CN209181272U - 一种烟气余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气余热回收装置，属于废热回收处理技术领域，包括一级热回收装置和二级热回收装置，其中，一级热回收装置对燃气锅炉排放的烟气的显热进行回收，在二级热回收装置内采用温度更低的水对燃气锅炉排放的烟气进行热量回收，最终将燃气锅炉排放的烟气温度降低至50℃～70℃，低于水蒸气冷凝“露点”温度(57℃)，此时，烟气中的水蒸气在低温的二级回收器表面会发生冷凝相变，进而可以释放出巨大的相变潜热，通过二级热回收装置将相变潜热回收之后给低温热源用户供热使用，进而可以充分的回收烟气余热中的显热和相变潜热，将燃气锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上，既可以节约锅炉的燃料又可以给其他的系统提供免费的热源。

Description

一种烟气余热回收装置

技术领域

本实用新型涉及废热回收处理技术领域，尤其涉及一种烟气余热回收装置。

背景技术

在我国北方地区集中供热辐射不了的城市住宅区，冬季采暖最常用的是常压和有压的燃气锅炉，在锅炉额定的工况下(供水温度95℃，回水70℃)，其烟气排放温度均为130℃以上，即便加装省煤器，利用回水对高温烟气进行热回收，70℃的锅炉回水可以从烟气中吸收部分显热，极限值是可将烟气排放温度降低约20-30℃，烟气排放温度依然在100℃以上，锅炉的效率提升幅度有限(可以从90％提升到96.2％)，烟气中的水分子中的大量潜热无法得到冷凝，从而排放到大气中无法得到利用。

现有的烟气余热回收装置包括集烟箱，集烟箱上设有烟气进、出口和被加热介质进、出口，集烟箱的烟气进、出口上固定有隔板，两隔板之间固定有多排散热管。烟气从烟气进口进入，经散热管内腔到烟气出口排出；被加热介质一般利用70℃的锅炉回水，锅炉回水从被加热介质进口进入，与各散热管表面充分接触实现热量交换后从被加热介质出口排出，从而实现了烟气余热的回收利用。但是，现有的烟气余热回收装置由于结构和原理上的缺陷，仅能够回收烟气中很少的一部分热量(显热)，由于烟气温度没有降到露点温度一下，大量的潜热没有被吸收而释放到大气中，因此已有技术中的烟气余热回收装置的余热回收效率较低。因此如何有效的对烟气余热进行回收并提高烟气余热的回收率是目前我国北方锅炉采暖中急需解决的问题。

发明内容

本实用新型提供一种烟气余热回收装置，旨在合理利用烟气的冷凝露点温度实现烟气潜热的高效回收利用，将锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上，既可以节约锅炉的燃料又可以给其他的系统提供免费的热源。

本实用新型提供的具体技术方案如下：

本实用新型提供的一种烟气余热回收装置包括一级热回收装置和二级热回收装置，其中，所述一级热回收装置的入口与省煤器的烟气出口相连，所述一级热回收装置的出口与所述二级热回收装置的入口相连，其中，所述一级热回收装置用于回收燃气锅炉排放的烟气的显热，所述二级热回收装置用于回收燃气锅炉排放的烟气中显热和相变余热。

可选的，所述一级热回收装置包括L型锅炉烟道、设置在所述L型锅炉烟道内部的高温锅炉回水管和设置在所述高温锅炉回水管外部的换热组件，所述高温锅炉回水管的进水口靠近所述L型锅炉烟道的顶部，所述高温锅炉回水管的出水口靠近所述L型锅炉烟道的底部。

可选的，所述L型锅炉烟道的出烟口设置有第一温度传感器，所述高温锅炉回水管的进水口处设置有第一自动流量控制计，所述第一自动流量控制计用于根据所述第一温度传感器的检测温度调整所述高温锅炉回水管内的高温锅炉回水流量。

可选的，所述二级热回收装置包括I型锅炉烟道、设置在所述I型锅炉烟道内部的低温热回收水管和设置在所述低温热回收水管外部的换热组件，所述低温热回收水管的进水口靠近所述I型锅炉烟道的出烟口，所述低温热回收水管的出水口靠近所述I型锅炉烟道的进烟口。

可选的，所述I型锅炉烟道的出烟口设置有第二温度传感器，所述低温热回收水管的进水口处设置有第二自动流量控制计，所述第二自动流量控制计用于根据所述第二温度传感器的检测温度调整所述低温热回收水管内的水流量。

