CN220708122U - 烟气急冷余热综合利用装置及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种烟气急冷余热综合利用装置及系统，属于窑炉烟气余热利用技术领域。该装置包括：锅筒、下降管、对流管束、集箱和烟墙；锅筒设有给水分配管、蒸汽配送管，锅筒设于集箱的上方；下降管连通锅筒、集箱；对流管束连通锅筒、集箱；烟墙围设于下降管、对流管束的外侧以形成烟道，烟墙设有烟气进口和烟气出口；多个对流管束间隔布置于烟道以与烟气换热；下降管的内径尺寸大于对流管束的内径尺寸。本公开使携带热量的烟气在烟道流经时与对流管束换热，使得对流管束中的水受热汽化而形成蒸汽，从而实现烟气的热量回收的同时实现烟气温度急冷降温，换热过程利用的是重力作用和热交换作用，无需耗费电力能源且实现烟气余热回收再利用。

Description

烟气急冷余热综合利用装置及系统

技术领域

本公开涉及窑炉烟气余热利用技术领域，尤其涉及一种烟气急冷余热综合利用装置及系统。

背景技术

窑炉是现有玻璃生产中必要的设备，其主要用于将原料熔融成玻璃液以便后续生产玻璃。如中硼药用玻璃(管、瓶)生产过程中，采用全氧熔炼窑炉进行连续生产，中硼药用玻璃(管、瓶)的主要原料为：石英砂、长石、方解石以及硼砂、废玻璃等，因此全氧熔炼窑炉的熔炼烟气的主要污染物为：SO₂、NO_X、颗粒物等。现有对熔炼烟气的环保处理方案中是通过烟气冷却塔(风冷)需要将烟气温度降低后，再将烟气送入脱硝塔以及后续步骤以完成整个环保设施的运行排放。

在熔炼烟气急冷降温过程中：

烟气温度需要由550℃降低至200℃，降温方式为风冷，在整个过程中会耗费大量电力能源。

烟气的热量没有得到充分利用，加上烟气冷却塔所需的能耗，造成双向损失。

综上可知，现有熔炼烟气环保处理技术耗能大且无法实现其热量的回收，造成能耗双向损失。

实用新型内容

本公开所要解决的一个技术问题是：怎样降低环保处理窑炉烟气过程中的能耗损失。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种烟气急冷余热综合利用装置，包括：锅筒、下降管、对流管束、集箱和烟墙；其中，锅筒设有给水分配管、蒸汽配送管，且锅筒设于集箱的上方；下降管的一端连通锅筒，下降管的另一端连通集箱；对流管束的一端连通锅筒，对流管束的另一端连通集箱；烟墙围设于下降管、对流管束的外侧以形成烟道，烟墙设有烟气进口和烟气出口；烟道分别与烟气进口、烟气出口连通；多个对流管束间隔布置于烟道以与流经烟道的烟气换热；下降管的内径尺寸大于对流管束的内径尺寸。

在一些实施例中，对流管束布满烟道。

在一些实施例中，锅筒和/或集箱内置于烟道。

在一些实施例中，烟墙包括：外烟墙和内隔墙；其中，外烟墙围设于下降管、对流管束的外侧以形成烟道；内隔墙错位布置于烟道，以将烟道隔设成首尾依次连通的多个子烟道，使得烟气依次流经烟气进口、多个子烟道、烟气出口。

在一些实施例中，外烟墙由内而外依次包括：耐火层和保温层。

在一些实施例中，外烟墙包括：侧烟墙和上烟墙；其中，侧烟墙由内而外依次包括：黏土层、硅酸铝耐火层和第一珍珠岩保温层；上烟墙由内而外依次包括：耐火砖层、石棉泥层、耐火混凝土层、石棉水泥保温层和第二珍珠岩保温层。

