CN113218193A - 一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了余热锅炉技术领域的一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法，所述炉体的内腔侧壁上从上至下依次设置有省煤器、第一蒸发器、第二蒸发器和过热器，所述第一出水管贯穿炉体左侧壁后和汽包连接，所述第一蒸发器和第二蒸发器的左侧顶部均设置有饱和水水管，所述饱和水水管贯穿炉体左侧壁后和汽包连接，所述下水管的底端连接有循环泵，所述循环泵的右端连接有回流管，所述回流管贯穿炉体左侧壁后分别和第一蒸发器、第二蒸发器连接，所述过热器的左侧顶端连接有过热蒸汽管，所述过热蒸汽管的左侧底部设置有蒸汽排出管，所述出气管道的顶部固定装配有吸热器，可以最大程度的提高对烟气温度的回收利用效果，且环保节约。

Description

一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法

技术领域

本发明涉及余热锅炉技术领域，具体为一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法。

背景技术

余热是指受历史、技术、理念等的局限性，在已投运的工业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热，它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。工业余热是利用从工业设备回收的余热作为热源的城市集中供热方式。多数耗能设备，如原动机、加热炉等，都只利用了热能中的一小部分，现有的工业窑炉余热回收技术并不完善，这就使得工业窑炉余热回收效果达不到最好，不仅没有对窑炉本体上的热量进行回收处理，而且还没有对排出烟气的余热进行利用，即不环保也不节约，为此，我们提出一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业窑炉余热回收装置及余热回收方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业窑炉余热回收装置，包括进气管道，所述进气管道分支为主通道和旁通道，所述主通道的出口端连通在炉体的底部，所述炉体的顶部设置有出气管道，所述炉体的内腔侧壁上从上至下依次设置有省煤器、第一蒸发器、第二蒸发器和过热器，所述省煤器的左侧顶部和底部分别连接有进水管和第一出水管，所述第一出水管贯穿炉体左侧壁后和汽包连接，所述第一蒸发器和第二蒸发器的左侧顶部均设置有饱和水水管，所述饱和水水管贯穿炉体左侧壁后和汽包连接，所述汽包的底部设置有下水管，所述下水管的底端连接有循环泵，所述循环泵的右端连接有回流管，所述回流管贯穿炉体左侧壁后分别和第一蒸发器、第二蒸发器连接，所述过热器的左侧顶端连接有过热蒸汽管，所述过热蒸汽管贯穿炉体左侧壁后连接在汽包的左端，所述过热蒸汽管的左侧底部设置有蒸汽排出管，所述出气管道的顶部固定装配有吸热器。

优选的，所述第一蒸发器包括第一蒸发器箱体，所述第一蒸发器箱体的左侧壁顶部和底部分别设置有第一出水连接头和第一进水连接头，所述第一蒸发器箱体的内腔设置有分别和第一出水连接头、第一进水连接头连接的横置蒸发管，且所述横置蒸发管设置为U型管。

优选的，所述第二蒸发器包括第二蒸发器箱体，所述第二蒸发器箱体的左侧壁顶部和底部分别设置有第二出水连接头和第二进水连接头，所述第二蒸发器箱体的内腔设置有分别和第二出水连接头、第二进水连接头连接的纵置蒸发管，且所述纵置蒸发管设置为U型管。

优选的，所述汽包的内腔设置有汽水分离设备，且汽水分离设备和第一出水管连接。

优选的，所述出气管道的内腔嵌套设置有吸热器。

优选的，所述旁通道的内腔设置有旁挡板，所述主通道的内腔设置有主挡板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中从进水管进来的水先进入省煤器，水在省煤器内吸收热量使水温上升，水温升到低于汽包压力下的饱和温度，便从第一出水管流入到汽包，进入汽包的水和汽包内部的饱和水混合后，沿着汽包下方的下水管流出，然后经过循环泵将流出的水沿着回流管分别抽入到第一蒸发器和第二蒸发器中，横置蒸发管可以增加第一蒸发器对于炉体内部的烟气热量的吸收面积，使得烟气热量吸收较为充分，并且第二蒸发器中的纵置蒸发管可以增加第二蒸发器对于炉体内部的烟气热量的吸收面积，同时配合第一蒸发器的使用可以使得炉体内腔的烟气最大面积的和第一蒸发器及第二蒸发器接触，从而完成热量的回收利用；

