CN201293572Y - 一种烟气余热回收器 - Google Patents

Abstract

一种烟气余热回收器，包括上烟箱(1)、管箱组(2)、下烟箱(3)；管箱组(2)位于上烟箱(1)与下烟箱(3)之间。管箱组(2)由上下叠装在一起的N个结构相同的管箱(2－1…2－N)串联组成，管箱内装有钢铝复合翅片管(9)。下烟箱(3)中：塔形烟帽(7)由圆锥形上层烟帽板(11)、截顶圆锥形中层烟帽板(12)、截顶圆锥形下层烟帽板(13)呈塔形叠置而成，进烟口(8)安装在下烟箱(3)底部中间位置，塔形烟帽(7)通过支撑圆钢(14)与进烟口(8)连接，凝结水排放口(15)设置在下烟箱(3)的最低点；烟气由进烟口(8)进入，经过塔形烟帽(7)进入管箱组(2)换热，再经过上烟箱(1)排出。本实用新型换热面积较常规余热回收器在体积相同的情况下增大2至3倍，具有较高的回收率。

Description

一种烟气余热回收器

技术领域

本实用新型涉及一种烟气余热回收器，尤其涉及燃油燃气锅炉尾部烟气余热回收器。

背景技术

燃油燃气锅炉、工业炉尾部排放的烟气含有大量的热量，这些热量大多未被利用而直接排放到大气中浪费了。通过尾部加装烟气余热回收器，可以把回收的热量用于加热生活热水、生产用工艺热水、采暖热水等，达到节约能源、减少大气污染的目的。燃油燃气锅炉、工业炉的尾部烟气余热回收属于低温回收，烟气温度大多在200℃以下。低温烟气余热回收需要大量的换热面积，因此回收设备既要有足够的换热面积又要使得设备体积不至于过大、设备烟气侧阻力不至于过高，同时换热元件又要耐腐蚀，且能够有较高的回收效率。目前，公知的用于燃油燃气锅炉、工业炉的烟气余热回收器按照换热元件分类大致有以下几种：热管式，光管式，板片式，翅片式。其中热管式、光管式多为碳钢制造，受热面积有限，不易布置大量受热面积，因此回收率不高且不耐腐蚀。板片式烟气余热回收器换热元件用不锈钢板压制成波纹形以提高换热系数，虽然耐腐蚀但不锈钢的传热系数较碳钢低很多，传热效果差，当烟气流过时阻力较大，也不宜布置很多，因此回收率也较低(参见中国专利：ZL200720050950.0)。翅片式目前大多采用焊接缠绕翅片管，翅片根部热阻大，传热效果不好。

另外，当烟气经过烟气余热回收器降温后，烟气中的水蒸汽会凝结成水倒灌进入锅炉，对锅炉设备造成损坏，影响锅炉正常燃烧。现有的烟气余热回收器由于在有限的体积内很难布置大量的换热面积使得回收效率低、且不易维修，同时传统的烟气余热回收器由于没有有效的防凝结水倒灌措施，使烟气中的凝结水倒灌进入锅炉，使锅炉设备受到腐蚀。

发明内容

本实用新型的目的是提高现有技术低温烟气余热回收效率，提出一种烟气余热回收装置。

低温烟气余热的高效回收一直是热能技术领域较难解决的问题之一。由于加热端为低温烟气，热源温度低、换热温差小，使得换热系数很低，要想回收大量的热能，最好的途径就是在低温烟气侧进行换热强化。本实用新型采用的钢铝复合翅片管管外侧为铝翅片，具有良好的热传导性能，外侧通烟气，加之铝翅片的节距很小为2.5～4毫米，因此使得换热面积同比增加2～3倍。芯管为碳钢管，管内通冷却水，水侧的换热系数远比烟气侧的换热系数高，因此可以迅速的吸收由铝翅片传导的热量，使得总的传热量大大提高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种烟气余热回收器，包括上烟箱、管箱组、下烟箱。下烟箱位于烟气余热回收器的下部，管箱组位于上烟箱与下烟箱之间，上烟箱、管箱组、下烟箱三者用螺栓连接，上烟箱、管箱组和下烟箱三者的连接面，以及每个管箱之间的连接面，均采用耐热胶垫密封。管箱组由多个管箱组成，每个管箱之间有耐热胶垫，管箱之间用连接弯管连接。管箱组四周外侧包裹保温层，保温层外加有护板。每个管箱由钢铝复合翅片管、管箱框、水路管座、管箱盖焊接组成，管箱盖上设有水路管座通过连接弯管连接每个管箱，在管箱框内壁及与钢铝复合翅片管端部连接处涂有耐腐蚀涂料。下烟箱由进烟口、塔形烟帽、凝结水排放口组成。塔形烟帽由圆锥形上层烟帽板、截顶圆锥形中层烟帽板、截顶圆锥形下层烟帽板、支撑圆钢组成。

