CN201412963Y - 烟气余热利用系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种烟气余热利用系统，该烟气余热利用系统采用了化学工质作为传热介质，利用化学工质低沸点吸热的特点，加快了热循环和余热利用的效率，同时，化学工质的浓度可调整，通过调整化学工质浓度来调整工质沸点，从而适应余热的不同参数，该烟气余热利用系统的换热沸腾装置的布置范围广，既可安装于水平烟道，也可安装于与地面倾角大于15°的烟道上，包括了垂直烟道和弯头处。

Description

烟气余热利用系统
技术领域
本实用新型涉及一种回收烟气余热的节能技术，具体地说是涉及一种对原有的分体式热管换热器加以改进，并以化学工质传热介质，无动力、闭路循环的余热利用系统。
背景技术
锅炉、工业窑炉及化工热设备低温区受热面的结露问题是造成其腐蚀的重要原因。要解决这部分受热面的结露问题，就要提高其壁面温度，使其在露点温度以上。长期以来这个问题一直未能得到很好的解决。现状是不得不提高排烟温度，其尾部受热壁面温度也有相应的提高，以使结露问题得到缓解。但这样就降低了过滤效率，浪费了能源。有关烟气余热利用的节能技术现在主要有：热管技术、相变换热器、低压省煤器及产生低压蒸汽余热锅炉等。上述节能技术各有所长，但也有一些缺点，如：
热管技术吸热段的温度较低，低于露点温度，易积灰腐蚀，造成烟道阻力增大；
相变换热器只能安装在锅炉的水平烟道上，安装的方向性受到了限制，且相换热器工作在负压区，易向装置内漏空汽，严重影响换热效果；
低压省煤器需要强制循环，即需要动力。
实用新型内容
为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种烟气余热利用系统，该烟气余热利用系统采用了化学工质作为传热介质，利用化学工质低沸点吸热的特点，加快了热循环和余热利用的效率，同时，化学工质的浓度可调整，通过调整化学工质浓度来调整工质沸点，从而适应余热的不同参数。
本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种烟气余热利用系统，包括安装于烟道上的换热沸腾装置和用于加热用热介质的换热冷凝装置，且换热冷凝装置的安装高度高于换热沸腾装置的安装高度，换热冷凝装置的冷凝液出口和换热沸腾装置的液体进口间连通有凝液导管，换热沸腾装置的汽体出口和换热冷凝装置的汽体进口间连通有导汽管，该烟气余热利用系统的传热介质采用化学工质，可以是氨水、酒精等沸点低且蓄热能力强的化学工质，可根据余热参数的不同选择特定化学工质，设有化学工质液体计量槽，化学工质液体计量槽与凝液导管间连通有进液管，该烟气余热利用系统正压运行，可根据化学工质的不同，设计不同的微正压。氨水或酒精等化学工质液体从化学工质液体计量槽进入凝液导管，由于重力作用，化学工质液体经凝液导管进入安装于烟道上的换热沸腾装置与高温烟气进行热交换，化学工质泡态沸腾时吸收高温烟气的热量，使得烟气温度降低，而化学工质相变为汽态，汽态的化学工质经导汽管进入换热冷凝装置中，汽态的化学工质与用热介质进行热交换，用热介质被加热，而汽态的化学工质被冷凝为化学工质液体，冷凝后的化学工质液体由于重力再一次经凝液导管进入安装于烟道上的换热沸腾装置与高温烟气进行热交换，如此形成一个以化学工质为传热介质，无动力、闭路循环的余热利用系统。
本实用新型的进一步技术方案是：
设有进水管，水从进水管进入凝液导管对化学工质液体进行浓度调节。由于化学工质在不同浓度下的沸点不同，所以，可以通过调整化学工质浓度来调整系统内传热介质的沸点。当所述的用热介质为水(如除盐水等)时，用热介质可部分从进水管进入凝液导管对化学工质液体进行浓度调节。
