CN201225639Y - 淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于余热回收利用领域的一种淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置。该装置利用塑料薄膜作为换热材料，制作成膜束式结构的换热组件；膜束换热组件采用竖直方式放置，上端部用支撑圆管支撑，支撑圆管两端用圆管支撑架固定在壳体上；在支撑圆管中间，间隔设置丝带张拉，固定在壳体上；而膜束换热组件的各个端面采用丝带张拉与壳体连接；膜束换热组件的上部布置淋水盘，膜束换热组件的各个边角采用薄膜与壳体连接。本装置具有板式换热器结构紧凑、传热效率高、整体重量轻的特点，可有效提高能量利用率；同时还具有造价低廉，并兼有烟气脱硫作用，环境效益十分显著。因此可广泛用于有余热排放的民用、工业的热量回收系统中，市场潜力大。
Description
技术领域
本实用新型属于能量回收利用的节能环保技术领域，特别涉及燃煤锅炉烟气余热回收利用技术，具体说是应用了淋水式换热器的工作原理，使烟气侧与淋水侧压力大致相等，采用塑料薄膜替代传统的金属换热材料，设计成膜束结构的换热组件，薄膜采用点焊、等距丝带张拉或龙骨支撑，制造成一种淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置。
背景技术
烟气余热的回收利用，是提高能量利用率的途径之一，排烟温度越低，能量利用率就越高。目前，排烟温度一般在100℃以上，有的甚至高达180℃，烟气中仍还有相当可观的一部分能量未被利用，而直接排放到了大气环境中。之所以如此，是因为国内外烟气余热回收装置主要是采用金属换热材料，主要结构形式有回转式换热器、焊接板(管)式换热器、热管换热器、热媒式换热器等。由于烟气中含硫、氮、碳等元素，以及所携带的固体颗粒物较多。而酸性气体的露点温度较高(高于100℃，取决于含硫量)，如果排烟温度低于其露点，则酸性气体结露会造成严重的受热面腐蚀以及集灰堵塞。对于不含硫的烟气，也很难将其温度降低至环境温度的水平，一方面是烟气中水蒸汽的露点控制，另一方面是设备投资费用的制约。因此石化燃料的利用只以低位热值为基础，其蒸汽具有的潜热基本没有得到利用。尽管目前已有冷凝式余热锅炉出现，但也是基于金属换热材料的，而且多采用不锈钢等优质材料，因此造价不菲。
本实用新型提出用塑料薄膜替代传统的金属换热材料，从而可以克服上述金属材料存在的缺点。而采用淋水式换热方式，可以使薄膜两侧压差最大限度地减小，易于满足塑料薄膜的强度要求，从而为塑料薄膜应用于烟气余热回收及脱硫提供了可能。
塑料薄膜具有良好的抗腐蚀性能，不但不惧酸的腐蚀，而且还可以利用塑料薄膜的这一特性进行烟气脱硫，从而起到节能与脱硫的双重效果，后者对于燃煤电厂十分有利。在火电厂，利用本实用新型回收锅炉烟气余热将凝结水加热到98℃的水平，可以取消低压端两级回热抽汽，使机组发电量增加1.2-2％，发电煤耗率降低4-7g/kWh，节能效果明显；燃气—蒸汽联合循环机组一般设置在城市附近，可以利用本实用新型进行烟气余热及凝汽器余热回收利用，在冬季实现低品位化供热，对外供应35-55℃热水，可以提高系统热效率35-55％。节能效果非常显著。
由于使用薄膜厚度多不超过250μm，塑料密度远小于铜、钢等合金材料，因此材料使用量和设备造价将明显低于金属换热材料的换热设备；另外塑料薄膜软而薄，也不宜积灰；利用本实用新型可以进一步降低烟气的排放温度至接近大气环境温度的水平，极大地利用了烟气的潜热，从而可以大大提高能量的利用率。
虽然塑料薄膜导热系数大大低于金属材料，但烟气余热回收的主要热阻是烟气与换热表面的对流换热热阻，由于所使用的塑料薄膜一般不超过250μm，其导热热阻远小于烟气侧对流换热热阻，因此塑料薄膜应用于烟气余热回收在传热上不是障碍。更由于采用淋水式换热技术，薄膜两侧压差很小，易于保证薄膜强度。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中烟气余热回收装置采用不锈钢等优质材料，造价不菲，节能效果不显著的不足而提供一种淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置。其特征在于，所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置利用塑料薄膜作为换热材料，制作成膜束式结构的换热组件；膜束换热组件采用竖直方式放置，上端部用支撑圆管支撑，支撑圆管两端用圆管支撑架固定在壳体上；在支撑圆管中间，间隔设置丝带张拉，固定在壳体上；而膜束换热组件的各个端面采用丝带张拉与壳体连接；膜束换热组件的上部布置淋水盘，膜束换热组件的各个边角采用薄膜与壳体连接，