可选的，所述I型锅炉烟道的底部设置有排水口，所述排水口用于将所述二级热回收装置内的烟气冷凝水排至地沟中。

可选的，所述低温热回收水管的出口与低温热源用户供水管道连通。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型实施例提供一种烟气余热回收装置包括一级热回收装置和二级热回收装置，其中，一级热回收装置的进口烟气温度范围为125℃～135℃，其出口烟气温度范围为105℃～115℃，也即一级热回收装置对燃气锅炉排放的烟气的显热进行回收，此时，二级热回收装置的进口烟气温度范围为 105℃～115℃，在二级热回收装置内采用温度更低的水对燃气锅炉排放的烟气进行热量回收，最终将燃气锅炉排放的烟气温度降低至50℃～70℃，由于翅片换热管内是10-15℃的水，表面远低于水蒸气冷凝“露点”温度(57℃)，此时，烟气中的水蒸气会在翅片管处发生蒸气冷凝相变，进而可以释放出巨大的相变潜热，通过二级热回收装置将相变潜热回收之后给低温水环热泵用户供热使用，进而可以充分的回收烟气余热中的显热和相变潜热，合理利用烟气的冷凝露点温度实现烟气相变潜热的高效回收利用，将锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上，既可以节约锅炉的燃料又可以给其他的系统提供免费的热源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的一种烟气余热回收装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种烟气余热回收装置的工作示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合图1～图2对本实用新型实施例的一种烟气余热回收装置进行详细的说明。

参考图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种烟气余热回收装置包括一级热回收装置1和二级热回收装置2，其中，一级热回收装置1的入口与省煤器3的烟气出口相连，一级热回收装置1的出口与二级热回收装置2的入口相连，二级热回收装置2的出口与大气相连，一级热回收装置1的出口烟气温度范围为105℃～115℃，二级热回收装置2的最终排烟温度范围为50℃～70℃，其中，一级热回收装置1用于回收燃气锅炉4排放的烟气的显热，二级热回收装置2用于回收燃气锅炉4排放的烟气的相变余热。

其中，烟气中水蒸气的冷凝“露点”温度为57℃，当将烟气的排放温度从110℃降低至57℃以下时，天然气或者煤炭燃烧之后在烟气中形成的水蒸气均可以从气态变为液态冷凝水滴，在该过程中，或释放出巨大的相变潜热，因此，本实用新型实施例通过在一级热回收装置1的基础上增加二级热回收装置2，充分回收天然气或者煤炭燃烧之后在烟气中形成的水蒸气所携带的相变潜热，进而可以将锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上。

其中，优选的，一级热回收装置1的出口烟气温度范围为110℃，二级热回收装置2的最终排烟温度范围为50-70℃，进而，一级热回收装置1的出口烟气温度大于水蒸气的冷凝“露点”温度57℃，一级热回收装置1用于回收燃气锅炉4排放的烟气的小部分显热，而二级热回收装置2中翅片换热器是10-15℃冷水，原小于水蒸气的冷凝“露点”温度57℃，虽然最终混合出的烟气温度为50-70℃，但二级热回收装置2已经吸收了用于回收燃气锅炉4排放的烟气中的显热和许多相变潜热，进而可以整体上提高本实用新型实施例的一种烟气余热回收装置的烟气余热回收利用率。

进一步的，参考图1和图2所示，一级热回收装置1包括L型锅炉烟道 101、设置在L型锅炉烟道101内部的高温锅炉回水管102和设置在高温锅炉回水管外部的换热组件103，其中，高温锅炉回水管102的进水口靠近L 型锅炉烟道101的顶部，高温锅炉回水管102的出水口靠近L型锅炉烟道 101的底部，其中，高温锅炉回水管102的进水口的高温锅炉回水温度为 65℃～75℃，高温锅炉回水管102的出水口的高温锅炉回水温度为67℃～77℃。

需要说明的是，将高温锅炉回水管102的进水口靠近L型锅炉烟道101 的顶部设置，高温锅炉回水管102的出水口靠近L型锅炉烟道101的底部设置，也即高温锅炉回水管102内的水温分布与L型锅炉烟道101内部烟气温度分布方向相反，进而可以保证L型锅炉烟道101内部烟气与高温锅炉回水之间的温差分布均匀，进而可以保证L型锅炉烟道101内部烟气与高温锅炉回水之间充分的进行热交换，进一步提升一级热回收装置1对燃气锅炉4排放的烟气的显热的回收率。

进一步的，参考图1和图2所示，L型锅炉烟道101的出烟口设置有第一温度传感器，高温锅炉回水管102的进水口处设置有第一自动流量控制计，其中，第一自动流量控制计用于根据第一温度传感器的检测温度调整高温锅炉回水管102内的高温锅炉回水流量。也即当第一温度传感器检测的L型锅炉烟道101的出口烟气温度范围大于110℃，第一自动流量控制计自动增大高温锅炉回水管102内的高温锅炉回水流量以保证L型锅炉烟道101的出口烟气温度维持在110℃。