在一些实施例中，锅筒的内部空间的上方设有均汽孔板，均汽孔板与锅筒的内壁围设形成蒸汽通道；蒸汽配送管的一端与蒸汽通道连通，蒸汽配送管的另一端突起于锅筒的外壁。

在一些实施例中，锅筒的内部空间设有安装支架，其用于安装给水分配管伸入锅筒的内部空间的出水端。

在一些实施例中，烟气急冷余热综合利用装置还包括：外围搭架，其设于烟墙的外侧并形成楼梯、前平台和后平台；其中，前平台对应烟气出口设置，后平台对应烟气进口设置。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种烟气急冷余热综合利用系统，包括：依次连通的窑炉、上述烟气急冷余热综合利用装置、脱硝装置、脱硫装置、收尘装置和排放烟囱，使得窑炉的烟气依次流经烟气急冷余热综合利用装置、脱硝装置、脱硫装置、收尘装置和排放烟囱后排放。

在一些实施例中，烟气急冷余热综合利用系统还包括：烟气冷却塔，其与烟气急冷余热综合利用装置并联设置；其中，窑炉的烟气选择性地流入烟气急冷余热综合利用装置或烟气冷却塔。

通过上述技术方案，本公开提供的烟气急冷余热综合利用装置及系统，包括如下有益效果：

携带热量的烟气在烟道流经时会与对流管束换热，使得对流管束中的水受热汽化而形成蒸汽，从而实现烟气的热量回收的同时实现烟气温度急冷降温，整个换热过程利用的是重力作用和热交换作用，无需耗费电力能源且实现烟气余热回收再利用，大大降低了能耗，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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公开的一些实施例，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是本公开实施例公开的烟气急冷余热综合利用装置一种结构示意图；

图2是图1的纵向剖面图；

图3是图1的A-A剖面图；

图4是本公开实施例公开的烟气急冷余热综合利用装置局部结构示意图；

图5是本公开实施例公开的烟气急冷余热综合利用装置另一种结构示意图；

图6是本公开实施例公开的烟气急冷余热综合利用系统结构示意图。

附图标记说明：

1、烟气急冷余热综合利用装置；11、锅筒；111、给水分配管；112、蒸汽配送管；113、吊耳；114、端板；115、支架；116、支撑横梁；117、均汽孔板；118、蒸汽通道；12、下降管；13、对流管束；141、左集箱；142、右集箱；15、集箱排污管；16、烟墙；161、外烟墙；162、内隔墙；163、黏土层；164、硅酸铝耐火层；165、第一珍珠岩保温层；166、耐火混凝土层；167、石棉水泥保温层；168、第二珍珠岩保温层；17、烟道；171、烟气进口；172、烟气出口；18、支撑架；19、外围搭架；191、楼梯；192、前平台；193、后平台；2、窑炉；3、脱硝装置；4、烟气冷却塔；5、脱硫装置；6、收尘装置；7、排放烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1-图5所示，本公开实施例提供一种烟气急冷余热综合利用装置1，包括：锅筒11、下降管12、对流管束13、集箱和烟墙16；其中，锅筒11设有给水分配管111、蒸汽配送管112，且锅筒11设于集箱的上方；下降管12的一端连通锅筒11，下降管12的另一端连通集箱；对流管束13的一端连通锅筒11，对流管束13的另一端连通集箱；烟墙16围设于下降管12、对流管束13的外侧以形成烟道17，烟墙16设有烟气进口171和烟气出口172；烟道17分别与烟气进口171、烟气出口172连通；多个对流管束13间隔布置于烟道17以与流经烟道17的烟气换热；下降管12的内径尺寸大于对流管束13的内径尺寸。

