CN110081741A - 余热锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种余热锅炉，该余热锅炉包括：筒体、设置于筒体内的第一管板、第二管板、降温机构和多个换热管；第一管板和第二管板均横设于筒体内，以将筒体依次分隔为用于输入第一介质的入口腔、用于接收第二介质并在与第一介质换热后输出第二介质的换热腔和用于输出换热后的第一介质的出口腔；各换热管均设置于换热腔内，每个换热管的第一端均穿设第一管板且与入口腔相连通，每个换热管的第二端均穿设第二管板且与出口腔相连通；降温机构设置于换热腔，用于降低换热腔对应于第一管板处的温度。本发明中，通过降温机构来降低换热腔对应于第一管板处的温度，能够有效地防止第一管板处的温度过高，提高换热管的换热效率，并保护换热管。

Description

余热锅炉

技术领域

本发明涉及余热利用技术领域，具体而言，涉及一种余热锅炉。

背景技术

余热锅炉是利用工业过程中的余热来产生蒸汽的装置，利用余热锅炉回收工业过程产生的余热，有利于提高能量利用效率，利于节能减耗。目前，立式余热锅炉采用直立安放，筒体内设置有上管板和下管板，以将筒体分隔为气体输入腔、换热腔和气体输出腔，换热腔内设置有与气体输入腔和气体输出腔相连通的换热管。高温气体在换热管内流动，即高温气体走管程，其温度在500～1400℃之间。冷却水在换热腔内流动，即水走壳程，两者热交换后，换热腔内产生大量的饱和蒸汽。蒸汽在快速上升的过程中向四周扩散，从而在上管板下部的局部区域形成蒸汽集聚，俗称“气垫”。气垫形成后，上管板下部两侧由气水换热变成气汽换热，导致换热管上部传热效率低。同时，还会导致上管板的温度过高，进而导致换热管的拉脱力不够，发生换热管的管头泄露。此外，在气垫的汽水交接面，炉水浓度较高，容易发生电化学腐蚀，换热管因腐蚀而减薄开裂，严重影响装置正常运行。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种余热锅炉，旨在解决现有技术中换热腔的顶部温度较高易导致换热管的换热效率低且易损坏的问题。

本发明提出了一种余热锅炉，该余热锅炉包括：筒体、设置于筒体内的第一管板、第二管板、降温机构和多个换热管；其中，第一管板和第二管板均横设于筒体内，以将筒体依次分隔为用于输入第一介质的入口腔、用于接收第二介质并在与第一介质换热后输出第二介质的换热腔和用于输出换热后的第一介质的出口腔；各换热管均设置于换热腔内，每个换热管的第一端均穿设第一管板且与入口腔相连通，每个换热管的第二端均穿设第二管板且与出口腔相连通；降温机构设置于换热腔，用于降低换热腔对应于第一管板处的温度。

进一步地，上述余热锅炉中，降温机构用于由换热腔的底部向顶部处输送具有预设温度和预设压力的第三介质，第三介质在与第一介质和第二介质均换热后再与第一管板相接触，以降低第一管板处的温度。

进一步地，上述余热锅炉中，降温机构包括：多个外管、以及均横设于筒体内的第三管板和第四管板；其中，第三管板与第一管板之前的空间形成输出腔，第二管板与第四管板之间的空间形成输入腔，第三管板与第四管板之间的空间形成工作腔；各外管均设置于工作腔且一一对应地套设于各换热管的外部，每个外管的第一端均穿设第三管板且与输出腔相连通，每个外管的第二端均穿设第四管板且与输入腔相连通；输入腔用于向外管与换热管之间的间隙内输送第三介质；第三介质用于喷射至第一管板，并由输出腔输出；第三介质还用于与第一介质进行换热；工作腔用于接收第二介质，以使第二介质与换热后的第三介质换热，以及将换热后的第二介质输出。