需要说明的是，一级热回收装置1利用燃气锅炉4的高温锅炉回水与L 型锅炉烟道101之间的温度差对燃气锅炉4排放的烟气的显热进行回收，当第一温度传感器检测的L型锅炉烟道101的出口烟气温度范围大于110℃，说明一级热回收装置1对燃气锅炉4排放的烟气的显热的回收率比较低，导致其温度降低过小，进而需要加大流经高温锅炉回水管102的高温锅炉回水的流量，以增大高温锅炉回水对燃气锅炉4排放的烟气之间的热交换，提高一级热回收装置1对燃气锅炉4排放的烟气的显热的回收率。

参考图1和图2所示，二级热回收装置2包括I型锅炉烟道201、设置在I型锅炉烟道201内部的低温热回收翅片换热器水管202和设置在低温热回收翅片换热器水管202外部的换热组件103，低温热回收翅片换热器水管 202的进水口靠近I型锅炉烟道201的出烟口，低温热回收翅片换热器水管 202的出水口靠近I型锅炉烟道201的进烟口，其中，可用于热采暖泵系统利用的低温热回收翅片换热器水管202的进水口的温度为10℃～20℃，低温热回收翅片换热器水管202的出水口的温度为20℃～25℃。此处给烟道降温吸收热量的低温热水(20-25℃左右)正好给与此低温水源连接的水环热泵采暖系统提供低温热源水，末端的水环热泵从此低温热水中吸收热量，可以给另一次提供45-50℃的空调或地暖用来采暖，被吸收热量的低温水降到10- 15℃左右，返回二级热回收装置进水入口。因此，此处的低温热水用于水环热泵采暖系统是最合适的热源，对烟气热回收和热泵采暖两方都能提供效率最佳的工作环境。

需要说明的是，I型锅炉烟道201为一种直筒型烟道，从第一烟气回收装置1的排烟口排出的烟气进入二级热回收装置2的内部进行相变潜热的回收，其中，二级热回收装置的进口烟气温度范围为105℃～115℃，二级热回收装置2的最终排烟温度范围为50℃～57℃，由此可见，燃气锅炉4排放的烟气在I型锅炉烟道201流动的过程中温度逐渐降低，同时，低温热回收翅片换热器水管202的进水口的温度为10℃～15℃，低温热回收翅片换热器水管202的出水口的温度为20℃～25℃，由此可见，低温热回收翅片换热器水管202内的低温水在流动的过程中温度逐渐升高，进而，考虑到I型锅炉烟道201内部烟气与低温热回收翅片换热器水管202内的低温水之间的热交换需要温差的存在，进而本申请的申请人将低温热回收翅片换热器水管202的进水口靠近I型锅炉烟道201的出烟口，低温热回收翅片换热器水管202的出水口靠近I型锅炉烟道201的进烟口，进而高温的出水口位于I型锅炉烟道201的高温入烟口，进而可以保证I型锅炉烟道201内部烟气流动的过程中与低温热回收翅片换热器水管202内的低温水之间的温差分布合理且均匀，可以保证I型锅炉烟道201内部烟气的整个流动过程均可以发生热交换，提高了低温热回收翅片换热器水管202内的低温水与I型锅炉烟道201内部烟气之间的热交换时间和热交换效率，进而可以提升燃气锅炉4排放的烟气在 I型锅炉烟道201流动的过程中相变潜热的回收效率。

参考图1和图2所示，I型锅炉烟道201的出烟口设置有第二温度传感器，低温热回收翅片换热器水管202的进水口处设置有第二自动流量控制计，第二自动流量控制计用于根据第二温度传感器的检测温度调整低温热回收水管内的水流量。具体的，当第二温度传感器检测的I型锅炉烟道的出口烟气温度范围大于70℃，第二自动流量控制计自动增大低温热回收水管内的水流量以保证I型锅炉烟道的出口烟气温度维持在70℃以内。二级热回收装置2 通过采用温度更低的低温水将流经I型锅炉烟道201内部的部分烟气温度降低至其水蒸气冷凝“露点”温度57℃以下(尽管未经换热和经过换热冷凝的烟气最终出口温度可能大于57℃，但不影响本装置的回收效果)，进而可以将流经I型锅炉烟道201内部的烟气中因天然气或者煤炭燃烧之后形成的水蒸气冷凝成液态水，进而实现天然气或者煤炭燃烧之后形成的水蒸气的相变，在水蒸气由气相变为液相的过程中会释放出巨大的相变潜热，进而该部分热量被低温热回收水管内的低温水吸收，由于低温热回收水管内的低温水与二级热回收装置2内的烟气之间的温差较大，可以充分的回收烟气余热中的显热和相变潜热，合理利用烟气的冷凝露点温度实现烟气相变潜热的高效回收利用，将锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上，既可以节约锅炉的燃料又可以给其他的系统提供免费的热源。

