CN116753505A - 一种能板式余热锅炉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能板式余热锅炉装置，包括蒸发器烟道、换热能板、汽包、上升管和下降管；所述换热能板在蒸发器烟道内均匀分布构成一组蒸发器单元，所述蒸发器单元设置若干组，并且沿烟气流向串联连接形成长烟道；换热能板中设置换热管，换热管的进水口与下降管连接，出水口与上升管连接，上升管和下降管均连接至蒸发器烟道外部的汽包。本发明装置中蒸发器分段式设计，每段可拆卸维护，安全可靠。本发明能够应用于高含尘、高磨损、高温烟气的余热回收，例如，铁合金矿热炉～800℃烟气、炼钢电弧炉～1500℃烟气的余热回收等，巧妙替代了原水冷烟道，可以有效降低烟气温度、提高蒸汽产量。
Description
技术领域
本发明属于余热锅炉装置技术领域，特别涉及一种能板式余热锅炉装置。
背景技术
矿热炉主要用于生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰等各类铁合金，硅系、锰系、铬系等大宗铁合金产品生产，一般采用碳质还原剂，在矿热炉冶炼过程中会产生大量含有CO、CO2、H2等成份的高温高含尘烟气，烟气中含有大量热能，烟尘中含有大量可用成份。因此，采用先进工艺技术，对于回收利用矿热炉烟气能源、回收可用粉尘意义重大，不仅能降低铁合金生产成本，更重要是可以减少烟尘污染，这是钢铁及合金冶炼行业节能减排的重要工作之一。
锰硅合金、高碳锰铁、高碳铬铁等全封闭、半封闭型矿热炉冶炼过程中产生的大量烟气，含CO较高，一般占到60％～80％，发热值也较高，因此称为铁合金矿热炉煤气，一般净化前称为荒煤气，净化除尘后称为净化煤气。
矿热炉出口的烟气，先对矿料进行烘干，矿料设置于矿热炉上部，故出口烟气温度800℃左右。目前的工艺是烟气进入水冷烟道后，再进入布袋(一般极限耐温250℃)除尘，但经常出现烟气降温不足引起布袋烧损、糊眼等问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种能板式余热锅炉装置，其能够有效回收烟气余热，尤其是对于铁合金矿热炉的烟气余热回收。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种能板式余热锅炉装置，包括蒸发器烟道、换热能板、汽包、上升管和下降管；所述换热能板在蒸发器烟道内均匀分布构成一组蒸发器单元，所述蒸发器单元设置若干组，并且沿烟气流向串联连接形成长烟道；换热能板中设置换热管，换热管的进水口与下降管连接，出水口与上升管连接，上升管和下降管均连接至蒸发器烟道外部的汽包。
作为一种实施方案，所述换热能板包括换热管和板状框架，换热管在板状框架内均匀布置，进水口设置在板状框架侧壁靠近底部位置，出水口设置在板状框架侧壁靠近顶部位置；优选的，所述换热能板还包括直翅片，直翅片设置在换热管的表面，穿过板状框架的外壁表面暴露在烟道内。
作为一种实施方案，所述蒸发器烟道为矩形，换热能板在蒸发器烟道内设置若干个，各换热能板在蒸发器烟道两个平行的侧壁间并联均匀布置。各换热能板通过与蒸发器烟道的另外两个侧壁连接布置在蒸发器烟道内部。
进一步的，与所述换热能板平行的蒸发器烟道内壁表面设有侧壁换热能板，侧壁换热能板结构与换热能板结构相同；换热能板内的换热管的双侧表面都设有翅片，侧壁换热能板中换热管只有在暴露于烟气中的单侧设置翅片。
作为一种实施方案，所述串联连接的蒸发器单元，相邻蒸发器单元之间为可拆卸式连接；所述各蒸发器单元的烟气进口部位设有清灰器，所述清灰器包括若干设置于换热能板上游的翻板阀，各翻板阀覆盖不同的区域；所述换热能板的进水口与下降管连接的管路上设置强制循环泵，或者不设置强制循环泵。
作为一种实施方案，所述换热管的进水口和出水口均穿过蒸发器烟道的侧壁，进水口通过设于蒸发器烟道外部的下部集水管与下降管连接，出水口通过设于蒸发器烟道外部的上部集水管与上升管连接。
作为一种实施方案，所述蒸发器单元连接形成的长烟道分为两段，分别为上升段和下降段，两者之间通过第一连接部连接，并且形成一定夹角。