进一步地，上述余热锅炉中，筒体对应于输入腔处开设有第三介质入口；筒体对应于输出腔处开设有第三介质出口；筒体对应于工作腔处分别开设有第二介质入口和第二介质出口。

进一步地，上述余热锅炉中，第三管板与第一管板之间具有预设距离，并且，换热管与外管之间具有预设间隙，以使第三介质喷射至第一管板。

进一步地，上述余热锅炉中，第三介质出口与输出管相连通，预设距离大于输出管的外径，并且，预设距离与输出管的外径之差为30～50mm。

进一步地，上述余热锅炉中，换热管与外管的公称直径之比为1:1.2～1:5。

进一步地，上述余热锅炉中，第三介质出口靠近第一管板设置。

进一步地，上述余热锅炉中，第二介质入口靠近第四管板设置，第二介质出口靠近第三管板设置。

进一步地，上述余热锅炉中，各换热管均匀分布。

本发明中，通过在换热腔内设置降温机构，来降低换热腔对应于第一管板处的温度，能够有效地防止第一管板处的温度过高，避免如现有技术中在第一管板处形成气垫，提高换热管的换热效率，并保护换热管，避免换热管受热导致的拉脱力不足，还能避免换热管的腐蚀，确保了余热锅炉的正常、稳定地运行，解决了现有技术中换热腔的顶部温度较高易导致换热管的换热效率低且易损坏的问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的余热锅炉的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

参见图1，图1为本发明实施例提供的余热锅炉的结构示意图。如图所示，余热锅炉包括：筒体1、第一管板2、第二管板3、降温机构和多个换热管4。其中，第一管板2和第二管板3均设置于筒体1内，并且，第一管板2和第二管板3在筒体1内横设设置，从而将筒体1依次分隔为入口腔5、换热腔6和出口腔7。具体地，第一管板2和第二管板3在筒体1内并列设置，并且，均与筒体1长度方向相垂直，则第一管板2和第二管板3将筒体1分隔成三个独立空腔。其中，入口腔5用于输入第一介质。换热腔6用于接收第二介质，并且，第二介质与第一介质进行换热，以及在换热后将第二介质输出。出口腔7用于将换热后的第一介质输出。

具体实施时，筒体1对应于入口腔5处开设有第一介质入口(图中未示出)，筒体1对应于出口腔7处开设有第一介质出口(图中未示出)。筒体1对应于换热腔6处分别开设有第二介质入口13和第二介质出口14，第二介质入口13靠近出口腔7设置，第二介质出口14靠近入口腔5设置。

各换热管4均设置于筒体1内且设置于换热腔6内，每个换热管4的第一端(图1所示的上端)均穿设第一管板2且与入口腔5相连通，每个换热管4的第二端(图1所示的下端)均穿设第二管板3且与出口腔7相连通。每个换热管4均用于接收入口腔5输送的第一介质，并在第一介质与第二介质换热后将第一介质输出，即每个换热管4内的第一介质与换热腔6内的第二介质进行换热。具体地，每个换热管4的第一端的端面与第一管板2对应于入口腔5一侧的表面相齐平，每个换热管4的第二端的端面与第二管板3对应于出口腔7一侧的表面相齐平。

降温机构设置于筒体1内且设置于换热腔6，降温机构用于降低换热腔6中对应于第一管板2处的温度，即降温机构降低换热腔6靠近入口腔5处的温度，其中，换热腔6靠近入口腔5处即为换热腔6的顶部(图1所示的上部)。

可以看出，本实施例中，通过在换热腔6内设置降温机构，来降低换热腔6对应于第一管板2处的温度，能够有效地防止第一管板2处的温度过高，避免如现有技术中在第一管板处形成气垫，提高换热管4的换热效率，并保护换热管4，避免换热管4受热导致的拉脱力不足，还能避免换热管4的腐蚀，确保了余热锅炉的正常、稳定地运行，解决了现有技术中换热腔的顶部温度较高易导致换热管的换热效率低且易损坏的问题。