本实施中，下降管12、对流管束13均内置于烟道17，因此，携带热量的烟气从烟气进口171进入烟道17，然后在下降管12和对流管束13之间或者各自之间的间隙流通，最终从烟气出口172流出；而给水分配管111将水输送至锅筒11的内部空间，在重力作用下，锅筒11内的水会顺着下降管12、对流管束13向下流，在水向下流的过程中，一部分的水因与携带热量的烟气热交换蒸发产生水蒸汽上升并返回锅筒11的内部空间，最终从蒸汽配送管112被输送出去做它用(如作为热水、作为热源、作为动力等)，如可用于厂区供暖、浴室、食堂以及其他生产生活设施；另一部分的水未形成水蒸汽则会汇集到集箱，集箱内部的水在持续与烟气换热的过程中会形成水蒸汽而上升；通过给水分配管111补水，通过蒸汽配送管112输出水蒸汽，从而实现烟气的急冷降温以及烟气的余热回收再利用，整个换热过程利用的是重力作用和热交换作用，无需耗费电力能源且实现烟气余热回收再利用，大大降低了能耗，节约成本，同时也给企业带来可观的经济效益。且由于玻璃生产时，窑炉2为连续投料生产，可持续提供烟气，烟气波动小，从而保证和实现本烟气急冷余热综合利用装置1供给的蒸汽的稳定、稳压供应。

再者，下降管12的内径尺寸大于对流管束13的内径尺寸，因此，下降管12主要的作用是及时将锅筒11内的水导向集箱(当然期间会有部分形成水蒸汽)，确保集箱内的水存量，以保证对流管束13下段与烟气的换热量；且对流管束13上段在与烟气换热时，其内部的水会蒸发汽化上升，且下流的水也会因换热而具有一定的温度，因此会导致其下段换热效率不足；而下降管12能够将水导向集箱，使得集箱的水能够及时补足对流管束13下段换热所需水量，以保障对流管束13下段的换热效率；也因此保证了本烟气急冷余热综合利用装置1的整体换热效率和换热性能，提高了本烟气急冷余热综合利用装置1的换热均衡性、稳定性和可靠性。

如图1-图4所示，在一些实施例中，对流管束13布满烟道17。具体地，多个对流管束13呈阵列布置，且沿烟气的流动方向前后相邻设置的两排对流管束13错位布置，从而延长烟气在烟道17的流动路径，确保烟气与对流管束13的换热效率。当然，在其他实施例中，对流管束13也可呈整齐排列的阵列布置，或者部分错位布置部分整齐布置均可。

如图2所示，在一些实施例中，锅筒11和/或集箱内置于烟道17。本实施例中，锅筒11、集箱内置于烟道17将实现对其保温作用，确保水蒸汽的蒸发量，提高热回收率，避免其因外置烟道17而导致的热损失。当然，在实际应用中，锅筒11、集箱也可外置于烟道17，具体应用以实际需求为准。

如图1-图4所示，在一些实施例中，集箱包括：左集箱141和右集箱142；左集箱141和右集箱142平行设置，且对流管束13和下降管12分为两半，一半与左集箱141连通，另一半与右集箱142。当然，在其他实施例中，集箱也可为一个或两个以上，具体以实际需求为准。集箱设有集箱排污管15，便于清理集箱内部产生的水垢，保证集箱的性能。当集箱包括左集箱141和右集箱142时，则左集箱141设有集箱排污管15，右集箱142设有集箱排污管15。

如图2和图3所示，在一些实施例中，烟墙16包括：外烟墙161和内隔墙162；其中，外烟墙161围设于下降管12、对流管束13的外侧以形成烟道17；内隔墙162错位布置于烟道17，以将烟道17隔设成首尾依次连通的多个子烟道，使得烟气依次流经烟气进口171、多个子烟道、烟气出口172。

本实施例中，通过内隔墙162将烟道17隔成依次连通的子烟道，使得烟气在烟道17行走路径变长，使得烟气与对流管束13充分接触换热，进一步提高换热效率。

如图1和图2所示，在一些实施例中，外烟墙161由内而外依次包括：耐火层和保温层。本实施中，外烟墙161的内层为耐火层，以保证其能够承受烟气的高温环境，外烟墙161的外层为保温层，以避免热量散失过快，确保本烟气急冷余热综合利用装置1的换热效率，保证烟气和对流管束13的充分接触和换热，确保蒸汽稳定和稳压输出；外烟墙161的耐温和保温性能，也保障了本烟气急冷余热综合利用装置1的使用寿命。