参考图1和图2所示，I型锅炉烟道201的底部设置有排水口203，其中，排水口203用于将二级热回收装置2内的烟气冷凝水排至地沟中。低温热回收翅片换热器水管202的出口与低温热源用户供水管道连通，进而通过二级热回收装置2回收的烟气余热中的显热和相变潜热可以用于低温热源用户使用。

参考图1所示，考虑到锅炉排放的烟气具有一定的腐蚀性，一级热回收装置1和二级热回收装置2的过流部件均采用ND钢材料制作，示例的，L 型锅炉烟道101、高温锅炉回水管102、换热组件103、I型锅炉烟道201和低温热回收翅片换热器水管202均采用耐低硫腐蚀的ND钢材料制作。

参考图2所示，本实用新型实施例提供的烟气余热回收装置9用于图1 所示的供热系统中，其中，燃气锅炉4的排烟口与省煤器3之间管道连接，燃气锅炉4的排烟口温度为130℃，经过省煤器3回收之后进入本实用新型实施例的烟气余热回收装置9的烟气温度为110℃，然后经本实用新型实施例的烟气余热回收装置9对烟气中的余热进行回收之后温度降低至70℃以下排放至大气中。参考图2所示，燃气锅炉4加热之后的95℃高温水用于为高温热源用户7使用，高温热源用户使用之后的温度降低至70℃的水经系统循环泵6和电子水处理器5处理之后，再次回到燃气锅炉4中循环加热使用。经经本实用新型实施例的烟气余热回收装置9回收的烟气中的余热加热之后温度达到20-25℃的低温热水可以为低温水环热泵热源用户8使用。

正是由于本实用新型实施例的烟气余热回收装置9用于分别为高温热源用户7和低温水环热泵热源用户8供热使用的供热系统中，其设置了一级热回收装置和二级热回收装置，其中，一级热回收装置的进口烟气温度范围为 125℃～135℃，其出口烟气温度范围为105℃～115℃，也即一级热回收装置对燃气锅炉排放的烟气的显热进行回收，此时，二级热回收装置的进口烟气温度范围为105℃～115℃，在二级热回收装置内采用温度更低的水对燃气锅炉排放的烟气进行热量回收，最终将燃气锅炉排放的烟气温度降低至50℃～70℃，此时，烟气中的部分水蒸气在低温翅片换热器处会发生冷凝相变，进而可以释放出巨大的相变潜热，通过二级热回收装置将相变潜热回收之后给低温热源用户供热使用，进而可以充分的回收烟气余热中的显热和相变潜热，合理利用烟气的冷凝露点温度实现烟气相变潜热的高效回收利用，将锅炉的燃烧效率理论值提升到百分之百以上，既可以节约锅炉的燃料又可以给其他的系统提供免费的热源。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种烟气余热回收装置，其特征在于，所述烟气余热回收装置包括一级热回收装置和二级热回收装置，其中，所述一级热回收装置的入口与省煤器的烟气出口相连，所述一级热回收装置的出口与所述二级热回收装置的入口相连，其中，所述一级热回收装置用于回收燃气锅炉排放的烟气的显热，所述二级热回收装置用于回收燃气锅炉排放的烟气中显热和相变余热。

2.根据权利要求1所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述一级热回收装置包括L型锅炉烟道、设置在所述L型锅炉烟道内部的高温锅炉回水管和设置在所述高温锅炉回水管外部的换热组件，所述高温锅炉回水管的进水口靠近所述L型锅炉烟道的顶部，所述高温锅炉回水管的出水口靠近所述L型锅炉烟道的底部。

3.根据权利要求2所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述L型锅炉烟道的出烟口设置有第一温度传感器，所述高温锅炉回水管的进水口处设置有第一自动流量控制计，所述第一自动流量控制计用于根据所述第一温度传感器的检测温度调整所述高温锅炉回水管内的高温锅炉回水流量。

4.根据权利要求1所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述二级热回收装置包括I型锅炉烟道、设置在所述I型锅炉烟道内部的低温热回收水管和设置在所述低温热回收水管外部的换热组件，所述低温热回收水管的进水口靠近所述I型锅炉烟道的出烟口，所述低温热回收水管的出水口靠近所述I型锅炉烟道的进烟口。

5.根据权利要求4所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述I型锅炉烟道的出烟口设置有第二温度传感器，所述低温热回收水管的进水口处设置有第二自动流量控制计，所述第二自动流量控制计用于根据所述第二温度传感器的检测温度调整所述低温热回收水管内的水流量。

6.根据权利要求5所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述I型锅炉烟道的底部设置有排水口，所述排水口用于将所述二级热回收装置内的烟气冷凝水排至地沟中。

7.根据权利要求5所述的烟气余热回收装置，其特征在于，所述低温热回收水管的出口与低温热源用户的水环热泵供水管道连通。