参见图1，上述实施例中，降温机构用于由换热腔6的底部(图1所示的下部)向顶部(图1所示的上部)处输送具有预设温度和预设压力的第三介质，第三介质在与第一介质和第二介质均进行换热后再与第一管板2相接触，以降低第一管板2处的温度。具体地，第三介质的温度要低于第一介质的温度，并且高于第二介质的温度，则第三介质既与第一介质换热，以降低第一介质的温度，并在换热后与第二介质进行换热，以提高第二介质的温度，则第三介质在两次换热后与第一管板2置于换热腔6内的表面(即图1中第一管板2的下表面)相接触，以降低第一管板2处的温度，即降低换热腔6顶部的温度。其中，换热腔6的底部为换热腔6靠近出口腔7的部位。

具体实施时，第三介质的预设温度可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。第三介质的预设压力应使得第三介质能够由换热腔6的底部向顶部处输送，具体实施时，预设压力可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。

具体实施时，第一介质可以为高温气体，第三介质可以为冷却水。当然，也可以为其他介质，本实施例对此不做任何限制。

可以看出，本实施例中，降温机构通过第三介质与第一管板2相接触，来降低第一管板2的温度，进而降低换热腔6顶部的温度，能够有效地防止第一管板2处的温度过高，提高换热管4的换热效率，并且，第三介质在由换热腔6的底部向顶部输送的过程中与第一介质和第二介质均进行换热，不仅降低了第一介质的温度，还提高了第二介质的温度，充分利用了第三介质的温度，提高了能源的利用率，同时，第三介质的温度在与第二介质换热后温度降低，有效地避免了形成如现有技术中的气垫，第二介质无需与第一介质直接换热，也就消除了形成气垫的条件，避免了气垫的形成。

继续参见图1，上述实施例中，降温机构可以包括：多个外管8、第三管板9和第四管板10。其中，第三管板9和第四管板10均横设于筒体1内且均置于换热腔6内，第三管板9和第四管板10均为并列设置且与第一管板2和第二管板3相平行，第三管板9和第四管板10将换热腔6分隔成三个独立空腔。第三管板9与第一管板2之间的空间形成输出腔62，第二管板3与第四管板10之间的空间形成输入腔61，第三管板9与第四管板10之间的空间形成工作腔63。

外管8的数量与换热管4的数量相同且一一对应，各外管8均设置于工作腔63内，并且，各外管8均一一对应地套设于各换热管4的外部，则每个外管8与对应的换热管4形成同心圆套管结构。每个外管8的第一端(图1所示的上端)均穿设于第三管板9且与输出腔62相连通，每个外管8的第二端(图1所示的下端)均穿设于第四管板10且与输入腔61相连通。具体地，每个外管8的第一端的端面与第三管板9对应于输出腔62一侧的表面相齐平，每个外管8的第二端的端面与第四管板10对应于输入腔61一侧的表面相齐平。

输入腔61用于向外管8与换热管4之间的间隙内输送第三介质，第三介质在外管8与换热管4之间的间隙内流动，并从该间隙中喷射至第一管板2，再由输出腔62输出。

第三介质还用于与第一介质进行换热，工作腔63用于接收第二介质，以使第二介质与换热后的第三介质换热，以及将换热后的第二介质输出。具体地，第三介质在外管8与换热管4之间的间隙内向第一管板2处流动的过程中与换热管4内的第一介质进行换热，并且，第三介质还与工作腔63中的第二介质进行换热。其中，第二介质是在工作腔63中外管8的外部流动。

筒体1对应于输入腔61处开设有第三介质入口11，筒体1对应于输出腔62处开设有第三介质出口12。优选的，第三介质出口12在输出腔62中靠近第一管板2设置，以便于第三介质的输出，防止第一管板2的下表面的蒸汽聚集，有利于消除气垫，避免气垫的形成。