如图1和图2所示，在一些实施例中，外烟墙161包括：侧烟墙和上烟墙；其中，侧烟墙由内而外依次包括：黏土层163、硅酸铝耐火层164和第一珍珠岩保温层165；上烟墙由内而外依次包括：耐火砖层、石棉泥层、耐火混凝土层166、石棉水泥保温层167和第二珍珠岩保温层168。本实施例中，外烟墙161不同区域层数、耐火层和保温层布置位置不同，确保根据外烟墙161不同区域受热程度不同针对性布置，确保外烟墙161的耐温保温，具有较长的使用寿命。当然，在其他实施例中，外烟墙161不同区域的层数、耐火层和保温层布置等可不同于本实施例。在一些实施例中，内隔墙162为耐火砖层或耐火混凝土层166。

如图1-图5所示，在一些实施例中，锅筒11的内部空间的上方设有均汽孔板117，均汽孔板117与锅筒11的内壁围设形成蒸汽通道118；蒸汽配送管112的一端与蒸汽通道118连通，蒸汽配送管112的另一端突起于锅筒11的外壁。本实施例中，对流管束13上升的蒸汽通过均汽孔板117均匀地流入蒸汽通道118，再通过蒸汽配送管112输送至需求端，以保证蒸汽的稳压和稳定输出。

如图1-图5所示，在一些实施例中，锅筒11的内部空间设有安装支架，其用于安装给水分配管111伸入锅筒11的内部空间的出水端。安装支架包括：端板114、支架115和支撑横梁116；其中，支撑横梁116横设在锅筒11的内部空间并位于均汽孔板117的下方，端板114与锅筒11的内壁连接，端板114通过支架115与支撑横梁116连接，从而实现支撑横梁116安装在锅筒11的内部空间，给水分配管111的出水端收容在U型螺栓的中空处，其开口端的两个连接部穿过支撑横梁116上对应其设置的连接孔后与螺母螺接，从而实现给水分配管111的出水端的固定。在其他实施例中，锅筒11的外壁顶部还设有吊耳113，便于锅筒11的吊装。烟气急冷余热综合利用装置1还包括：支撑架18，其用于支撑锅筒11、左集箱141和右集箱142；并形成烟道17的底壁以配合烟墙16形成封闭的烟道17。蒸汽配送管112和给水分配管111均设置在锅筒11的上部。

如图5所示，在一些实施例中，烟气急冷余热综合利用装置1还包括：外围搭架19，其设于烟墙16的外侧并形成楼梯191、前平台192和后平台193；其中，前平台192对应烟气出口172设置，后平台193对应烟气进口171设置。本实施例中，通过楼梯191可通往前平台192和后平台193，便于对锅筒11、烟气进口171和烟气出口172的检修和安装等事宜。

如图1-图6所示，本公开实施例提供一种烟气急冷余热综合利用系统，包括：依次连通的窑炉2、上述的烟气急冷余热综合利用装置1、脱硝装置3、脱硫装置5、收尘装置6和排放烟囱7，使得窑炉2的烟气依次流经烟气急冷余热综合利用装置1、脱硝装置3、脱硫装置5、收尘装置6和排放烟囱7后排放。

本实施例中，窑炉2产生的烟气(温度约为500-550℃)流入烟气急冷余热综合利用装置1实现降温和热量回收，使得出烟气出口172的烟气温度不高于200℃，然后烟气流向脱硝装置3脱硝，脱硝后的烟气再经过脱硫装置5脱硫，后再经过收尘装置除尘后经30m的排放烟囱7达标后排放。