作为一种实施方案，所述长烟道的底部还连接有锥形罩蒸发器，锥形罩蒸发器通过第二连接部与长烟道的底部连接，锥形罩蒸发器水平设置，内部烟气自下而上流过；长烟道倾斜设置，内部烟气倾斜向上流过。
进一步的，所述锥形罩蒸发器包括罩体、换热盘管和导热层，罩体内部中空，为烟气流动通道，罩体内壁呈圆锥形面，内壁和外壁之间设置导热层，换热盘管沉埋于导热层中，且紧靠罩体的内壁；换热盘管的进水口和出水口均从罩体的外壁延伸出去，进水口靠近罩体的底部位置且与下降管连接，出水口靠近罩体的顶部位置且与上升管连接。
作为优选方案，所述罩体的外壁设有凸起的膨胀节，膨胀节作为罩体外壁的一部分，其内壁直接与导热层接触；所述换热盘管的进水口与下降管连接的管路上设有强制循环泵。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明对原水冷烟道进行技术改造，设置成余热锅炉(蒸发器)，将冷源介质由原先大量的低品位的低温热水变成高品位的饱和蒸汽(可用能)；
2、本发明利用原水冷烟道长度和位置，蒸发器分段式(每段可拆卸维护)，沿烟气流向串联连接；
3、为防止磨损，本发明装置中换热器选用板状结构(能板)，板片倾斜放置(保持原安息角不变)，烟道内并联均布；
4、本发明采用的能板结构：暴露于烟气中的为耐磨材质，流经高压水的换热管未暴露于烟气中，避免了磨损，安全可靠。
5、本发明余热锅炉装置可应用于高含尘、高磨损、高温烟气的余热回收，例如，铁合金矿热炉～800℃烟气、炼钢电弧炉～1500℃烟气的余热回收等，替代了原水冷烟道。
6、本发明装置可以有效降低烟气温度、提高蒸汽产量，去除了原采用水冷烟道冷却时的水循环系统，省却了大量循环水的输送、空冷、动力消耗、系统维护等环节，将低品位的热水变为高品位的蒸汽，可用于发电等。
附图说明
图1为本发明余热锅炉装置的结构示意图。
图2为本发明余热锅炉装置中换热能板的结构图(立体图)。
图3为本发明余热锅炉装置中换热能板的结构图(截面图)。
图4为实施例1余热锅炉装置中换热能板的分布示意图。
图5为实施例1余热锅炉装置中换热能板的分布示意图(截面图)。
图6为本发明余热锅炉装置的结构示意图(长烟道分段式结构)。
图7为本发明余热锅炉装置中锥形罩蒸发器的结构示意图。
图8为本发明余热锅炉装置应用方案图(分布式辅机及控制)。
图9为本发明余热锅炉装置应用方案图(集中式辅机及控制)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出进一步说明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明结构所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
实施例1
一种能板式余热锅炉装置，如图1所示，包括蒸发器烟道1、换热能板2、汽包3、上升管4和下降管5；换热能板2在蒸发器烟道1内均匀分布构成一组蒸发器单元，所述蒸发器单元设置若干组，并且沿烟气流向串联连接形成长烟道，相邻蒸发器单元之间为可拆卸式连接。换热能板2中设置换热管，换热管的进水口与下降管5连接，出水口与上升管4连接，上升管4和下降管5均连接至蒸发器烟道1外部的汽包3。
如图2和图3所示，换热能板2包括换热管21、板状框架22和直翅片23，换热管21在板状框架22内均匀布置，进水口设置在板状框架22侧壁靠近底部位置，出水口设置在状框架22侧壁靠近顶部位置；直翅片23设置在换热管21的表面，穿过板状框架22的外壁表面暴露在烟道内。
如图4所示，在本实施例中，蒸发器烟道1为矩形，换热能板2在蒸发器烟道1内设置若干个，各换热能板2在蒸发器烟道1两个平行的侧壁间并联均匀布置(同时均与两个侧壁平行)。各换热能板2通过与蒸发器烟道1的另外两个侧壁连接(通过换热管穿过烟道侧壁进行支撑，或者通过板状框架焊接在侧壁上)布置在蒸发器烟道1内部。换热管21的进水口和出水口均穿过蒸发器烟道1与换热能板2垂直的侧壁，进水口通过设于蒸发器烟道1外部的下部集水管24与下降管5连接，出水口通过设于蒸发器烟道1外部的上部集水管25与上升管4连接。在本实施例中，换热管21的进水口与下降管5连接的管路上可以设置强制循环泵，也可以不设置。
