CN215063968U - 一种废气的余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种废气的余热回收系统，包括循环换热系统，所述循环换热系统包括余热换热器、压缩机、环境换热器及节流阀，所述余热换热器包括集气进管、并行管路和集气出管，所述并行管路的两端分别连接到所述集气进管和所述集气出管，所述集气进管和所述集气出管分别与所述节流阀和所述压缩机相连接，所述环境换热器连接在所述节流阀和所述压缩机之间。本申请具有热量回收效率高、清洗容易的技术效果。

Description

一种废气的余热回收系统

技术领域

本申请涉及一种废气的余热回收系统，适用于节能技术领域。

背景技术

随着对大气治理的日益重视，对废气的排放监管也日益严格。废气中一般包含有空气、固体小颗粒、超过饱和含量的水蒸气及其他非空气含有的气体，如有机气体等。废气未经处理直接排放至大气中，对人类的居住环境会产生很大影响。在一些废气中，含有大量的余热，如果能回收利用，则可以转化为工业生产所需的热能，从而节约能耗。

目前余热回收普遍使用的换热器是列管式换热器，其循环管路的管径较粗，直径通常在10～30mm甚至更大，同时又由于循环管路的耐压强度需要，循环管路管径越大，所需壁厚越大，一般都在2～3mm。以

的普通铜质循环管路为例，其流通截面面积为200.96mm²，每米长度的外表换热面积为0.0628m²，每米长度的重量为1.012kg，比表面积为0.062m²/kg。因此，现有余热回收系统中的换热器存在比表面积小、重量大、壁厚大的缺陷，导致换热效率低下、材料利用效率不高。

为了增加换热面积以期获得较大的换热量，目前普遍使用的换热器循环管路在管壁外表面增加翅片。翅片的增设虽然增加了换热面积，但同时也带来诸多不利的影响。普通换热器运行一段时间，由于所处环境中存在固体小颗粒，换热器表面会结垢。换热器表面的结垢增加了换热器的热阻，并进一步阻塞了环境气流的畅流通道，增加了风机的负载。同时翅片与管壁形成的角落里结垢后，造成清洗困难。另外，目前普通余热回收采用循环水方式，即将换热器安装在废气流经的空间内，换热器内部有水流循环，从而将余热带走。此种方式虽能回收余热，但总体效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种废气的余热回收系统，其具有热量回收效率高、清洗容易的技术效果。

本申请涉及一种废气的余热回收系统，包括循环换热系统，所述循环换热系统包括余热换热器、压缩机、环境换热器及节流阀，所述余热换热器包括集气进管、并行管路和集气出管，所述并行管路的两端分别连接到所述集气进管和所述集气出管，所述集气进管和所述集气出管分别与所述节流阀和所述压缩机相连接，所述环境换热器连接在所述节流阀和所述压缩机之间。

其中，所述余热换热器可以设置在回收室中，所述回收室通过除尘室与作业室连通；所述除尘室内可以装有风机和至少一个除尘装置；所述余热回收系统还可以包括控制系统，所述控制系统与所述循环换热系统连接；所述余热换热器下可以设有接料槽；所述余热换热器可以布置在所述回收室的室壁上；所述余热换热器可以设有至少一个，每个余热换热器分别连接形成循环换热系统；所述余热换热器的并行管路上可以设有金属板；所述余热换热器的并行管路内表面可以设有螺纹；所述余热换热器的并行管路的截面形状可以为多边形或圆形或椭圆形。

根据本申请的一种废气的余热回收系统，其具有以下技术优势：

(1)并行管路换热器所使用循环管路的管径小，比表面积大，换热效果高；

(2)对水蒸气、有机气体形成的液滴在重力作用下容易从管壁上剥离掉落，具有自清洁的作用；

(3)由于并行管路换热器具有很高的换热效率，可以不设置翅片，对换热器的清洗非常容易，经常清洗后的余热回收转化效率高；

(4)并行管路换热器内换热介质循环流动，能够利用卡诺循环机理，采用较高的能源转化效率循环方案，提高能量的转化效率，降低余热回收的能源消耗和废气治理成本，提高余热回收经济价值。