冷却水自上而下由管箱水路管座进入最上层的管箱内，经过连接弯管进入下一个管箱，由第二个管箱水路管座出来经连接弯管进入第三个管箱，由第三个管箱水路管座出来进入第四个管箱......如此串联水路，最后由最下层的管箱水路管座引出。烟气由下烟箱进烟口处进入，经过管箱换热后由上烟箱流出。

本实用新型在下烟箱进烟口处设置了防凝结水倒灌的塔形烟帽，下烟箱最低点设置了凝结水排放口。本实用新型管箱组中的烟气产生的凝结水不会倒灌进入锅炉，从而避免凝结水对锅炉的腐蚀，延长锅炉的使用寿命。本实用新型换热面积较常规余热回收器在体积相同的情况下增大2～3倍，具有较高的回收率。本实用新型可以方便地拆卸、更换任意一个管箱，使得维修简单，方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主视图；

图2是主视图的A-A剖面图；

图3是图2A-A剖视图中的管箱剖面图；

图4是图3的俯视图。

图中：1上烟箱，2管箱组，2-1管箱，2-2管箱，2-3管箱，2-4管箱，3下烟箱，4-1水路管座，4-2水路管座，4-3水路管座，4-4水路管座，4-5水路管座，4-6水路管座，4-7水路管座，4-8水路管座，5-1连接弯管，5-2连接弯管，5-3连接弯管，6保温层及护板，7塔形烟帽，8进烟口，9钢铝复合翅片管，10耐热胶垫，11圆锥形上层烟帽板，12截顶圆锥形中层烟帽板，13截顶圆锥形下层烟帽板，14支撑圆钢，15凝结水排放口，16管箱框，17管箱盖。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括上烟箱1、管箱组2、下烟箱3。上烟箱1位于烟气余热回收器的上部，下烟箱3位于烟气余热回收器的下部，管箱组2位于上烟箱1与下烟箱3之间。上烟箱为天圆地方结构，上部为圆形法兰，用以连接烟囱，下部为矩形法兰，用以连接管箱组，用碳钢板焊接制成，上烟箱内壁涂有耐腐蚀涂料。

管箱组2由上下叠装在一起的N个结构相同的管箱2-N串联组成，所述的N个管箱2-N由上至下的顺序分别为管箱2-1、管箱2-2、管箱2-3、管箱2-4、……管箱2-N。本实施例给出的管箱数为4个，实际实施时根据烟气温度的高低增减管箱数。每个管箱2-1......2-N之间有耐热胶垫，在最上层第一管箱2-1中的水路管座4-1作为进水，在最下层管箱2-4中的水路管座4-8作为出水，其余水路管座由连接弯管由上至下顺序连接形成串联水路。管箱组2四周外侧包裹保温层，保温层外加有护板。进烟口8安装在下烟箱3底部中间位置，进烟口8往上是塔形烟帽7通过支撑圆钢14与进烟口8连接，烟气由进烟口8进入，经过塔形烟帽7进入管箱组2换热，再经过上烟箱1排出。

如图2所示，下烟箱3由进烟口8、塔形烟帽7、凝结水排放口15组成。下烟箱为矩形箱式结构，由碳钢板焊接制成，下烟箱上部为矩形法兰，用以连接管箱组，下烟箱底部为矩形封板，在矩形封板的中间位置开圆形孔，在圆形孔的中心位置装进烟口8并与矩形封板焊接，下烟箱内壁涂有耐腐蚀涂料。塔形烟帽7由圆锥形上层烟帽板11、截顶圆锥形中层烟帽板12、截顶圆锥形下层烟帽板13、支撑圆钢14组成。塔形烟帽7立于下烟箱3底部的进烟口8圆筒之上，它由三层圆锥形烟帽板组成，包括圆锥形上层烟帽板11、截顶圆锥形中层烟帽板12、截顶圆锥形下层烟帽板13以及支撑每层烟帽板的支撑圆钢14，呈塔形叠置而成，并立于进烟口8之上。进烟口8伸入下烟箱底部一定长度H，以阻止凝结水流入进烟口8。

