CN208365568U - 一种优化利用tnv余热的换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种优化利用TNV余热的换热器，尤其适用于TNV‑热回收式热力焚烧系统。该换热器包括冷热侧进出口法兰、换热单元、连接风道、钢架、保温和外护板。该换热器工作原理为：TNV焚烧炉出口750℃烟气进入换热器后依次与高温废气单元、高温空气单元、低温废气单元和低温空气单元进行换热，降温至120℃左右排放至烟囱；废气经预热后，温度提升至450℃进入焚烧炉，空气经预热后，达到工艺所需温度被工艺系统利用。该换热器与传统利用TNV余热的换热器相比，更能满足TNV系统高效节能的要求，同时在占地面积及经济性上更加合理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种优化利用TNV余热的换热器，尤其适用于TNV-热回收式热力焚烧系统。
背景技术
随着工业的迅猛发展和人口的急剧增长，工业废气和汽车尾气的排放日益增多，大气环境因此日趋恶化，大气污染问题已是人类面临的重大问题之一，排放到大气中的有害物质超过环境所能允许的极限，就会对人们的生活、工作、健康及精神状态产生不利影响，因此工业生产中，大多数企业采用焚烧的方式处理有机废气，将有机溶剂分子氧化分解成 H2O和CO2，产生的高温烟气通过配套的换热器回收利用热能，降低整个系统的能耗，该系统即为TNV-热回收式热力焚烧系统，其配套的换热器即为利用TNV余热的换热器。
TNV由废气焚烧炉、利用TNV余热的换热器、废气风机、空气风机、排烟风机和烟囱组成，废气风机将含有有机溶剂成分的废气送至利用TNV余热的换热器，同时空气风机将常温空气送至利用TNV余热的换热器，废气预热至450℃后进入焚烧炉，在炉内焚烧至 750℃，有机污染物氧化分解成H2O和CO2，燃烧后洁净的烟气进入利用TNV余热的换热器，与废气和空气换热，降温至120℃左右，通过排烟风机送至烟囱，排放至大气，预热后的热空气则被工艺系统利用。
目前，采用TNV处理有机废气的系统，其利用TNV余热的换热器均采用烟气依次与废气、空气换热的方式，这种换热方式会导致烟气与废气换热后，烟气中大部分能量被废气利用，此时烟气温度较低，再与空气换热，若要将空气预热至工艺所需的温度，需要多回程换热及非常大的换热面积才能达到，无法满足系统高效节能的要求，同时在占地面积及经济性上不够合理。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种优化利用TNV余热的换热器。
本实用新型采取的技术方案是：一种优化利用TNV余热的换热器，该换热器包括热侧进口法兰、热侧出口法兰、冷侧进口法兰a、冷侧出口法兰a、冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b、第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元、连接风道、钢架、保温材料和外护板，所述热侧进口法兰作为烟气进口，热侧出口法兰作为烟气出口，冷侧进口法兰a作为废气进口，冷侧出口法兰a作为废气出口，冷侧进口法兰b作为空气进口，冷侧出口法兰b作为空气出口；所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元的热侧依次相互连通，第一换热单元的热侧进口连接热侧进口法兰，第一换热单元的热侧出口连接第二换热单元的热侧进口，第二换热单元的热侧出口连接第三换热单元的热侧进口，第三换热单元的热侧出口连接第四换热单元的热侧进口，第四换热单元的热侧出口连接热侧出口法兰；所述第一换热单元的冷侧、第三换热单元的冷侧通过连接风道与冷侧进口法兰a、冷侧出口法兰a相互连通，所述第二换热单元的冷侧、第四换热单元的冷侧通过连接风道与冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b相互连通。
进一步的，所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元的换热片均采用不锈钢板片，板片尺寸为1000mm x 1000mm，板片厚度为1mm。
进一步的，所述第一换热单元与第二换热单元采用波纹板片，第三换热单元与第四换热单元采用凸点板片。
进一步的，所述第一换热单元采用S31008不锈钢，第二换热单元采用S31603不锈钢，第三换热单元和第四换热单元采用S30408不锈钢。
进一步的，所述热侧进口法兰采用S31008不锈钢；所述热侧出口法兰、冷侧进口法兰 a、冷侧出口法兰a、冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b均采用S30408不锈钢；所述连接风道采用S30408不锈钢。
进一步的，所述钢架采用镀锌方管，所述保温材料采用硅酸铝纤维，保温厚度≥150mm，保证外护板温度≤60℃，所述外护板采用S30408不锈钢，厚度为1.5mm。
进一步的，所述热侧进口法兰与焚烧炉出口法兰连接，焚烧炉将750℃的烟气送入换热器，所述热侧出口法兰通过排烟风机与烟囱连接，将换热后降至120℃左右的烟气排放至大气；所述冷侧进口法兰a与废气风机连接，废气风机将有机废气送入换热器，所述冷侧出口法兰a通过废气管道与焚烧炉进口连接，将换热后升至450℃的工艺废气送至焚烧炉，在炉内焚烧至750℃；所述冷侧进口法兰b与空气风机连接，空气风机将常温空气送入换热器，所述冷侧出口法兰b通过管道将换热后的热空气送至工艺系统。