2.在第一蒸发器和第二蒸发器中的水开始吸热产汽时，其中的汽水混合物沿着饱和水水管进入汽包中，通过汽包内部的汽水分离设备将汽和水分开，水落入汽包内部，汽则沿着过热蒸汽管流入到过热器中，在过热器中吸收热量，使饱和蒸汽变为过热蒸汽，最后从蒸汽排出管排出，从而能够对蒸汽进行回收利用；

3.进入到炉体内并初步实现热回收的气体在热量回收完成后通过出气管道排入到吸热器中的导气通道中，通过热交换进水管将水导入到热交换管中，在气体在导气通道内流通时，气体的流动能够带动扰流板绕着导热轴转动，同时扰流板上的扰流通孔能够增加扰流板对于气体的扰流作用，增加气体在导气通道内的逗留时间，从而在扰流器对气体进行扰流的同时，热交换管能够和气体实现热交换，完成余热回收，同时气体带动扰流器上的扰流板转动时，扰流板也能够和气体实现热交换，继而通过导热轴和导热板将热量导入到热交换管上，提高热回收效率和热能回收利用率，继而热交换完成的气体通过排气管排出，完成窑炉的余热回收操作。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明第一蒸发器结构示意图；

图3为本发明第二蒸发器结构示意图；

图4为本发明吸热器结构示意图；

图5为本发明扰流器结构示意图。

图中：1、进气管道；2、主通道；3、主挡板；4、旁通道；5、旁挡板；6、炉体；7、出气管道；8、吸热器；81、导气通道；82、排气管；83、限位环形槽；84、热交换管；85、热交换进水管；86、热交换出水管；87、扰流器；871、导热板；872、导热轴；873、扰流板；874、扰流通孔；9、省煤器；10、第一蒸发器；1001、第一蒸发器箱体；1002、第一出水连接头；1003、第一进水连接头；1004、横置蒸发管；11、第二蒸发器；1101、第二蒸发器箱体；1102、第二出水连接头；1103、第二进水连接头；1104、纵置蒸发管；12、过热器；13、进水管；14、第一出水管；15、汽包；16、饱和水水管；17、下水管；18、循环泵；19、回流管；20、过热蒸汽管；21、蒸汽排出管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明提供一种技术方案：一种工业窑炉余热回收装置，包括进气管道1，进气管道1分支为主通道2和旁通道4，主通道2的出口端连通在炉体6的底部，炉体6的顶部设置有出气管道7，炉体6的内腔侧壁上从上至下依次设置有省煤器9、第一蒸发器10、第二蒸发器11和过热器12，省煤器9的左侧顶部和底部分别连接有进水管13和第一出水管14，第一出水管14贯穿炉体6左侧壁后和汽包15连接，第一蒸发器10和第二蒸发器11的左侧顶部均设置有饱和水水管16，饱和水水管16贯穿炉体6左侧壁后和汽包15连接，汽包15的底部设置有下水管17，下水管17的底端连接有循环泵18，循环泵18的右端连接有回流管19，回流管19贯穿炉体6左侧壁后分别和第一蒸发器10、第二蒸发器11连接，过热器12的左侧顶端连接有过热蒸汽管20，过热蒸汽管20贯穿炉体6左侧壁后连接在汽包15的左端，过热蒸汽管20的左侧底部设置有蒸汽排出管21，出气管道7的顶部固定装配有吸热器8。