进一步的，如图4和图5所示，与换热能板2平行的蒸发器烟道1内壁表面设有内壁换热能板201，内壁换热能板201结构与换热能板2结构基本相同，不同之处仅在于：换热能板2中换热管的双侧都设置直翅片，侧壁换热能板201中换热管只有单侧(暴露于蒸发器烟道1内的)设置直翅片。
如图6所示，上述蒸发器单元连接形成的长烟道分为两段，分别为上升段11和下降段12，两者之间通过第一连接部13连接，并且形成一定夹角；在本实施例中，上升段11包括五组蒸发器单元，下降段12包括一组蒸发器单元。此外，长烟道的底部还连接有锥形罩蒸发器6，锥形罩蒸发器6通过第二连接部14与长烟道的底部连接，内部烟气自下而上流过，锥形罩蒸发器6水平设置，长烟道倾斜设置，内部烟气倾斜向上流过。上述第一连接部13和第二连接部14(圆形截面变成方形截面的过渡连接件)均为本领域的常规连接部件。
如图7所示，锥形罩蒸发器6包括罩体61、换热盘管62、导热层63和膨胀节64，罩体61内部中空，为烟气流动通道，罩体61内壁呈圆锥形面，内壁和外壁之间设置导热层63，换热盘管62沉埋于导热层63中，且紧靠罩体61的内壁；换热盘管62的进水口和出水口均从罩体61的外壁延伸出去，进水口靠近罩体61的底部位置且与下降管5连接，出水口靠近罩体61的顶部位置且与上升管4连接。罩体61的外壁设有凸起的膨胀节64，膨胀节64作为罩体61外壁的一部分，其内壁直接与导热层63接触；换热盘管62的进水口与下降管5连接的管路上设有强制循环泵。
此外，在各蒸发器单元的烟气进口部位还可以设置清灰器，清灰器包括若干设置于换热能板上游(以烟气流动方向作为标准)的翻板阀，各翻板阀覆盖不同的区域；作为具体实施方案，翻板阀可以设置成百叶窗式翻板阀，其包括蒸发器单元内部的阀体和外部的操作控制器，两者通过穿过蒸发器烟道1侧壁的阀杆连接，操作控制器控制翻板阀的开关。当需要对某个区域内的换热面吹灰时，通过操作控制器使其他区域的翻板阀关闭，使其覆盖住其他换热区(不让气体通过)，则气体流过该区域的流速必将增大，达到自清灰气流速度值时，就会将沉积在换热面上的干灰尘清除离开，并随气流带走，从而达到了自清灰的目的。
应用时，汽包3通过给水装置供水，冷水通过下降管5进入锥形罩蒸发器6的换热盘管62中，以及进入换热能板2的换热管21中，烟气经过长烟道，换热盘管62和换热管21中冷水吸收烟气中的热量，形成蒸汽，然后通过上升管4进入汽包3中，最终向外提供饱和蒸汽。
作为一种应用方案，上述余热锅炉装置包括多组，如图8所示，各组单独设置一组给水装置(包括依序连接的软水箱、除氧水泵、除氧器和给水泵)，汽包3提供的饱和蒸汽通过集中管路输送到蓄热器中。该应用为分布式余热锅炉，分布式辅机及控制，共用蓄热器，稳定对外供汽。
作为另一种应用方案，上述余热锅炉装置包括多组，如图9所示，仅设置一组给水装置(包括依序连接的软水箱、除氧水泵、除氧器和给水泵)，冷水通过集中管路分别输送到各组余热锅炉装置中，汽包3提供的饱和蒸汽通过集中管路输送到蓄热器中。该应用为分布式余热锅炉，集中式辅机及控制，共用蓄热器，稳定对外供汽。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种能板式余热锅炉装置，其特征在于，包括蒸发器烟道(1)、换热能板(2)、汽包(3)、上升管(4)和下降管(5)；所述换热能板(2)在蒸发器烟道(1)内均匀分布构成一组蒸发器单元，所述蒸发器单元设置若干组，并且沿烟气流向串联连接形成长烟道；换热能板(2)中设置换热管，换热管的进水口与下降管(5)连接，出水口与上升管(4)连接，上升管(4)和下降管(5)均连接至蒸发器烟道(1)外部的汽包(3)。
2.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述换热能板(2)包括换热管(21)和板状框架(22)，换热管(21)在板状框架(22)内均匀布置，进水口设置在板状框架(22)侧壁靠近底部位置，出水口设置在板状框架(22)侧壁靠近顶部位置；优选的，所述换热能板(2)还包括直翅片(23)，直翅片(23)设置在换热管(21)的表面，穿过板状框架(22)的外壁表面暴露在烟道内。
