CN212721018U - 一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，包括管程、壳程和管束，管程包括依次连接的管程封头、管程筒体和管程法兰，壳程包括依次连接的壳程法兰、连接筒节、过渡锥、壳程筒体和壳程封头，管束包括管板、多块支持板和多根U形管，支持板的中部并排间隔设置有多根喷水管，喷水管上沿长度方向等间距加工有多组喷水孔，每组喷水孔均包括多个沿圆周均布的多个喷水孔，U形管上方的壳程筒体内设置有蛇形加热管。本实用新型结构合理，余热回收率高，热量传递速率快，具有显著的经济价值和社会价值。

Description

一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置。

背景技术

在煤炭、化工、钢铁冶炼、印染等行业中都会产生大量的高温烟气，这些高温烟气往往带走排烟装置供热热量的20～50%，是一般耗能设备浪费能量的主要途径，而烟气余热利用就是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的能量，既避免能量的浪费，又可以增加经济效益，达到节能减排、创收增效的目的。管式高温换热装置就是一种用于转化烟气等工业余热的设备，该设备通过高温烟气与冷水的换热，吸收烟气中的热量，降低高温烟气温度的同时，产出热水或蒸汽，便于企业或居民的使用，达到余热回收利用的目的。

现有管式高温换热装置往往是将高温烟气通入管程，通过换热管对壳程内的介质进行加热，一般要求换热之后，烟气温度需控制在一定范围以内，但由于设备本身结构不合理或者操作不当等原因，烟气经换热后温度仍然较高，而壳程内的介质温度不够，存在热传递速率低、热量回收率不高、壳体内温度分布不均匀等问题，不利于烟气余热的回收利用，还是存在一定的能源浪费的问题。因此，研制开发一种结构合理，余热回收率高，热量传递速率快的基于烟气余热利用的管式高温换热装置是客观需要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构合理，余热回收率高，热量传递速率快的基于烟气余热利用的管式高温换热装置。

本实用新型的目的是这样实现的，包括管程、壳程和管束，管程包括依次连接的管程封头、管程筒体和管程法兰，管程封头、管程筒体和管程法兰的内部水平密封设置有隔板，隔板上方的管程筒体上设置有第一进烟管，隔板下方的管程筒体上设置有第一出烟管。

壳程包括依次连接的壳程法兰、连接筒节、过渡锥、壳程筒体和壳程封头，壳程筒体的直径大于管程筒体的直径，壳程筒体的底部设置有排净管，壳程筒体的顶部设置有除雾筒体，除雾筒体内设置有丝网除沫器，除雾筒体的上端设置有除雾封头，除雾封头的顶部设置有蒸汽出汽管。

管束包括管板、多块支持板和多根U形管，管板位于管程法兰和壳程法兰之间，管程法兰、管板和壳程法兰之间通过垫片、螺栓和螺母活动连接，支持板和U形管位于壳程筒体内，多块支持板间隔布置，U形管的端部依次穿过支持板和管板后与管板密封连接，支持板的底部设置有长条形的滑道，过渡锥和壳程筒体内的底部间隔设置有多个支架，滑道与支架的上端滑动连接，支持板的中部并排间隔设置有多根喷水管，喷水管的长度方向平行于U形管直管段的长度方向，喷水管上沿长度方向等间距加工有多组喷水孔，每组喷水孔均包括多个沿圆周均布的多个喷水孔，喷水管的一端封堵，且封堵的一端位于靠近管板的位置，另一端连接有水平布置的进水管，且进水管位于靠近U形管弯管段的位置，进水管的一端封堵，另一端伸出壳程筒体后连接有加压泵，U形管上方的壳程筒体内设置有蛇形加热管，过渡锥上设置有第二进烟管和第二出烟管，蛇形加热管的进气端与第二进烟管连通，出气端与第二出烟管连通，第二出烟管和第一进烟管之间通过烟气输气管连通。