圆锥形上层烟帽板11、截顶圆锥形中层烟帽板12、截顶圆锥形下层烟帽板13的锥面与其底平面之间的夹角取为2～10°，以便落于其面上的凝结水向外围流动，而每层圆锥形烟帽板之底平面直径比下一层圆锥形烟帽板之上平面直径大，以保证落于其上的凝结水从上一层圆锥形烟帽板落向下一层圆锥形烟帽板而不会流入进烟口8，防止了凝结水倒流入进烟口8。圆锥形烟帽板的支撑圆钢14为条状圆钢，每层圆锥形烟帽板的支撑圆钢14沿圆周方向均布若干条，使每两层圆锥形烟帽板之间形成一圈烟气流道，三层圆锥形烟帽板之间加上截顶圆锥形下层烟帽板13与进烟口8圆筒之间形成的流道共有三层烟气流道，使从进烟口8经塔形烟帽7进入下烟箱3的烟气分布均匀地向上进入管箱组2，从而获得提高换热效率的理想效果。

如图2所示，在管箱组2四周包围有保温层及护板6，保温层材料为常规保温棉，以减小散热，保温层外面是护板，护板起装饰作用，护板可以采用不锈钢板、铝板、碳钢板等材料。凝结水排放口15设于下烟箱3底部进烟口8外侧，使下烟箱3内收集到的凝结水通过凝结水排放口15排出。除管箱组2每个管箱连接处加有耐热胶垫10外，上烟箱1与管箱组2、管箱组2与下烟箱3之间也加有耐热胶垫10，耐热胶垫10用硅橡胶制造，起密封作用，防止管箱组2内的烟气外泄。

管箱组2由上下叠装在一起的N个结构相同的管箱2-1......2-N串联组成。如图3、图4所示，管箱由钢铝复合翅片管9、管箱框16、水路管座4-I、管箱盖17组成。管箱框16由四块折弯钢板折成槽形对接而成，对接时平面向里，槽口向外，在管箱框16相对的两块槽形钢板上钻多排孔用以穿钢铝复合翅片管9，管箱盖17为矩形锥台形状，扣装在开有排孔的槽形钢板上形成水流通道，两个水路管座4-I对角焊接在管箱盖17上，可以使水流在管箱内更均匀的分布，使换热均匀。管箱盖17上面开孔与水路管座4-I孔径相同。管箱的上、下矩形法兰面开有多个均布的螺栓孔，相互用螺栓连接。钢铝复合翅片管9安装在管箱内，其两端部插入管箱框16相对的两块钻有多排孔的槽形钢板上并与其焊接。

如图2所示，上烟箱1与管箱2-1，管箱2-1与管箱2-2，管箱2-2与管箱2-3，管箱2-3与管箱2-4，管箱2-4与下烟箱3之间用螺栓连接。上烟箱1与管箱2-1，各个管箱之间，管箱2-4与下烟箱3的连接面加装耐热胶垫10。管箱2-1的水路管座4-1用于进水，管箱2-1的水路管座4-2与管箱2-2的水路管座4-3用连接弯管5-1连接，管箱2-2的水路管座4-4与管箱2-3的水路管座4-5由连接弯管5-2连接，管箱2-3的水路管座4-6与管箱2-4的水路管座4-7由连接弯管5-3连接，冷却水自上而下由水路管座4-1进入管箱2-1内，经过连接弯管5-1进入管箱2-2，由管箱2-2水路管座4-4出来经连接弯管5-2进入管箱2-3，由水路管座4-6出来经连接弯管5-3进入管箱2-4，由水路管座4-8引出，如此形成串联水路。烟气由下烟箱3进烟口8处进入，均匀流过塔形烟帽经过管箱组2换热后由上烟箱1流出。

本实施例为四个管箱组成，实际实施中可以根据燃油燃气锅炉、工业炉的排烟温度具体情况进行增减管箱。

管箱内的钢铝复合翅片管为换热元件。钢铝复合翅片管由无缝钢芯管与厚壁铝管套装在一起，用翅片管专用轧机整体轧制而成，翅片部分为铝，铝翅片根部厚度1毫米左右，翅片高度10～15毫米，节距2.5～4毫米，轧制后铝翅片根部与钢芯管紧密结合，铝翅片与钢芯管之间无间隙，消除了两种不同材料之间的热阻，显著提高了换热效果；同时铝翅片具有很大的受热面积、较高的传热系数，完全可以满足低温换热的要求。铝翅片并具有良好的抗腐蚀能力，能够抵抗烟气的腐蚀，使使用寿命大大提高。钢芯管内径为φ20～φ40毫米，壁厚为2～3.5毫米，可以保证足够的强度，翅片管外侧通烟气，翅片管芯管内部通冷却水。