筒体1对应于工作腔63处分别开设有第二介质入口13和第二介质出口14，具体地，第二介质入口13和第二介质出口14置于第三管板9与第四管板10之间。优选的，第二介质入口13靠近第四管板10设置，第二介质出口14靠近第三管板9设置，则第二介质由工作腔63的底部输入，再由工作腔63的顶部输出，以便于更好地与第三介质进行换热，延长了第二介质和第三介质之间的换热路径，提高了换热效率，并且，防止了第三管板9的下表面聚集气体，有利于消除气垫。

可以看出，本实施例中，降温机构的结构简单，便于实施，并且，第三介质由外管8与换热管4之间的间隙喷出后，能够直接喷射至第一管板2的表面，从而能够直接、有效地降低第一管板2的温度，防止了第一管板2处的温度过高而产生高温损坏，避免了气垫的形成，提高换热管4的换热效率，消除了换热管4发生电化学腐蚀的可能，并且，充分利用了第三介质与第一介质和第二介质的换热，提高了能源的利用率。

为了确保第三介质由外管8与换热管4之间的间隙喷出后能够直接喷射至第一管板2的下表面，第三管板9与第一管板2之间具有预设距离，并且，换热管4与外管8之间具有预设间隙，以使第三介质喷射至第一管板2。

具体实施时，第三管板9与第一管板2之间的预设距离应满足第三介质由外管8与换热管4之间的间隙内喷出后直接冲击至第一管板2的下表面。第三介质由外管8与换热管4之间的间隙喷出后形成一段水柱，若预设距离过大，水柱对第一管板2起不到冲击效果，进而造成第一管板2下表面有蒸汽聚集，易形成气垫。若预设距离过小，不利于第三介质出口12处设置管道。

优选的，第三介质出口12与输出管15相连通，第三管板9与第一管板2之间的预设距离大于输出管15的外径，并且，该预设距离与输出管15的外径之差为30～50mm。该预设距离能够有效地保证第三介质冲击第一管板2，避免形成气垫，还便于设置输出管15。

具体实施时，外管8与换热管4之间的预设间隙应使得第三介质能够以一定流速向上冲击第一管板2的下表面，并向四周扩散，进而使得第一管板2的下表面区域不再具有形成气垫的条件。

优选的，换热管4与外管8的公称直径之比为1:1.2～1:5，以使换热管4与外管8之间具有预设间隙。这样，既能够满足换热的需求，又能使得第三介质喷射冲击第一管板2的下表面后向四周扩散，便于第三介质由输出管15处输出。

可以看出，本实施例中，通过限定第三管板9与第一管板2之间的距离，以及换热管4与外管8之间的间隙，能够有效地保证第三介质喷射至第一管板2，使得第三介质与第一管板2直接接触，更好地降低第一管板2的温度，避免气垫的形成。

参见图1，上述各实施例中，各换热管4在筒体1内均匀分布，相应的，各外管8均套设于各换热管4的外部，则各外管8在筒体1内也为均匀分布。这样，不仅有效地降低第一介质的温度，还能使得第三介质均匀地喷射至第一管板2，从而有效地降低第一管板2的温度。

结合图1具体介绍余热锅炉的工作过程：高温的第一介质由入口腔5输送至换热管4内，低温且具有预设压力的第三介质由输入腔61输送至换热管4与外管8之间的间隙内，第二介质由第二介质的入口输送至工作腔63内。换热管4内的第一介质与换热管4外的第三介质进行换热，第一介质在换热后温度降低并输送至出口腔7，最终由出口腔7输出筒体1。第三介质在换热后的温度升高，并与外管8外部的第二介质进行换热，则第二介质在换热后温度升高并由第二介质出口14输出筒体1。第三介质在换热后温度降低，由换热管4与外管8之间的间隙喷出，直接喷射至第一管板2的下表面，并向四周扩散，使得第一管板2的下表面不再具有形成气垫的条件，第三介质最终由第三介质出口12经输出管15排出筒体1。

