CN113532158B - 一种烟气余热回收器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气余热回收器，其技术方案要点是包括换热组件，换热组件包括外管、内管以及若干中心管，外管、内管以及中心管同轴设置且孔径依次减小；内管与外管之间形成供水通过的流水通道，流水通道的两端分别设置有进水口和出水口，内管的两端分别设置有进气口和出气口，进水口与出气口位于换热组件的同一端，出水口与进气口位于换热组件的同一端；若干中心管沿内管的长度方向间隔设置，中心管的两端均设置有若干连接管，连接管的两端分别导通中心管与流水通道，连接管在由与中心管导通的一端向另一端的方向上向远离中心管长度方向的中点的方向倾斜。该烟气余热回收器能够对烟气余热进行回收，且余热回收充分且余热回收效率高。

Description

一种烟气余热回收器

技术领域

本发明涉及余热回收设备领域，更具体的说是涉及一种烟气余热回收器。

背景技术

烟气是一般耗能设备浪费能量的主要途径，烟气内含有大量的热量，锅炉排烟耗能大约在15％，而其他设备比如印染行业的定型机、烘干机以及窑炉等主要耗能都是通过烟气排放，从各种冶金炉排出的高温烟气往往带走炉子供热量的20～50％。若直接对烟气进行处理，然后排放，就会导致烟气内含有的大量热量直接散发在空气中，造成资源浪费。

烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量，例如用烟气对水进行加热，既吸收了烟气的热量，又得到了可利用的热水，是烟气余热回收的重要方式。然而现有的通过水吸收烟气热量的方式通常为将通入烟气的管道置于水中，通过管道进行热交换，然而若管道孔径太小，则管道表面积过小，换热效率低，余热回收效率低。若管道孔径过大，则管道中心将会有热量堆积，管道中心的热量难以被换热，导致烟气余热回收不充分。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种烟气余热回收器，该烟气余热回收器能够对烟气余热进行回收，且余热回收充分且余热回收效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种烟气余热回收器，包括换热组件，所述换热组件包括外管、内管以及若干中心管，所述外管、内管以及所述中心管同轴设置且孔径依次减小；

所述内管位于外管内，所述内管与外管之间形成供水通过的流水通道，所述流水通道的两端分别设置有进水口和出水口，所述内管用于通入烟气，所述内管的两端分别设置有进气口和出气口，所述进水口与出气口位于所述换热组件的同一端，所述出水口与所述进气口位于所述换热组件的同一端；

若干所述中心管沿所述内管的长度方向间隔设置，所述中心管的两端均设置有若干连接管，若干连接管沿所述中心管的中心轴线环状均匀分布，所述连接管的两端分别导通所述中心管与所述流水通道，所述连接管在由与所述中心管导通的一端向另一端的方向上向远离所述中心管长度方向的中点的方向倾斜。

作为本发明的进一步改进，所述外管的外侧面设置有保温层，所述外管于相邻两个中心管之间的管段向中心轴线方向弯曲，以使所述外管与所述保温层之间形成保温环形腔，所述保温环形腔内填充有气体。

作为本发明的进一步改进，所述保温环形腔靠近所述出水口的一端的侧壁上向所述流水通道方向凸起形成环形导向槽，所述环形导向槽用于对所述流水通道内的水流向所述连接管的进水端方向进行导向。

作为本发明的进一步改进，所述内管于相邻两个中心管之间的管段向中心轴线方向弯曲，所述内管的弯曲距离不小于所述外管的弯曲距离。

作为本发明的进一步改进，所述进水口设置有多个，所述进水口设置在所述外管上且若干所述进水口沿所述内管的中心轴线环状均匀分布，所述外管还连接有环形管，所述环形管与所述外管同轴设置，所述环形管的内壁与所述外管之间设置有若干导通管，所述导通管与所述进水口一一对应设置，所述导通管一端与所述进水口连接，另一端与所述环形管导通，所述环形管上设置有用于进水的进水连接口。

作为本发明的进一步改进，所述换热组件设置有多个，该烟气余热回收器还包括有壳体，所述壳体上设置有进气入口、排气出口、排水出口以及进水入口，所述进气入口、排气出口以及排水出口均位于所述壳体上端，若干所述换热组件列正分布于所述壳体内，所述进气口位于所述出气口上方，所述进气入口通过管道与各个所述进气口连接，所述进水入口通过管道与各个所述进水连接口连接，所述排水出口通过管道与各个所述出水口连接。