请参阅图2，第一蒸发器10包括固定在炉体6内侧壁上的第一蒸发器箱体1001，第一蒸发器箱体1001的左侧壁顶部和底部分别设置有第一出水连接头1002和第一进水连接头1003，第一蒸发器箱体1001的内腔设置有分别和第一出水连接头1002、第一进水连接头1003连接的横置蒸发管1004，且横置蒸发管1004设置为U型管，通过这种设置可以增加第一蒸发器10对于炉体6内部的烟气热量的吸收面积，使得烟气热量吸收较为充分；

请参阅图3，第二蒸发器11包括固定在炉体6内侧壁上的第二蒸发器箱体1101，第二蒸发器箱体1101的左侧壁顶部和底部分别设置有第二出水连接头1102和第二进水连接头1103，第二蒸发器箱体1101的内腔设置有分别和第二出水连接头1102、第二进水连接头1103连接的纵置蒸发管1104，且纵置蒸发管1104设置为U型管，通过这种设置可以增加第二蒸发器11对于炉体6内部的烟气热量的吸收面积，同时配合第一蒸发器10的使用可以使得炉体6内腔的烟气最大面积的和第一蒸发器10及第二蒸发器11接触，从而完成热量的回收利用；

请参阅图1，汽包15的内腔设置有汽水分离设备，且汽水分离设备和饱和水水管16连接，通过这种设置可以通过汽包15内部的汽水分离设备将汽和水分开，水落入汽包15内部，汽则沿着过热蒸汽管20流入到过热器12中，旁通道4的内腔设置有旁挡板5，主通道2的内腔设置有主挡板3，通过这种设置可以通过调整主挡板和旁挡板的开合可以调节进入炉体的烟气量，从而实现余热锅炉的产汽量的调节；

请参阅图4，吸热器8的底部开设有和出气管道7相适配的导气通道81，吸热器8的左右侧壁均固定装配有和导气通道81相适配的排气管82，导气通道81内侧壁上开设有限位环形槽83，且导气通道81内装配有卡合在限位环形槽83内的热交换管84，热交换管84的底端一体成型设置有延伸出吸热器8的热交换进水管85，热交换管84的顶端一体成型设置有延伸出吸热器8的热交换出水管86，热交换管84之间固定装配有扰流器87；

请参阅图5，扰流器87包括固定在热交换管84外侧壁上的导热板871，上下两组导热板871的相对一侧侧壁上均固定有导热轴872，两组导热轴872之间均活动铰接装配有扰流板873，扰流板873的表面均匀开设有扰流通孔874。

余热回收装置的余热回收方法具体步骤为：

S1：开启主挡板3，经过煤燃烧释放的高温烟气相继从进气管道1和主通道2进入炉体6中，烟气自下而上流动，先后经过过热器12、第二蒸发器11、第一蒸发器10和省煤器9，最后通过出气管道7排入到吸热器8中并排出；

S2：在此过程中，从进水管13进来的水先进入省煤器9，水在省煤器9内吸收热量使水温上升，水温升到低于汽包15压力下的饱和温度，便从第一出水管14流入到汽包15，进入汽包15的水和汽包15内部的饱和水混合后，沿着汽包15下方的下水管17流出，然后经过循环泵18将流出的水沿着回流管19分别抽入到第一蒸发器10和第二蒸发器11中，横置蒸发管1004可以增加第一蒸发器10对于炉体6内部的烟气热量的吸收面积，使得烟气热量吸收较为充分，并且第二蒸发器11中的纵置蒸发管1104可以增加第二蒸发器11对于炉体6内部的烟气热量的吸收面积，同时配合第一蒸发器10的使用可以使得炉体6内腔的烟气最大面积的和第一蒸发器10及第二蒸发器11接触，从而完成热量的回收利用；