附图说明

图1是本申请的余热回收系统的示意图。

图2是本申请的循环换热系统的一种实施方式示意图。

图3是本申请的余热换热器的一种结构示意图。

图4是本申请的余热换热器的一种布置方式示意图。

图5是本申请的循环换热系统的另一种实施方式示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本申请的余热回收系统包括循环换热系统4和控制系统5，循环换热系统4包括余热换热器41，余热换热器41设置在回收室3中，回收室3通过除尘室2与作业室1连通。作业室1是用来生产产品的空间，此空间内会产生废气。除尘室2与作业室1相连，除尘室2内装有风机22以便对作业室1形成负压，将作业室1产生的废气抽入除尘回收空间内。除尘室2内设置有一个或多个除尘装置21，以便废气在流入回收室3前除去废气中的固体小颗粒。回收室3可以回收超饱和水蒸气及气体中的余热，其内设置有余热换热器41，余热换热器41的温度始终低于回收室3内需要回收的超饱和水蒸气及气体的露点，以便此部分气体凝结成液体；但高于超饱和的水蒸气及气体的凝固点，以不在余热换热器41的表面凝结成固体。余热换热器41是循环换热系统的一部分，循环换热系统中通过换热介质的循环流动实现换热。

作业室1在生产时可能会用到压缩空气、燃料、水蒸气及其他有机气体，从而产生其他废气。为了防止废气弥漫扩散到作业室1以外，一般需要使废气局限在作业室1内，因此作业室1一般都处在负压范围。除尘室2与作业室1相连接，除尘室2内安装有使作业室1形成负压的风机，风机不断抽取作业室1内的废气，防止作业室1内的废气外溢。除尘室2内设置有一个或者多个除尘装置，除尘装置可以是喷淋式、吸附式或螺旋分离器等多种形式，除尘室2将废气内的固体小颗粒清除，防止废气内的固体小颗粒进入回收室3。

回收室3与除尘室2相连接，经过除尘室2清除了固体小颗粒的废气进入回收室3。回收室3内设有余热换热器41，余热换热器41可以布置在回收室3的室壁，也可以放在废气流经的通道中。余热换热器41可以是一个或多个，多个余热换热器41可以从循环换热系统4中获得不同换热温度的对应换热状态，以便对露点不同的气体或水蒸气进行分级回收。在回收的顺序上，应先回收露点较高的气体或汽体，再回收露点较低的气体或汽体，这样便于有效利用循环换热系统的热能。

如图2所示，每一个余热换热器41下都设置有接料槽31，接料槽31设有液体流出口，以便回收冷凝后凝结成的液体。回收室3中的多个余热换热器41分别与循环换热系统4相连，并利用循环换热系统中不同的节流阀44，可以实现在不同余热换热器41获得不同的换热温度，以便对应不同废气中需要回收气体的露点。同时，循环换热系统4提供余热换热器41不同的换热温度，其换热效率也不一样。通常，提供给余热换热器41的换热温度越低，循环换热系统4的换热效率越低，提供给余热换热器41的换热温度越高，循环换热系统4的换热效率越高。因此，多个余热换热器41可以独自对应不同的循环换热系统4，以便循环换热系统4获得整体综合较高的换热效率，从而实现节能。

如图1所示，本申请的循环换热系统4包括余热换热器41、压缩机42、环境换热器43及节流阀44。余热换热器41与废气进行热交换，使余热换热器41内的换热介质吸取废气中的热量，并在压缩机42的驱动压缩下获得能量后，进入环境换热器43，在环境换热器43中换热介质通过热交换获得环境中的冷量，再进一步通过节流阀44进行减压后在余热换热器41中蒸发，不断循环换热。

如图3所示，余热换热器41主要由集气进管411、并行管路412、集气出管413组成，其中并行管路412的两端分别连接到集气进管411和集气出管413，集气进管411和集气出管413分别连接到循环换热管路上，构成换热回路。如图1所示，集气进管411和集气出管413分别与节流阀44和压缩机42相连接。为了进一步使换热介质在并行管路412内均匀流动，可以在集气进管411和集气出管413内设置挡流片414。充分考虑换热器所处的回收室内有酸性、碱性等腐蚀性气体，余热换热器41所用的材料要具有一定的耐腐蚀性，也可以根据需要对余热换热器41进行表面处理，以便增加抗腐蚀能力。