进一步的，750℃的烟气进入所述热侧进口法兰后，依次通过所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元，并分别与高温段废气、高温段空气、低温段废气、低温段空气换热，最后通过所述热侧出口法兰排出；所述废气进入所述冷侧进口法兰a后，依次通过所述第三换热单元和第一换热单元，与烟气换热后通过所述冷侧出口法兰a排出；所述空气进入所述冷侧进口法兰b后，依次通过所述第四换热单元和第二换热单元，与烟气换热后通过所述冷侧出口法兰b排出。
本实用新型的有益效果如下：
(1)第一换热单元热侧烟气温度和冷侧废气温度较高，气体流速较快，阻力降较大，第二换热单元热侧烟气温度和冷侧空气温度较高，气体流速较快，阻力降较大，因此选用阻力较小的波纹板片作为换热元件；第三换热单元热侧烟气温度和冷侧废气温度较低，气体流速较慢，传热系数较低，第四换热单元热侧烟气温度和冷侧空气温度较低，气体流速较慢，传热系数较低，因此选用阻力较大的凸点板片作为换热元件，以此提高传热系数，提升换热效果，合理的换热板片选择，使换热器的换热效率及阻力降达到平衡，同时满足 TNV系统对换热和阻力的要求。
(2)换热板片根据壁温高低选用不同材质的不锈钢，换热单元1两侧分别为750℃的高温烟气与450℃的高温废气，因此选用耐温最好的S31008不锈钢，换热单元2两侧分别为温度较高的烟气与温度较高的热空气，因此选用耐温较好的S31603不锈钢，换热单元3和换热单元4由于冷热侧气体的温度均不高，因此选用S30408不锈钢即可，合理的材质选择在满足系统运行的同时可有效降低装置的制造成本。
(3)传统利用TNV余热的换热器，其换热单元分为烟气-废气换热单元及烟气-空气换热单元两部分，与传统换热方式不同，优化利用TNV余热的换热器，其换热单元为烟气 -高温废气、烟气-高温空气、烟气-低温废气、烟气-低温空气四个部分，此换热方式将废气和空气分别拆分为高温废气、低温废气、高温空气、低温空气，再依次串联成高温废气、高温空气、低温废气、低温空气的方式，与烟气进行换热，保证高位能高用，低位能低用，从而使换热面积大大减小，满足系统高效节能的要求，同时在占地面积及经济性上更加合理。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
图中：1、热侧进口法兰；2、热侧出口法兰；3、冷侧进口法兰a；4、冷侧出口法兰 a；5、冷侧进口法兰b；6、冷侧出口法兰b；7、第一换热单元；8、第二换热单元；9、第三换热单元；10、第四换热单元；11、连接风道；12、钢架；13、保温材料；14、外护板。
图2是TNV的流程图。
图中：A、焚烧炉；B、优化利用TNV余热的换热器；C、排烟风机；D、烟囱；E、有机废气；F、废气风机；G、废气管道；H、常温空气；J、空气风机；K、工艺管道；L工艺系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例一。
如图1至2所示，一种优化利用TNV余热的换热器，该换热器包括热侧进口法兰1、热侧出口法兰2、冷侧进口法兰a3、冷侧出口法兰a4、冷侧进口法兰b5、冷侧出口法兰 b6、第一换热单元7、第二换热单元8、第三换热单元9、第四换热单元10、连接风道11、钢架12、保温材料13和外护板14。所述热侧进口法兰1作为烟气进口，热侧出口法兰2 作为烟气出口，冷侧进口法兰a3作为废气进口，冷侧出口法兰a4作为废气出口，冷侧进口法兰b5作为空气进口，冷侧出口法兰b6作为空气出口；所述第一换热单元7、第二换热单元8、第三换热单元9、第四换热单元10的热侧依次相互连通，第一换热单元7的热侧进口连接热侧进口法兰1，第一换热单元7的热侧出口连接第二换热单元8的热侧进口，第二换热单元8的热侧出口连接第三换热单元9的热侧进口，第三换热单元9的热侧出口连接第四换热单元10的热侧进口，第四换热单元10的热侧出口连接热侧出口法兰2；所述第一换热单元7的冷侧、第三换热单元9的冷侧通过连接风道11与冷侧进口法兰a3、冷侧出口法兰a4相互连通，所述第二换热单元8的冷侧、第四换热单元10的冷侧通过连接风道11与冷侧进口法兰b5、冷侧出口法兰b6相互连通。
实施例二。
废气风机F将10000Nm3/h、60℃的有机废气E送入换热器B冷侧进口法兰a3，有机废气进入第三换热单元9与10000Nm3/h、349℃的烟气进行换热，换热后有机废气温度提升至200℃，通过连接风道11进入第一换热单元7，与10000Nm3/h、750℃的烟气进行换热，换热后有机废气温度提升至450℃，通过冷侧出口法兰a4和废气管道G进入焚烧炉A；同时空气风机J将10000Nm3/h、20℃的常温空气H送入换热器B冷侧进口法兰b5，空气进入第四换热单元10与10000Nm3/h、206℃的烟气进行换热，换热后空气温度提升至 100℃，通过连接风道11进入第二换热单元8，与10000Nm3/h、500℃的烟气进行换热，换热后空气温度提升至250℃，通过冷侧出口法兰b6和工艺管道K进入工艺系统L；预热后450℃的有机废气进入焚烧炉A，在炉内焚烧至750℃，有机污染物氧化分解成H2O和CO2，燃烧后10000Nm3/h、750℃的洁净烟气通过换热器B热侧进口法兰1进入第一换热单元7 与10000Nm3/h、200℃的有机废气进行换热，换热后烟气温度降至500℃，随后进入第二换热单元8与10000Nm3/h、100℃的空气进行换热，换热后烟气温度降至349℃，随后进入第三换热单元9与10000Nm3/h、60℃的有机废气进行换热，换热后烟气温度降至206℃，最后进入第四换热单元10与10000Nm3/h、20℃的常温空气进行换热，换热后烟气温度降至123℃，通过热侧出口法兰2和排烟风机C，送至烟囱D，排放至大气。