S3：在第一蒸发器10和第二蒸发器11中的水开始吸热产汽时，其中的汽水混合物沿着饱和水水管16进入汽包15中，通过汽包15内部的汽水分离设备将汽和水分开，水落入汽包15内部，汽则沿着过热蒸汽管20流入到过热器12中，在过热器12中吸收热量，使饱和蒸汽变为过热蒸汽，最后从蒸汽排出管21排出，从而能够对蒸汽进行回收利用；

S4：进入到炉体6内并初步实现热回收的气体在热量回收完成后通过出气管道7排入到吸热器8中的导气通道81中，通过热交换进水管85将水导入到热交换管84中，在气体在导气通道81内流通时，气体的流动能够带动扰流板873绕着导热轴872转动，同时扰流板873上的扰流通孔874能够增加扰流板873对于气体的扰流作用，增加气体在导气通道81内的逗留时间，从而在扰流器87对气体进行扰流的同时，热交换管84能够和气体实现热交换，完成余热回收，同时气体带动扰流器87上的扰流板873转动时，扰流板873也能够和气体实现热交换，继而通过导热轴872和导热板871将热量导入到热交换管84上，提高热回收效率和热能回收利用率，继而热交换完成的气体通过排气管82排出，完成窑炉的余热回收操作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种工业窑炉余热回收装置，包括进气管道（1），所述进气管道（1）分支为主通道（2）和旁通道（4），所述主通道（2）的出口端连通在炉体（6）的底部，所述炉体（6）的顶部设置有出气管道（7），其特征在于：所述炉体（6）的内腔侧壁上从上至下依次设置有省煤器（9）、第一蒸发器（10）、第二蒸发器（11）和过热器（12），所述省煤器（9）的左侧顶部和底部分别连接有进水管（13）和第一出水管（14），所述第一出水管（14）贯穿炉体（6）左侧壁后和汽包（15）连接，所述第一蒸发器（10）和第二蒸发器（11）的左侧顶部均设置有饱和水水管（16），所述饱和水水管（16）贯穿炉体（6）左侧壁后和汽包（15）连接，所述汽包（15）的底部设置有下水管（17），所述下水管（17）的底端连接有循环泵（18），所述循环泵（18）的右端连接有回流管（19），所述回流管（19）贯穿炉体（6）左侧壁后分别和第一蒸发器（10）、第二蒸发器（11）连接，所述过热器（12）的左侧顶端连接有过热蒸汽管（20），所述过热蒸汽管（20）贯穿炉体（6）左侧壁后连接在汽包（15）的左端，所述过热蒸汽管（20）的左侧底部设置有蒸汽排出管（21），所述出气管道（7）的顶部固定装配有吸热器（8）。

2.根据权利要求1所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：所述第一蒸发器（10）包括固定在炉体（6）内侧壁上的第一蒸发器箱体（1001），所述第一蒸发器箱体（1001）的左侧壁顶部和底部分别设置有第一出水连接头（1002）和第一进水连接头（1003），所述第一蒸发器箱体（1001）的内腔设置有分别和第一出水连接头（1002）、第一进水连接头（1003）连接的横置蒸发管（1004），且所述横置蒸发管（1004）设置为U型管。

3.根据权利要求1所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：所述第二蒸发器（11）包括固定在炉体（6）内侧壁上的第二蒸发器箱体（1101），所述第二蒸发器箱体（1101）的左侧壁顶部和底部分别设置有第二出水连接头（1102）和第二进水连接头（1103），所述第二蒸发器箱体（1101）的内腔设置有分别和第二出水连接头（1102）、第二进水连接头（1103）连接的纵置蒸发管（1104），且所述纵置蒸发管（1104）设置为U型管。

4.根据权利要求1所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：所述汽包（15）的内腔设置有汽水分离设备，且汽水分离设备和第一出水管（14）连接，所述旁通道（4）的内腔设置有旁挡板（5），所述主通道（2）的内腔设置有主挡板（3）。