所述膜束换热组件由等距丝带张拉或龙骨支撑薄膜制成。
所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置的具体结构是3个膜束换热组件1上下对应放置在壳体2内；膜束换热组件1上部用支撑圆管4支撑，支撑圆管4固定在壳体管板5上，膜束换热组件1的各个端面采用丝带张拉或龙骨18与壳体2连接，膜束换热组件的端部薄膜20与壳体板17连接，淋水盘3放置在每个膜束换热组件1上方，入水口8设置在淋水盘3上方，出水口14在壳体2底部，在壳体2内壁和膜束换热组件1之间，壳体2中上部，两个膜束换热组件1连接处设置凝结水热阱7，热阱底部为凝结水出水口10；壳体2最下部设置凝结酸热阱6，凝结酸热阱6底部设置凝结酸出口12；烟气进口13设置在壳体2的一侧下部，烟气出口9在壳体2的另一侧上方，壳体2与膜束换热组件1之间形成曲折的多流程烟道11。
所述薄膜厚度为50-250μm或厚度小于0.5mm的薄板。
本实用新型的有益效果是所采用的是塑料薄膜，其表面积与体积比很大，具有很好的强度特性，耐温、耐蚀、耐湿及气密特性。其材料价格及使用量都明显低于金属材料，因此装置造价可以大幅度降低，将极大提升产品的市场竞争力。另外，以塑料薄膜作为换热材料，使热交换器的制造工艺要比用金属换热材料的换气热交换器简单得多，这也有利于降低设备造价。而使用本发明产品可进一步降低烟气的排烟温度，回收更多的余热，提高能源的利用率。
附图说明
图1(a)是淋水式塑料薄膜烟气余热回收及脱硫装置示意图，图1(b)为图1(a)的侧视图。
图2(a)是采用点焊的膜束结构示意图，图2(b)为图2(a)的点焊分布图。
图3(a)是采用薄膜丝带张拉和龙骨支撑膜束结构示意图，图3(b)为图3(a)的侧视图。
图4是图3a、图3b的局部结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种市场迫切需要的节能环保、成本低廉、安全可靠的一种淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置。下面结合附图进一步说明。
利用塑料薄膜(0.5mm及以下厚度)作为换热材料，替代传统的金属换热材料，可以生产各种容量等级的烟气余热回收装置，在图1a、图1b所示的淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置示意图中，3个膜束换热组件1上下对应放置在壳体2内；膜束换热组件1上部用支撑圆管4支撑，周围用丝带张拉或龙骨18将支撑圆管4固定在壳体管板5上，膜束换热组件的端部薄膜20与壳体板17采用焊接、粘接或螺栓连接，以隔绝烟气侧与淋水侧；水流从壳体2上端入水口8进入，从壳体2底部下端出水口14排出；淋水盘3放置在每个膜束换热组件1上方，入水口8设置在淋水盘3上方，以使淋水16均匀分配在膜束组件1表面上，淋水16自上而下形成液膜15；烟气进口13设置在壳体2的一侧下部，烟气出口9在壳体2的另一侧上方；为使烟气与淋水换热更充分，烟气往返折流可通过在配水箱处开设通道来实现。实现多流程流动，从而实现近似逆流换热。淋水16自上而下单流程降膜流动，而烟气则在多流程烟道11流动，使烟气与淋水降膜之间实现近似逆流换热。在壳体2内壁和膜束换热组件1之间，壳体2中上部，两个膜束换热组件1连接处设置凝结水热阱7，凝结水从该热阱底部凝结水出水口10排出；壳体2最下部设置凝结酸热阱6，凝结酸从该热阱底部凝结酸出口12排出。