作为本发明的进一步改进，所述外管下端设置有出气箱体，所述外管插接于所述出气箱体中，所述环形管位于所述出气箱体内，所述出气口与所述出气箱体导通，所述出气箱体上表面设置有若干出气通孔。

作为本发明的进一步改进，所述壳体内侧下表面设置有若干插槽，所述插槽的数量与所述出气箱体的数量一一对应，各个所述出气箱体插接于各个所述插槽内。

作为本发明的进一步改进，所述出气箱体的下端面设置有排污口，所述壳体的下表面可拆卸连接有若干收集箱，所述收集箱与所述出气箱体一一对应设置，所述排污口向下延伸并与所述收集箱导通。

作为本发明的进一步改进，所述中心管与所述内管的孔径之比为1:2.5-4，所述内管与所述外管的孔径之比为1:1.3-1.8。

本发明的有益效果：通过外管、内管以及中心管的设置，使得外管与内管之间以及中心管内均流通有水，而内管内流通有烟气，烟气通过该回收器过程中，不仅通过内管的管壁与流水通道内的水进行热交换，还通过中心管和连接管的管壁，与中心管和连接管内的水进行热交换，而中心管与内管同轴设置，因此内管内的烟气的中心能够通过中心管进行热交换，烟气中心不会产生热量堆积，有利于烟气中的热量的充分回收，且由于增大了换热表面积，使得余热回收的效率高。

连接管的设置使得流经中心管内的水每流动一段距离就会与流水通道内的水混合。一般中心管内的水热交换快，升温快于流水通道内的水，而烟气与水的温差越大，热交换效率越高。通过水混合后，再次流入下一中心管内的水和流水通道内的水的温度能够保持一致，因此能够及时降低中心管内的水的温度，有利于提高中心管内的水与烟气之间的热交换效率，从而从整体上再次提高余热回收效率。

附图说明

图1为换热组件与环形管的立体结构示意图；

图2为换热组件与出气箱体的连接截面图；

图3为换热组件与壳体的连接截面图。

附图标记：1、换热组件；11、外管；12、内管；121、进气口；122、出气口；13、中心管；14、流水通道；141、进水口；142、出水口；15、连接管；16、保温层；17、保温环形腔；171、环形导向槽；18、环形管；181、进水连接口；19、导通管；2、壳体；21、进气入口；22、排气出口；23、排水出口；24、进水入口；3、出气箱体；31、出气通孔；32、排污口；4、收集箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参照图1、图2、图3所示，本实施例的一种烟气余热回收器，包括壳体2和若干换热组件1，若干换热组件1列正分布于壳体2内。换热组件1包括外管11、内管12以及若干中心管13，外管11、内管12以及中心管13同轴设置且孔径依次减小，内管12、中心管13上均可设置翅片以提高热交换效率。中心管13与内管12的孔径之比为1:2.5-4，内管12与外管11的孔径之比为1:1.3-1.8。

参照图2所示，内管12位于外管11内，内管12与外管11之间形成供水通过的流水通道14，流水通道14的两端分别设置有进水口141和出水口142，内管12用于通入烟气，内管12的两端分别设置有进气口121和出气口122，进水口141与出气口122位于换热组件1的下端，出水口142与进气口121位于换热组件1的上端，这样设置使得水从下往上流动，便于水填充满流水通道14和中心管13，且烟气的流动方向与水流的流动方向相反，有利于提高热交换效率。

参照图2所示，若干中心管13沿内管12的长度方向间隔设置，中心管13的两端均设置有若干连接管15，若干连接管15沿中心管13的中心轴线环状均匀分布，连接管15的两端分别导通中心管13与流水通道14，连接管15在由与中心管13导通的一端向另一端的方向上向远离中心管13长度方向的中点的方向倾斜，通过连接管15倾斜设置，便于水流在中心管13与流水通道14内流动。