设有水吸收槽，水吸收槽与换热冷凝装置间连通有事故排汽管，水吸收槽中装有水。当发生故障时，换热冷凝装置中的汽态的化学工质可经事故排汽管进入水吸收槽中被水吸收。
安装于水平烟道上的换热沸腾装置具有吸热单元和再热单元，吸热单元的液体进口连通凝液导管，吸热单元的汽体出口与再热单元的汽体进口间连通有再热导管，再热单元的汽体出口连通导汽管。即在传统换热器只有一个吸热单元的基础上增加了再热单元，使换热更充分，从而可使低热值的热量向高热值的热量转换，更充分的利用了烟气余热，提高了换热效率，也使后续的用热介质提高到设计的温度。
以使用方向为基准，所述换热沸腾装置安装于与地面倾角大于15°的烟道上，且该换热沸腾装置具有水平向的上、下汽管和斜向的对流管束，上汽管的位置高于下汽管，上、下汽管的下方都分别连通有两排与烟道内壁平行的联通管，联通管的下端封闭，对流管束的两端分别连通位于上、下汽管的下方相应的联通管，且对流管束与烟道内壁的夹角为75°，下汽管接所述凝液导管，上汽管接所述导汽管。
本实用新型的有益效果是：
1、利用有些化学工质沸点低、蓄热能力强的特点，选择了部分适合的化学工质，包括氨水和酒精等作传热介质，一改同类产品习惯使用水作为介质的做法，具有独创性；
2、换热沸腾装置布置紧凑、占用空间小，设计时考虑了生产现场场地狭小、难于增加新设备的情况，适合用于各种锅炉(燃煤锅炉、燃汽锅炉、燃油锅炉及生物质燃料锅炉)和工业炉窑、化工生产反应热装置；
3、换热沸腾装置布置随意，具有两种结构，一种可以水平安装，另一种可以安装于与地面倾角大于15°处(包括垂直安装)；
4、系统运行阻力小，设备基本无腐蚀，不积灰、不结露；
5、采用微正压运行(根据工质不同，设计不同的微正压)，解决了同类产品在运行中出现的漏空汽从而影响换热效果的现象；
6、采用闭路循环，避免了开放式循环易出现的工质泄漏，影响环保的问题。
附图说明
图1为本实用新型原理示意图；
图2为安装于水平烟道上的换热沸腾装置结构示意图；
图3为安装于与地面倾角大于15°的烟道上的换热沸腾装置结构示意图(图中以垂直烟道为例)。
具体实施方式
实施例：一种烟气余热利用系统，包括安装于烟道10上的换热沸腾装置1和用于加热用热介质的换热冷凝装置2，且换热冷凝装置的安装高度高于换热沸腾装置的安装高度，换热冷凝装置的冷凝液出口和换热沸腾装置的液体进口间连通有凝液导管3，换热沸腾装置的汽体出口和换热冷凝装置的汽体进口间连通有导汽管4，该烟气余热利用系统的传热介质采用化学工质，可以是氨水、酒精等沸点低且蓄热能力强的化学工质，可根据余热参数的不同选择特定化学工质，设有化学工质液体计量槽5，化学工质液体计量槽与凝液导管间连通有进液管6，该烟气余热利用系统正压运行，根据化学工质的不同，设计不同的微正压。氨水或酒精等化学工质液体从化学工质液体计量槽进入凝液导管，由于重力作用，化学工质液体经凝液导管进入安装于烟道上的换热沸腾装置与高温烟气进行热交换，化学工质泡态沸腾时吸收高温烟气的热量，使得烟气温度降低，而化学工质相变为汽态，汽态的化学工质经导汽管进入换热冷凝装置中，汽态的化学工质与用热介质进行热交换，用热介质被加热，而汽态的化学工质被冷凝为化学工质液体，冷凝后的化学工质液体由于重力再一次经凝液导管进入安装于烟道上的换热沸腾装置与高温烟气进行热交换，如此形成一个以化学工质为传热介质，无动力、闭路循环的余热利用系统。
设有进水管7，水从进水管进入凝液导管对化学工质液体进行浓度调节。由于化学工质在不同浓度下的沸点不同，所以，可以通过调整化学工质浓度来调整系统内传热介质的沸点。当所述的用热介质为水(如除盐水等)时，用热介质可部分从进水管进入凝液导管对化学工质液体进行浓度调节。