5.根据权利要求1所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：所述吸热器（8）的底部开设有和出气管道（7）相适配的导气通道（81），所述吸热器（8）的左右侧壁均固定装配有和导气通道（81）相适配的排气管（82），所述导气通道（81）内侧壁上开设有限位环形槽（83），且所述导气通道（81）内装配有卡合在限位环形槽（83）内的热交换管（84），所述热交换管（84）的底端一体成型设置有延伸出吸热器（8）的热交换进水管（85），所述热交换管（84）的顶端一体成型设置有延伸出吸热器（8）的热交换出水管（86），所述热交换管（84）之间固定装配有扰流器（87）。

6.根据权利要求5所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：所述扰流器（87）包括固定在热交换管（84）外侧壁上的导热板（871），上下两组所述导热板（871）的相对一侧侧壁上均固定有导热轴（872），两组所述导热轴（872）之间均活动铰接装配有扰流板（873），所述扰流板（873）的表面均匀开设有扰流通孔（874）。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种工业窑炉余热回收装置，其特征在于：余热回收装置的余热回收方法具体步骤为：

S1：开启主挡板（3），经过煤燃烧释放的高温烟气相继从进气管道（1）和主通道（2）进入炉体（6）中，烟气自下而上流动，先后经过过热器（12）、第二蒸发器（11）、第一蒸发器（10）和省煤器（9），最后通过出气管道（7）排入到吸热器（8）中并排出；

S2：在此过程中，从进水管（13）进来的水先进入省煤器（9），水在省煤器（9）内吸收热量使水温上升，水温升到低于汽包（15）压力下的饱和温度，便从第一出水管（14）流入到汽包（15），进入汽包（15）的水和汽包（15）内部的饱和水混合后，沿着汽包（15）下方的下水管（17）流出，然后经过循环泵（18）将流出的水沿着回流管（19）分别抽入到第一蒸发器（10）和第二蒸发器（11）中，横置蒸发管（1004）可以增加第一蒸发器（10）对于炉体（6）内部的烟气热量的吸收面积，使得烟气热量吸收较为充分，并且第二蒸发器（11）中的纵置蒸发管（1104）可以增加第二蒸发器（11）对于炉体（6）内部的烟气热量的吸收面积，同时配合第一蒸发器（10）的使用可以使得炉体（6）内腔的烟气最大面积的和第一蒸发器（10）及第二蒸发器（11）接触，从而完成热量的回收利用；

S3：在第一蒸发器（10）和第二蒸发器（11）中的水开始吸热产汽时，其中的汽水混合物沿着饱和水水管（16）进入汽包（15）中，通过汽包（15）内部的汽水分离设备将汽和水分开，水落入汽包（15）内部，汽则沿着过热蒸汽管（20）流入到过热器（12）中，在过热器（12）中吸收热量，使饱和蒸汽变为过热蒸汽，最后从蒸汽排出管（21）排出，从而能够对蒸汽进行回收利用；

S4：进入到炉体（6）内并初步实现热回收的气体在热量回收完成后通过出气管道（7）排入到吸热器（8）中的导气通道（81）中，通过热交换进水管（85）将水导入到热交换管（84）中，在气体在导气通道（81）内流通时，气体的流动能够带动扰流板（873）绕着导热轴（872）转动，同时扰流板（873）上的扰流通孔（874）能够增加扰流板（873）对于气体的扰流作用，增加气体在导气通道（81）内的逗留时间，从而在扰流器（87）对气体进行扰流的同时，热交换管（84）能够和气体实现热交换，完成余热回收，同时气体带动扰流器（87）上的扰流板（873）转动时，扰流板（873）也能够和气体实现热交换，继而通过导热轴（872）和导热板（871）将热量导入到热交换管（84）上，提高热回收效率和热能回收利用率，继而热交换完成的气体通过排气管（82）排出，完成窑炉的余热回收操作。

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