述进气口(11)和所述排水口(12)。
9.一种换热方法，其特征在于，适用于权利要求1至8中任一项所述的用于锅炉系统的余热回收装置，所述换热方法包括：
步骤S1：待冷却介质通过所述余热回收装置的进气口(11)进入至所述余热回收装置的壳体(10)内；
步骤S2：所述余热回收装置的换热组件对进入所述壳体(10)的所述待冷却介质进行冷却、降温，被冷却后的所述待冷却介质发生液化并充分冷凝；
步骤S3：液化后的所述待冷却介质通过所述壳体(10)的排水口(12)排出至所述壳体(10)外。
10.根据权利要求9所述的换热方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过控制所述换热组件的第一换热件(22)和第二换热件(23)的入口处的换热介质的温度，以对经由所述第一换热件(22)的待冷却介质进行初步冷却，以使经由所述第二换热件(23)的所述待冷却介质发生冷凝。
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