设有水吸收槽8，水吸收槽与换热冷凝装置间连通有事故排汽管9，水吸收槽中装有水。当发生故障时，换热冷凝装置中的汽态化学工质可经事故排汽管进入水吸收槽中被水吸收。
安装于水平烟道上的换热沸腾装置具有吸热单元11和再热单元12，吸热单元的液体进口连通凝液导管3，吸热单元的汽体出口与再热单元的汽体进口间连通有再热导管13，再热单元的汽体出口连通导汽管4。即在传统换热器只有一个吸热单元的基础上增加了再热单元，使换热更充分，从而可使低热值的热量向高热值的热量转换，更充分的利用了烟气余热，提高了换热效率，也使后续的用热介质提高到设计的温度。
以使用方向为基准，所述换热沸腾装置安装于与地面倾角大于15°的烟道上，且该换热沸腾装置具有水平向的上、下汽管14、15和斜向的对流管束16，上汽管的位置高于下汽管，上、下汽管的下方都分别连通有两排与烟道内壁平行的联通管17，联通管的下端封闭，对流管束的两端分别连通位于上、下汽管的下方相应的联通管，且对流管束与烟道内壁的夹角为75°，下汽管接所述凝液导管3，上汽管接所述导汽管4。
本实用新型的节能分析如下：以某燃煤锅炉为例，且用热介质为除盐水，即节能量用于加热除盐水。
拟进入该烟气余热利用系统的烟气温度为165°，通过本系统的热传递和转化，将排烟温度降为109°，此区间的烟气降温幅度为56°，根据换热量计算，一天可以加热除盐水764.64T(8.85kg/s*3600*24/1000)；全年可以加热除盐水191160T(按全年满负荷运行6000小时计算)；即全年相当于节约标煤1775T(191160*(95-30)/7000)。

Claims (5)

1、一种烟气余热利用系统，其特征在于：包括安装于烟道(10)上的换热沸腾装置(1)和用于加热用热介质的换热冷凝装置(2)，且换热冷凝装置的安装高度高于换热沸腾装置的安装高度，换热冷凝装置的冷凝液出口和换热沸腾装置的液体进口间连通有凝液导管(3)，换热沸腾装置的汽体出口和换热冷凝装置的汽体进口间连通有导汽管(4)，该烟气余热利用系统的传热介质采用化学工质，设有化学工质液体计量槽(5)，化学工质液体计量槽与凝液导管间连通有进液管(6)，该烟气余热利用系统正压运行。
2、根据权利要求1所述的烟气余热利用系统，其特征在于：设有进水管(7)，水从进水管进入凝液导管对化学工质液体进行浓度调节。
3、根据权利要求1所述的烟气余热利用系统，其特征在于：设有水吸收槽(8)，水吸收槽与换热冷凝装置间连通有事故排汽管(9)，水吸收槽中装有水。
4、根据权利要求1至3之一所述的烟气余热利用系统，其特征在于：安装于水平烟道上的换热沸腾装置具有吸热单元(11)和再热单元(12)，吸热单元的液体进口连通凝液导管(3)，吸热单元的汽体出口与再热单元的汽体进口间连通有再热导管(13)，再热单元的汽体出口连通导汽管(4)。
5、根据权利要求1至3之一所述的烟气余热利用系统，其特征在于：以使用方向为基准，所述换热沸腾装置安装于与地面倾角大于15°的烟道上，且该换热沸腾装置具有水平向的上、下汽管(14、15)和斜向的对流管束(16)，上汽管的位置高于下汽管，上、下汽管的下方都分别连通有两排与烟道内壁平行的联通管(17)，联通管的下端封闭，对流管束的两端分别连通位于上、下汽管的下方相应的联通管，且对流管束与烟道内壁的夹角为75°，下汽管接所述凝液导管(3)，上汽管接所述导汽管(4)。
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