3.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述蒸发器烟道(1)为矩形，换热能板(2)在蒸发器烟道(1)内设置若干个，各换热能板(2)在蒸发器烟道(1)两个平行的侧壁间并联均匀布置；各换热能板(2)通过与蒸发器烟道(1)的另外两个侧壁连接布置在蒸发器烟道(1)内部。
4.根据权利要求3所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，与所述换热能板(2)平行的蒸发器烟道(1)与换热能板(2)平行的内壁表面设有侧壁换热能板(201)，侧壁换热能板(201)结构与换热能板(2)结构相同；换热能板(2)中换热管的双侧都设置翅片，而侧壁换热能板(201)中换热管只有在暴露于烟气侧设置翅片。
5.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述串联连接的蒸发器单元，相邻蒸发器单元之间为可拆卸式连接；所述各蒸发器单元的烟气进口部位设有清灰器，所述清灰器包括若干设置于换热能板(2)上游的翻板阀，各翻板阀覆盖不同的区域；所述换热能板(2)的进水口与下降管(5)连接的管路上设置强制循环泵，或者不设置强制循环泵。
6.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述换热管的进水口和出水口均穿过蒸发器烟道(1)的侧壁，进水口通过设于蒸发器烟道(1)外部的下部集水管(24)与下降管(5)连接，出水口通过设于蒸发器烟道(1)外部的上部集水管(25)与上升管(4)连接。
7.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述蒸发器单元连接形成的长烟道分为两段，分别为上升段(11)和下降段(12)，两者之间通过第一连接部(13)连接，并且形成一定夹角。
8.根据权利要求1所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述长烟道的底部还连接有锥形罩蒸发器(6)，锥形罩蒸发器(6)通过第二连接部(14)与长烟道的底部连接，锥形罩蒸发器(6)水平设置，长烟道倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的能板式余热锅炉装置，所述锥形罩蒸发器(6)包括罩体(61)、换热盘管(62)和导热层(63)，罩体(61)内部中空，为烟气流动通道，罩体(61)内壁呈圆锥形面，内壁和外壁之间设置导热层(63)，换热盘管(62)沉埋于导热层(63)中，且紧靠罩体(61)的内壁；换热盘管(62)的进水口和出水口均从罩体(61)的外壁延伸出去，进水口靠近罩体(61)的底部位置且与下降管(5)连接，出水口靠近罩体(61)的顶部位置且与上升管(4)连接。
10.根据权利要求9所述的能板式余热锅炉装置，其特征在于，所述罩体(61)的外壁设有凸起的膨胀节(64)，膨胀节(64)作为罩体(61)外壁的一部分，其内壁直接与导热层(63)接触；所述换热盘管(62)的进水口与下降管(5)连接的管路上设有强制循环泵。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117308180A (zh) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种室内机及空调器 |
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2023
- 2023-07-14 CN CN202310871871.XA patent/CN116753505A/zh active Pending
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