参照图2所示，外管11的外侧面设置有保温层16，保温层16的设置有利于减少流水通道14的温度的损失。外管11和内管12于相邻两个中心管13之间的管段均向中心轴线方向弯曲，内管12的弯曲距离不小于外管11的弯曲距离，外管11的弯曲段与保温层16之间形成保温环形腔17，保温环形腔17内填充有气体。通过这样设置，外管11的弯曲段与内管12的弯曲段之间为中心管13的水流与流水通道14内的水流混合的管段，该段内的水温由于混合了中心管13内的水而快速升高，水温的快速升高会增大热量损失，而静止的空气的保温效果好，保温环形腔17内填充空气的设置能够进一步提高对该段的保温效果。内管12的弯曲距离不小于外管11的弯曲距离，外管11的弯曲距离为外管11的最大弯曲处相对于外管11不弯曲的情况下的距离，内管12的弯曲距离为内管12的最大弯曲处相对于内管12不弯曲的情况下的距离。这样设置使得内管12的弯曲段与外管11的弯曲段之间的流水通道14的横截面面积不会明显减小。

参照图2所示，保温环形腔17靠近出水口142的一端的侧壁上向流水通道14方向凸起形成环形导向槽171，环形导向槽171由外管11的弯曲段向中心轴线方向再次弯曲形成。环形导向槽171用于对流水通道14内的水流向连接管15的进水端方向进行导向，以使得流水通道14内的水更容易进入到连接管15内从而进入到中心管13内。

参照图1、图2所示，进水口141设置有多个，进水口141设置在外管11上且若干进水口141沿内管12的中心轴线环状均匀分布，外管11还连接有环形管18，环形管18与外管11同轴设置，环形管18的内壁与外管11之间设置有若干导通管19，导通管19与进水口141一一对应设置，导通管19一端与进水口141连接，另一端与环形管18导通，环形管18上设置有用于进水的进水连接口181。环形管18的设置使得进入到进水连接口181的水能够通过环形管18从各个进水口141同时进入到流水通道14内，流水通道14一端的周围同时进水，避免流水通道14各处的水温差别过大从而降低余热回收效率。

参照图2、图3所示，外管11下端设置有出气箱体3，外管11插接于出气箱体3中，环形管18位于出气箱体3内，出气口122与出气箱体3导通，出气箱体3上表面设置有若干出气通孔31。完成换热的烟气从出气口122出来的气体向进入到出气箱体3内，在通过出气通孔31进入到壳体2内。由于环形管18位于出气箱体3内，完成换热的烟气仍具有一定的温度，完成换热的烟气能够通过环形管18对环形管18内的水进行换热，进一步回收烟气的余热。

参照图2、图3所示，壳体2内侧下表面设置有若干插槽，插槽的数量与出气箱体3的数量一一对应，各个出气箱体3插接于各个插槽内。出气箱体3的下端面设置有排污口32，壳体2的下表面可拆卸连接有若干收集箱4，收集箱4与出气箱体3一一对应设置，排污口32向下延伸并与收集箱4导通。插槽的设置既能够对出气箱体3进行定位，避免出气箱体3在壳体2内移动，同时能够使得出气箱体3的排污口32正对收集箱4。烟气余热回收过程中，烟气中的粉尘落到出气箱体3内，在通过排污口32进入到收集箱4内，人们可通过拆卸收集箱4来定期处理收集箱4内的粉尘。

参照图3所示，壳体2上设置有进气入口21、排气出口22、排水出口23以及进水入口24，进气入口21、排气出口22以及排水出口23均位于壳体2上端，进气入口21通过管道与各个进气口121连接，进水入口24通过管道与各个进水连接口181连接，排水出口23通过管道穿过出气箱体3与各个出水口142连接。从出气箱体3内出来的烟气进入到壳体2内，再通过壳体2上的排气出口22排出，壳体2内的烟气能够维持壳体2内的温度，从而对各个换热组件1起到保温作用，进一步降低换热组件1内的热量的损失。

工作原理：

水通过壳体2的进水入口24进入并通过进水连接口181、环形管18、导通管19后进入到流水通道14内，水在流水通道14内流动过程中经过连接管15进入到中心管13内，水通过中心管13、连接管15以及内管12进行换热，最终水通过上方的出水口142和壳体2上的排水出口23流出。与此同时，烟气通过壳体2上的进气入口21、内管12的进气口121进入到内管12内，并向下流动，流动过程中与内部的中心管13和连接管15内的水以及流水通道14内的水进行换热。烟气最终通过内管12上的出气口122进入到出气箱体3内，对出气箱体3内环形管18中的水进行换热后从出气通孔31排出进入到壳体2内，并最终通过壳体2上方的排气出口22排出。烟气中的粉尘会沉积与出气箱体3内，并通过排污管进入到下方的收集箱4内，人们可通过拆卸收集箱4来定期处理粉尘。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟气余热回收器，其特征在于：包括换热组件(1)，所述换热组件(1)包括外管(11)、内管(12)以及若干中心管(13)，所述外管(11)、内管(12)以及所述中心管(13)同轴设置且孔径依次减小；