综上所述，本实施例中，通过在换热腔6内设置降温机构，来降低换热腔6对应于第一管板2处的温度，能够有效地防止第一管板2处的温度过高，避免如现有技术中在第一管板处形成气垫，提高换热管4的换热效率，并保护换热管4，避免换热管4受热导致的拉脱力不足，还能避免换热管4的腐蚀，确保了余热锅炉的正常、稳定地运行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种余热锅炉，其特征在于，包括：筒体(1)、设置于所述筒体(1)内的第一管板(2)、第二管板(3)、降温机构和多个换热管(4)；其中，

所述第一管板(2)和所述第二管板(3)均横设于所述筒体(1)内，以将所述筒体(1)依次分隔为用于输入第一介质的入口腔(5)、用于接收第二介质并在与第一介质换热后输出第二介质的换热腔(6)和用于输出换热后的第一介质的出口腔(7)；

各所述换热管(4)均设置于所述换热腔(6)内，每个所述换热管(4)的第一端均穿设所述第一管板(2)且与所述入口腔(5)相连通，每个所述换热管(4)的第二端均穿设所述第二管板(3)且与所述出口腔(7)相连通；

所述降温机构设置于所述换热腔(6)，用于降低所述换热腔(6)对应于所述第一管板(2)处的温度。

2.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，所述降温机构用于由所述换热腔(6)的底部向顶部处输送具有预设温度和预设压力的第三介质，所述第三介质在与所述第一介质和所述第二介质均换热后再与所述第一管板(2)相接触，以降低所述第一管板(2)处的温度。

3.根据权利要求2所述的余热锅炉，其特征在于，所述降温机构包括：多个外管(8)、以及均横设于所述筒体(1)内的第三管板(9)和第四管板(10)；其中，

所述第三管板(9)与所述第一管板(2)之前的空间形成输出腔(62)，所述第二管板(3)与所述第四管板(10)之间的空间形成输入腔(61)，所述第三管板(9)与所述第四管板(10)之间的空间形成工作腔(63)；

各所述外管(8)均设置于所述工作腔(63)且一一对应地套设于各所述换热管(4)的外部，每个所述外管(8)的第一端均穿设所述第三管板(9)且与所述输出腔(62)相连通，每个所述外管(8)的第二端均穿设所述第四管板(10)且与所述输入腔(61)相连通；

所述输入腔(61)用于向所述外管(8)与所述换热管(4)之间的间隙内输送所述第三介质；所述第三介质用于喷射至所述第一管板(2)，并由所述输出腔(62)输出；

所述第三介质还用于与所述第一介质进行换热；所述工作腔(63)用于接收所述第二介质，以使所述第二介质与换热后的所述第三介质换热，以及将换热后的第二介质输出。

4.根据权利要求3所述的余热锅炉，其特征在于，

所述筒体(1)对应于所述输入腔(61)处开设有第三介质入口(11)；

所述筒体(1)对应于所述输出腔(62)处开设有第三介质出口(12)；

所述筒体(1)对应于所述工作腔(63)处分别开设有第二介质入口(13)和第二介质出口(14)。

5.根据权利要求4所述的余热锅炉，其特征在于，所述第三管板(9)与所述第一管板(2)之间具有预设距离，并且，所述换热管(4)与所述外管(8)之间具有预设间隙，以使所述第三介质喷射至所述第一管板(2)。

6.根据权利要求5所述的余热锅炉，其特征在于，所述第三介质出口(12)与输出管(15)相连通，所述预设距离大于所述输出管的外径，并且，所述预设距离与所述输出管的外径之差为30～50mm。

7.根据权利要求5所述的余热锅炉，其特征在于，所述换热管(4)与所述外管(8)的公称直径之比为1:1.2～1:5。

8.根据权利要求4所述的余热锅炉，其特征在于，所述第三介质出口(12)靠近所述第一管板(2)设置。

9.根据权利要求4所述的余热锅炉，其特征在于，所述第二介质入口(13)靠近所述第四管板(10)设置，所述第二介质出口(14)靠近所述第三管板(9)设置。

10.根据权利要求1所述的余热锅炉，其特征在于，各所述换热管(4)均匀分布。