在图2a、图2b和图3a、图3b的示意图中，膜束换热组件1由薄膜19采用点焊、等距丝带张拉或龙骨18支撑制成，使薄膜19等间距放置或等间距点焊而形成薄膜通道，端部薄膜20采用焊接或粘接工艺与薄膜19连接；膜束换热组件1采用竖直方式放置，可使淋水16在重力作用下，在膜束换热组件1的薄膜表面形成液膜15降膜流动，吸收薄膜19另一侧烟气的热量而升温；为使淋水16均匀分布在膜束换热组件1表面，上端部用支撑圆管4支撑，支撑圆管4两端固定壳体管板5上；根据强度条件，可在支撑圆管4中间适当间距位置设置丝带张拉18，固定在壳体2上；而膜束换热组件1其它各个端面采用丝带张拉或龙骨18与壳体2连接，以确保膜束换热组件布置结构满足要求(如图3a、图3b、图4所示)；膜束组件的12个边角采用薄膜与壳体连接，连接方式可以是焊接、粘接、卡接或螺栓连接，以隔绝烟气侧与水侧，为增加强度特性，可选择厚一些的塑料薄膜。在图3a、图3b所示的结构中，薄膜19之间采用丝带张拉或龙骨18支撑，膜束换热组件1端部设置连接薄膜20，它类似于列管式换热器的管板，作用是将点焊、丝带张拉或龙骨支撑的薄膜连接成膜束换热组件1，并与壳体板17采用焊接、粘接或卡接工艺连接，以隔绝烟气侧与淋水侧。
本实用新型采用淋水降膜流动方式与烟气进行热交换，淋水侧压力为大气压，烟气侧压力略高于大气压，这样薄膜两侧压力基本相等，易于薄膜强度满足要求。如果烟气温度合适，这一技术方案可以使淋水加热到约100℃的水平，这是烟气余热回收利用中是非常理想的温度。对于烟气温度比较低的场合，则可以根据实际情况设计余热回收方案。
随着烟气温度的降低，余热得到利用，烟气中的SO2等酸性气体和水蒸汽会逐步凝结出来，从而实现脱硫和利用烟气中水蒸汽的潜热。可根据需要设置凝结酸和凝结水的收集热阱，凝结酸温度较高，在设备靠近底部的地方，凝结水温度较低，在设备靠近顶部的地方，应根据烟气的性质确定。
所述薄膜厚度为50-250μm或厚度小于0.5mm的薄板均可用来制作换热元件。不同塑料薄膜耐温特性不同，如果烟气温度高于薄膜耐温要求，则设置喷水减温装置，使进入装置的烟气温度达到所允许的温度。
本装置适合于民用、工业有烟气余热回收的系统中。所述塑料薄膜比表面积很大，具有很好的抗拉强度特性，耐温、耐蚀、耐湿及气密特性。根据传热学，空气和烟气的对流传热热阻是其利用过程的主要热阻，塑料薄膜虽属于热的不良导体，但由于材料很薄，其导热热阻远远小于烟气对换热薄膜的对流换热热阻，因此塑料薄膜用于烟气余热回收在传热特性上没有障碍。
Claims (4)
1.一种淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置，其特征在于，所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置利用塑料薄膜作为换热材料，制作成膜束式结构的换热组件；膜束换热组件采用竖直方式放置，上端部用支撑圆管支撑，支撑圆管两端用圆管支撑架固定在壳体上；在支撑圆管中间，间隔设置丝带张拉，固定在壳体上；而膜束换热组件的各个端面采用丝带张拉与壳体连接；膜束换热组件的上部布置淋水盘，膜束换热组件的各个边角采用薄膜与壳体连接。
2.根据权利要求1所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置，其特征在于，所述膜束换热组件由等距丝带张拉或龙骨支撑薄膜制成。
3.根据权利要求1所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置，其特征在于，所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置的具体结构是3个膜束换热组件(1)上下对应放置在壳体(2)内；膜束换热组件(1)上部用支撑圆管(4)支撑，支撑圆管(4)固定在壳体管板(5)上，膜束换热组件(1)的各个端面采用丝带张拉或龙骨(18)与壳体(2)连接，膜束换热组件的端部薄膜(20)与壳体板(17)连接，淋水盘(3)放置在每个膜束换热组件(1)上方，入水口(8)设置在淋水盘(3)上方，出水口(14)在壳体(2)底部，在壳体(2)内壁和膜束换热组件(1)之间，壳体(2)中上部，两个膜束换热组件(1)连接处设置凝结水热阱(7)，热阱底部为凝结水出水口(10)；壳体(2)最下部设置凝结酸热阱(6)，凝结酸热阱(6)底部设置凝结酸出口(12)；烟气进口(13)设置在壳体(2)的一侧下部，烟气出口(9)在壳体(2)的另一侧上方，壳体(2)与膜束换热组件(1)之间形成曲折的多流程烟道(11)。
4.根据权利要求1所述淋水式塑料薄膜烟气余热回收装置，其特征在于，所述薄膜厚度为50-250μm或厚度小于0.5mm的薄板。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090422 Termination date: 20120321 |