进一步的，壳程筒体和壳程封头之间通过法兰、螺栓和螺母活动连接。

进一步的，除雾筒体包括上筒体和下筒体，丝网除沫器位于下筒体内，上筒体和下筒体之间通过法兰、螺栓和螺母活动连接。

进一步的，壳程筒体的顶部设置有温度计接口、压力计接口和安全阀接口，壳程筒体的一侧设置有液位计。

进一步的，支架的下端设置有多个流通孔。

本实用新型基于烟气余热的利用，在使用时，烟气从第二进烟管进入蛇形加热管，换热后从第二出烟管排出，经烟气输气管后从第一进烟管进入管程，流经U形管后从第一出烟管排出，同时冷水从进水管流入喷水管，并从喷水管上设置的喷水孔喷出，与U形管中的烟气换热后形成蒸汽，蒸汽上升过程中再次与蛇形加热管中的烟气进行换热，提升蒸汽的温度，在上述过程中，U形管区域内的温度较高，而U形管与壳程筒体之间的区域温度相对较低，直接将冷水喷入U形管的区域，冷水和U形管中的烟气具有最大的温度差，具有更快的换热速率，可最大程度吸收烟气中的热量；其次，冷水从喷水管喷出，对壳程筒体内的水具有搅动作用，可使得壳程筒体内的水处于流动状态，从而保证壳程筒体内各个部位温度分布的均匀性，有利于提高冷水和烟气的换热效率；最后，在U形管的上方设置了蛇形加热管，通过蛇形加热管内烟气与蒸汽的换热，提高蒸汽温度的同时，提高烟气中热量的吸收率。本实用新型结构合理，余热回收率高，热量传递速率快，具有显著的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中A-A的剖视结构示意图；

图中：1-管程封头，2-管程筒体，3-管程法兰，4-隔板，5-第一进烟管，6-第一出烟管，7-壳程法兰，8-连接筒节，9-过渡锥，10-壳程筒体，11-壳程封头，12-排净管，13-除雾筒体，14-丝网除沫器，15-除雾封头，16-蒸汽出汽管，17-管板，18-支持板，19-U形管，20-滑道，21-支架，22-喷水管，23-进水管，24-加压泵，25-蛇形加热管，26-第二进烟管，27-第二出烟管，28-烟气输气管，29-温度计接口，30-压力计接口，31-安全阀接口，32-液位计，33-流通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型包括管程、壳程和管束，管程包括依次连接的管程封头1、管程筒体2和管程法兰3，管程封头1、管程筒体2和管程法兰3的内部水平密封设置有隔板4，隔板4上方的管程筒体2上设置有第一进烟管5，隔板4下方的管程筒体2上设置有第一出烟管6。

壳程包括依次连接的壳程法兰7、连接筒节8、过渡锥9、壳程筒体10和壳程封头11，壳程筒体10的直径大于管程筒体2的直径，壳程筒体10的底部设置有排净管12，壳程筒体10的顶部设置有除雾筒体13，除雾筒体13内设置有丝网除沫器14，丝网除沫器14为现有结构，用于除去蒸汽中的水分，除雾筒体13的上端设置有除雾封头15，除雾封头15的顶部设置有蒸汽出汽管16，在使用时，壳程筒体10内产生的蒸汽不断上升，经丝网除沫器14除去水分后从蒸汽出汽管16排出。

管束包括管板17、多块支持板18和多根U形管19，管板17位于管程法兰3和壳程法兰7之间，管程法兰3、管板17和壳程法兰7之间通过垫片、螺栓和螺母活动连接，隔板4的端部与管板17的端面密封连接，支持板18和U形管19位于壳程筒体10内，多块支持板18间隔布置，U形管19的端部依次穿过支持板18和管板17后与管板17密封连接，支持板18的底部设置有长条形的滑道20，过渡锥9和壳程筒体10内的底部间隔设置有多个支架21，滑道20与支架21的上端滑动连接，支持板18的中部并排间隔设置有多根喷水管22，喷水管22的长度方向平行于U形管19直管段的长度方向，喷水管22上沿长度方向等间距加工有多组喷水孔，每组喷水孔均包括多个沿圆周均布的多个喷水孔，喷水管22的一端封堵，且封堵的一端位于靠近管板17的位置，另一端连接有水平布置的进水管23，且进水管23位于靠近U形管19弯管段的位置，进水管23的一端封堵，另一端伸出壳程筒体10后连接有加压泵24，U形管19上方的壳程筒体10内设置有蛇形加热管25，过渡锥9上设置有第二进烟管26和第二出烟管27，蛇形加热管25的进气端与第二进烟管26连通，出气端与第二出烟管27连通，第二出烟管27和第一进烟管5之间通过烟气输气管28连通，为安全考虑，本实用新型在使用时，控制水位高度略高于U形管19，水位线位于U形管19与蛇形加热管25之间即可。

本实用新型基于烟气余热的利用，在使用时，烟气从第二进烟管26进入蛇形加热管25，换热后从第二出烟管27排出，经烟气输气管28后从第一进烟管5进入管程，流经U形管19后从第一出烟管6排出，同时冷水从进水管23流入喷水管22，并从喷水管22上设置的喷水孔喷出，与U形管19中的烟气换热后形成蒸汽，蒸汽上升过程中再次与蛇形加热管25中的烟气进行换热，提升蒸汽的温度，在上述过程中，U形管19区域内的温度较高，而U形管19与壳程筒体10之间的区域温度相对较低，直接将冷水喷入U形管19的区域，冷水和U形管19中的烟气具有最大的温度差，具有更快的换热速率，可最大程度吸收烟气中的热量；其次，冷水从喷水管22喷出，对壳程筒体10内的水具有搅动作用，可使得壳程筒体10内的水处于流动状态，从而保证壳程筒体10内各个部位温度分布的均匀性，有利于提高冷水和烟气的换热效率；最后，在U形管19的上方设置了蛇形加热管25，通过蛇形加热管25内烟气与蒸汽的换热，提升蒸汽温度的同时，提高烟气中热量的吸收率。