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于该换热器包括热侧进口法兰、热侧出口法兰、冷侧进口法兰a、冷侧出口法兰a、冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b、第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元、连接风道、钢架、保温材料和外护板，所述热侧进口法兰作为烟气进口，热侧出口法兰作为烟气出口，冷侧进口法兰a作为废气进口，冷侧出口法兰a作为废气出口，冷侧进口法兰b作为空气进口，冷侧出口法兰b作为空气出口；所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元的热侧依次相互连通，第一换热单元的热侧进口连接热侧进口法兰，第一换热单元的热侧出口连接第二换热单元的热侧进口，第二换热单元的热侧出口连接第三换热单元的热侧进口，第三换热单元的热侧出口连接第四换热单元的热侧进口，第四换热单元的热侧出口连接热侧出口法兰；所述第一换热单元的冷侧、第三换热单元的冷侧通过连接风道与冷侧进口法兰a、冷侧出口法兰a相互连通，所述第二换热单元的冷侧、第四换热单元的冷侧通过连接风道与冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b相互连通。
2.根据权利要求1所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元的换热片均采用不锈钢板片，板片尺寸为1000mm x 1000mm，板片厚度为1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述第一换热单元与第二换热单元采用波纹板片，第三换热单元与第四换热单元采用凸点板片。
4.根据权利要求3所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述第一换热单元采用S31008不锈钢，第二换热单元采用S31603不锈钢，第三换热单元和第四换热单元采用S30408不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述热侧进口法兰采用S31008不锈钢；所述热侧出口法兰、冷侧进口法兰a、冷侧出口法兰a、冷侧进口法兰b、冷侧出口法兰b均采用S30408不锈钢；所述连接风道采用S30408不锈钢。
6.根据权利要求1所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述钢架采用镀锌方管，所述保温材料采用硅酸铝纤维，保温厚度≥150mm，保证外护板温度≤60℃，所述外护板采用S30408不锈钢，厚度为1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述热侧进口法兰与焚烧炉出口法兰连接，焚烧炉高温烟气送入所述换热器，所述热侧出口法兰通过排烟风机与烟囱连接，将换热后的烟气排放至大气；所述冷侧进口法兰a与废气风机连接，废气风机将有机废气送入换热器，所述冷侧出口法兰a通过废气管道与焚烧炉进口连接，将换热后的工艺废气送至焚烧炉，在炉内焚烧；所述冷侧进口法兰b与空气风机连接，空气风机将常温空气送入换热器，所述冷侧出口法兰b通过管道将换热后的热空气送至工艺系统。
8.根据权利要求7所述的一种优化利用TNV余热的换热器，其特征在于所述高温烟气进入所述热侧进口法兰后，依次通过所述第一换热单元、第二换热单元、第三换热单元、第四换热单元，并分别与高温段废气、高温段空气、低温段废气、低温段空气换热，最后通过所述热侧出口法兰排出；所述废气进入所述冷侧进口法兰a后，依次通过所述第三换热单元和第一换热单元，与烟气换热后通过所述冷侧出口法兰a排出；所述空气进入所述冷侧进口法兰b后，依次通过所述第四换热单元和第二换热单元，与烟气换热后通过所述冷侧出口法兰b排出。
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| CN201820787196.7U CN208365568U (zh) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 一种优化利用tnv余热的换热器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112944381A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-06-11 | 王耀 | 一种燃烧器用内部换热系统 |
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