本实用新型的工作过程是：烟气自下而上由进烟口8进入，经过塔形烟帽7进入下烟箱3，然后进入管箱组2对钢铝复合翅片管9的翅片进行加热，降温后由上烟箱1流处。被加热水自上而下由管箱2-1的水路管座4-1进入管箱2-1内，经过钢铝复合翅片管9的芯管内部吸收翅片的热量后经过连接弯管5-1进入管箱2-2，经连接弯管5-2进入管箱2-3，经连接弯管5-3进入管箱2-4，最后由水路管座4-8引出。水流方向与烟气流方向形成逆流，强化换热效果，完成间壁式换热过程。钢铝复合翅片管9的翅片表面在烟气冷却过程中形成的凝结水，自上而下流入下烟箱3，汇集后经由凝结水排放口15排出。

Claims (5)

1、一种烟气余热回收器，其特征是：该烟气余热回收器包括上烟箱(1)、管箱组(2)、下烟箱(3)；上烟箱(1)位于烟气余热回收器的上部，下烟箱(3)位于烟气余热回收器的下部，管箱组(2)位于上烟箱(1)与下烟箱(3)之间；管箱组(2)由上下叠装在一起的N个结构相同的管箱(2-1……2-N)串联组成，最上层第一管箱(2-1)中的第一水路管座(4-1)作为进水，在最下层第N管箱中的水路管座作为出水，其余水路管座用连接弯管由上至下顺序连接形成串联水路；管箱组(2)四周外侧包裹保温层，保温层外加有护板；管箱组(2)的每个管箱连接处，上烟箱(1)与管箱组(2)，管箱组(2)与下烟箱(3)之间加有耐热胶垫(10)；下烟箱(3)由进烟口(8)、塔形烟帽(7)和凝结水排放口(15)组成；进烟口(8)安装在下烟箱(3)底部中间位置，塔形烟帽(7)通过支撑圆钢(14)与进烟口(8)连接，凝结水排放口(15)设置在下烟箱(3)的最低点；烟气由进烟口(8)进入，经过塔形烟帽(7)进入管箱组(2)换热，再经过上烟箱(1)排出。

2、根据权利要求1所述的一种烟气余热回收器，其特征是所述的塔形烟帽(7)由圆锥形上层烟帽板(11)、截顶圆锥形中层烟帽板(12)、截顶圆锥形下层烟帽板(13)呈塔形叠置而成，支撑圆钢(14)支撑每层圆锥形烟帽板；塔形烟帽(7)立于下烟箱(3)底部的进烟口(8)之上，进烟口(8)伸入下烟箱(3)底部。

3、根据权利要求1或2所述的一种烟气余热回收器，其特征是所述的塔形烟帽(7)的圆锥形上层烟帽板(11)、截顶圆锥形中层烟帽板(12)、截顶圆锥形下层烟帽板(13)的锥面与其底平面之间的夹角为2～10°，每层圆锥形烟帽板之底平面直径比下一层圆锥形烟帽板之上平面直径大；每两层圆锥形烟帽板之间形成一圈烟气流道；每层圆锥形烟帽板的支撑圆钢(14)沿圆周方向均布。

4、根据权利要求1所述的一种烟气余热回收器，其特征是所述的管箱组(2)中的管箱包括钢铝复合翅片管(9)、管箱框(16)、水路管座(4-I)、管箱盖(17)；管箱框(16)由四块折弯钢板折成槽形对接而成，平面向里，槽口向外，在管箱框(16)相对的两块槽形钢板上钻多排孔，穿钢铝复合翅片管(9)，管箱盖(17)为矩形锥台形状，扣装在开有排孔的槽形钢板上形成水流通道，两个水路管座(4-I)对角焊接在管箱盖(17)上；管箱盖(17)上面开孔与水路管座(4-I)的孔径相同。

5、根据权利要求4所述的一种烟气余热回收器，其特征是所述的钢铝复合翅片管(9)由无缝钢芯管与厚壁铝管套装在一起，整体轧制而成；翅片部分为铝，轧制后铝翅片根部与钢芯管紧密结合，铝翅片与钢芯管之间无间隙。

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