所述内管(12)位于外管(11)内，所述内管(12)与外管(11)之间形成供水通过的流水通道(14)，所述流水通道(14)的两端分别设置有进水口(141)和出水口(142)，所述内管(12)用于通入烟气，所述内管(12)的两端分别设置有进气口(121)和出气口(122)，所述进水口(141)与出气口(122)位于所述换热组件(1)的同一端，所述出水口(142)与所述进气口(121)位于所述换热组件(1)的同一端；

若干所述中心管(13)沿所述内管(12)的长度方向间隔设置，所述中心管(13)的两端均设置有若干连接管(15)，若干连接管(15)沿所述中心管(13)的中心轴线环状均匀分布，所述连接管(15)的两端分别导通所述中心管(13)与所述流水通道(14)，所述连接管(15)在由与所述中心管(13)导通的一端向另一端的方向上向远离所述中心管(13)长度方向的中点的方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述外管(11)的外侧面设置有保温层(16)，所述外管(11)于相邻两个中心管(13)之间的管段向中心轴线方向弯曲，以使所述外管(11)与所述保温层(16)之间形成保温环形腔(17)，所述保温环形腔(17)内填充有气体。

3.根据权利要求2所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述保温环形腔(17)靠近所述出水口(142)的一端的侧壁上向所述流水通道(14)方向凸起形成环形导向槽(171)，所述环形导向槽(171)用于对所述流水通道(14)内的水流向所述连接管(15)的进水端方向进行导向。

4.根据权利要求2所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述内管(12)于相邻两个中心管(13)之间的管段向中心轴线方向弯曲，所述内管(12)的弯曲距离不小于所述外管(11)的弯曲距离。

5.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述进水口(141)设置有多个，所述进水口(141)设置在所述外管(11)上且若干所述进水口(141)沿所述内管(12)的中心轴线环状均匀分布，所述外管(11)还连接有环形管(18)，所述环形管(18)与所述外管(11)同轴设置，所述环形管(18)的内壁与所述外管(11)之间设置有若干导通管(19)，所述导通管(19)与所述进水口(141)一一对应设置，所述导通管(19)一端与所述进水口(141)连接，另一端与所述环形管(18)导通，所述环形管(18)上设置有用于进水的进水连接口(181)。

6.根据权利要求5所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述换热组件(1)设置有多个，该烟气余热回收器还包括有壳体(2)，所述壳体(2)上设置有进气入口(21)、排气出口(22)、排水出口(23)以及进水入口(24)，所述进气入口(21)、排气出口(22)以及排水出口(23)均位于所述壳体(2)上端，若干所述换热组件(1)列正分布于所述壳体(2)内，所述进气口(121)位于所述出气口(122)上方，所述进气入口(21)通过管道与各个所述进气口(121)连接，所述进水入口(24)通过管道与各个所述进水连接口(181)连接，所述排水出口(23)通过管道与各个所述出水口(142)连接。

7.根据权利要求6所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述外管(11)下端设置有出气箱体(3)，所述外管(11)插接于所述出气箱体(3)中，所述环形管(18)位于所述出气箱体(3)内，所述出气口(122)与所述出气箱体(3)导通，所述出气箱体(3)上表面设置有若干出气通孔(31)。

8.根据权利要求7所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述壳体(2)内侧下表面设置有若干插槽，所述插槽的数量与所述出气箱体(3)的数量一一对应，各个所述出气箱体(3)插接于各个所述插槽内。

9.根据权利要求8所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述出气箱体(3)的下端面设置有排污口(32)，所述壳体(2)的下表面可拆卸连接有若干收集箱(4)，所述收集箱(4)与所述出气箱体(3)一一对应设置，所述排污口(32)向下延伸并与所述收集箱(4)导通。

10.根据权利要求1所述的一种烟气余热回收器，其特征在于：所述中心管(13)与所述内管(12)的孔径之比为1:2.5-4，所述内管(12)与所述外管(11)的孔径之比为1:1.3-1.8。

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