为了便于对U形管19和蛇形加热管25等部件进行简单的保养和维护，壳程筒体10和壳程封头11之间通过法兰、垫片、螺栓和螺母活动连接。

为了便于丝网除沫器14的安装和维修，除雾筒体13包括上筒体和下筒体，丝网除沫器14位于下筒体内，上筒体和下筒体之间通过法兰、垫片、螺栓和螺母活动连接。

为了便于实时掌握壳程筒体10内温度、压力和水位的情况，也为了保证设备的正常安全使用，壳程筒体10的顶部设置有温度计接口29、压力计接口30和安全阀接口31，壳程筒体10的一侧设置有液位计32。

为了防止冷水堵塞在两个支架21之间的壳程筒体10内无法流动，同时也为了在排净时可以将壳程筒体10内的水全部排出，支架21的下端设置有多个流通孔33。

Claims (5)

1.一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，包括管程、壳程和管束，其特征在于：所述管程包括依次连接的管程封头（1）、管程筒体（2）和管程法兰（3），所述管程封头（1）、管程筒体（2）和管程法兰（3）的内部水平密封设置有隔板（4），隔板（4）上方的管程筒体（2）上设置有第一进烟管（5），隔板（4）下方的管程筒体（2）上设置有第一出烟管（6）；

所述壳程包括依次连接的壳程法兰（7）、连接筒节（8）、过渡锥（9）、壳程筒体（10）和壳程封头（11），所述壳程筒体（10）的直径大于管程筒体（2）的直径，所述壳程筒体（10）的底部设置有排净管（12），所述壳程筒体（10）的顶部设置有除雾筒体（13），所述除雾筒体（13）内设置有丝网除沫器（14），除雾筒体（13）的上端设置有除雾封头（15），除雾封头（15）的顶部设置有蒸汽出汽管（16）；

所述管束包括管板（17）、多块支持板（18）和多根U形管（19），所述管板（17）位于管程法兰（3）和壳程法兰（7）之间，所述管程法兰（3）、管板（17）和壳程法兰（7）之间通过垫片、螺栓和螺母活动连接，隔板（4）的端部与管板（17）的端面密封连接，所述支持板（18）和U形管（19）位于壳程筒体（10）内，多块支持板（18）间隔布置，U形管（19）的端部依次穿过支持板（18）和管板（17）后与管板（17）密封连接，所述支持板（18）的底部设置有长条形的滑道（20），所述过渡锥（9）和壳程筒体（10）内的底部间隔设置有多个支架（21），滑道（20）与支架（21）的上端滑动连接，所述支持板（18）的中部并排间隔设置有多根喷水管（22），喷水管（22）的长度方向平行于U形管（19）直管段的长度方向，喷水管（22）上沿长度方向等间距加工有多组喷水孔，每组喷水孔均包括多个沿圆周均布的多个喷水孔，喷水管（22）的一端封堵，且封堵的一端位于靠近管板（17）的位置，另一端连接有水平布置的进水管（23），且进水管（23）位于靠近U形管（19）弯管段的位置，所述进水管（23）的一端封堵，另一端伸出壳程筒体（10）后连接有加压泵（24），所述U形管（19）上方的壳程筒体（10）内设置有蛇形加热管（25），所述过渡锥（9）上设置有第二进烟管（26）和第二出烟管（27），所述蛇形加热管（25）的进气端与第二进烟管（26）连通，出气端与第二出烟管（27）连通，所述第二出烟管（27）和第一进烟管（5）之间通过烟气输气管（28）连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，其特征在于:所述壳程筒体（10）和壳程封头（11）之间通过法兰、垫片、螺栓和螺母活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，其特征在于:所述除雾筒体（13）包括上筒体和下筒体，所述丝网除沫器（14）位于下筒体内，上筒体和下筒体之间通过法兰、垫片、螺栓和螺母活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，其特征在于:所述壳程筒体（10）的顶部设置有温度计接口（29）、压力计接口（30）和安全阀接口（31），壳程筒体（10）的一侧设置有液位计（32）。

5.根据权利要求1所述的一种基于烟气余热利用的管式高温换热装置，其特征在于:所述支架（21）的下端设置有多个流通孔（33）。

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