余热换热器41的并行管路412、集气进管411和集气出管413可以由铜、铝、不锈钢等金属材料制成，并有一定的厚度以便形成一定的强度承受其内换热介质所产生的压力，管路的径向截面形状可以是三角形或四边形等多边形，也可以是圆形或椭圆形；其轴向截面可以是直线，也可以是S型曲线，甚至是螺旋线型。集气进管411和集气出管413上有很多小孔，小孔的直径与并行管路412的外径相匹配，从而形成密封连接。集气进管411和集气出管413可以呈竖直方向布置，也可以呈水平方向布置，其布置的方向取决于并行管路412的形状及并行管路412与废气的热交换效率。并行管路412的内表面可以有螺纹结构，进一步促进并行管路412与换热介质的热交换。并行管路412在回收室3内放置的位置优先考虑余热换热器41的换热效率，然后可以考虑并行管路412上回收室内废气中的气体或汽体凝结后的滴落与回收。并行管路412的轴向与回收室3内废气的流向所形成的角度可以是平行、垂直或其他角度。

环境换热器43将循环换热系统4在回收室3吸收的热量通过与其所处的环境介质进行热交换，环境换热器43所处的环境介质可以是空气或其他气体，也可以是液体。为了进一步吸收余热，可以将环境换热器沉浸在例如水中，通过环境换热器43将余热传递给水，让水吸收热量，温度提升的水再转入工业生产使用，从而实现余热回收与节能降耗。

控制系统5是由设置在作业室1、除尘室2、回收室3及循环换热系统4上的各种传感元件、集成控制线路板及控制软件等构成，控制系统可以实现对作业室1、除尘室2、回收室3及循环换热系统4的运行状况进行监控，并按照控制软件的阈值自动或者警示人工进行控制，并能监控最终排出回收室的废气成份、含量及温度、压力等各项参数，并在超出软件内设置阈值时发生报警以便进行自动或人工干预，从而保证最终排到环境大气中的废气符合排放要求。

在另一种实施方式中，如图4所示，余热换热器可以贴附在回收室的室壁上。回收室3内的废气与布置在室壁上的余热换热器41热交换时，可以在余热换热器41的并行管路412上布置金属板415，金属板415可以充当回收室3的室壁，也可以通过粘附等方式与回收室3的室壁形成良好热传导的接触。

为了进一步减少多级余热换热器在高度方向上叠加造成整个回收空间高度的增加，可以将多级余热换热器进行水平放置，如图5所示。本申请的余热回收系统也可以适用化工行业多级精馏、分馏等用途。

本申请的余热换热器采用并行管路换热器，可以将循环管路多根并联，相同的流通截面面积可以由多根小管径并行管路完成。按照可承受压力的管壁厚度与管径成正比，可以用小管径的例如

实现并行管路，其流通截面面积为12.56mm²。如以与背景技术部分实施例中相同的流通截面面积来计算，则需要16根并行管路。此时，16根

的外表换热面积为0.2512m²，10根单位米长度的重量仍为1.012kg，比面积为0.248m²/kg。从上述对比可以看出，采用并行管路换热器，比表面积是普通循环管路换热器的4倍，也就是说采用相同的材料可以获得4倍的换热面积。另外，由于管内的换热面积也增大了4倍，同时原本换热介质只在一个循环管路内流动，形成一股液流，液流的中心部分与管壁接触换热不是很充分。采用并行管路换热器，液流相当于切割成16份，与管壁可以进行充分的接触换热，从而提升了管内换热介质的换热效率。

同时，由于管壁减薄，能量从管壁内向管壁传递时的热阻减小，按照上述分析，普通循环管路的热阻是并行管路热阻的四倍。因此，并行管路换热器具有显著的换热效能，有助于充分将废气中的余热吸收，同时还能够进一步降低废气的温度，使饱和/过热的水蒸气、有机气体等进一步冷凝，从而实现收集。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种废气的余热回收系统，包括循环换热系统，其特征在于，所述循环换热系统包括余热换热器、压缩机、环境换热器及节流阀，所述余热换热器包括集气进管、并行管路和集气出管，所述并行管路的两端分别连接到所述集气进管和所述集气出管，所述集气进管和所述集气出管分别与所述节流阀和所述压缩机相连接，所述环境换热器连接在所述节流阀和所述压缩机之间。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器设置在回收室中，所述回收室通过除尘室与作业室连通。

3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述除尘室内装有风机和至少一个除尘装置。

4.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热回收系统还包括控制系统，所述控制系统与所述循环换热系统连接。

5.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器下设有接料槽。

6.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器布置在所述回收室的室壁上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器设有至少一个，每个余热换热器分别连接形成一个循环换热系统。

8.根据权利要求1-6任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器的并行管路上设有金属板。

9.根据权利要求1-6任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器的并行管路内表面设有螺纹。

10.根据权利要求1-6任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热换热器的并行管路的截面形状为多边形或圆形或椭圆形。

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