如图1-图6所示，在一些实施例中，烟气急冷余热综合利用系统还包括：烟气冷却塔4，其与烟气急冷余热综合利用装置1并联设置；其中，窑炉2的烟气选择性地流入烟气急冷余热综合利用装置1或烟气冷却塔4。本实施例适用于现有通过烟气冷却塔4实现烟气冷却降温，在现有系统上增加本烟气急冷余热综合利用装置1，在正常情况下，窑炉2产生的烟气流向本烟气急冷余热综合利用装置1，再走后续环保设备；当本烟气急冷余热综合利用装置1需要检修时，则窑炉2产生的烟气走烟气冷却塔4。当然，在其他实施例中，也可为两个或两个以上本烟气急冷余热综合利用装置1并联设置，正常情况下都可实现烟气急冷降温，当其中一个本烟气急冷余热综合利用装置1需要检修时，则只用其他可正常运行的本烟气急冷余热综合利用装置1。烟气选择性进入本烟气急冷余热综合利用装置1或烟气冷却塔4，可通过设置阀实现。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，包括：

锅筒(11)、下降管(12)、对流管束(13)、集箱和烟墙(16)；其中，所述锅筒(11)设有给水分配管(111)、蒸汽配送管(112)，且所述锅筒(11)设于所述集箱的上方；所述下降管(12)的一端连通所述锅筒(11)，所述下降管(12)的另一端连通所述集箱；所述对流管束(13)的一端连通所述锅筒(11)，所述对流管束(13)的另一端连通所述集箱；所述烟墙(16)围设于所述下降管(12)、所述对流管束(13)的外侧以形成烟道(17)，所述烟墙(16)设有烟气进口(171)和烟气出口(172)；所述烟道(17)分别与所述烟气进口(171)、所述烟气出口(172)连通；多个所述对流管束(13)间隔布置于所述烟道(17)以与流经所述烟道(17)的烟气换热；所述下降管(12)的内径尺寸大于所述对流管束(13)的内径尺寸。

2.根据权利要求1所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，所述对流管束(13)布满所述烟道(17)。

3.根据权利要求1所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，所述锅筒(11)和/或所述集箱内置于所述烟道(17)。

4.根据权利要求1所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，所述烟墙(16)包括：

外烟墙(161)和内隔墙(162)；

其中，所述外烟墙(161)围设于所述下降管(12)、所述对流管束(13)的外侧以形成烟道(17)；所述内隔墙(162)错位布置于所述烟道(17)，以将所述烟道(17)隔设成首尾依次连通的多个子烟道，使得烟气依次流经所述烟气进口(171)、多个所述子烟道、所述烟气出口(172)。

5.根据权利要求4所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，所述外烟墙(161)由内而外依次包括：

耐火层和保温层。

6.根据权利要求5所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，所述外烟墙(161)包括：

侧烟墙和上烟墙；

其中，所述侧烟墙由内而外依次包括：黏土层(163)、硅酸铝耐火层(164)和第一珍珠岩保温层(165)；所述上烟墙由内而外依次包括：耐火砖层、石棉泥层、耐火混凝土层(166)、石棉水泥保温层(167)和第二珍珠岩保温层(168)。

7.根据权利要求1所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于：

所述锅筒(11)的内部空间的上方设有均汽孔板(117)，所述均汽孔板(117)与所述锅筒(11)的内壁围设形成蒸汽通道(118)；所述蒸汽配送管(112)的一端与所述蒸汽通道(118)连通，所述蒸汽配送管(112)的另一端突起于所述锅筒(11)的外壁；和/或，

所述锅筒(11)的内部空间设有安装支架，其用于安装所述给水分配管(111)伸入所述锅筒(11)的内部空间的出水端。

8.根据权利要求1所述的烟气急冷余热综合利用装置，其特征在于，还包括：

外围搭架(19)，其设于所述烟墙(16)的外侧并形成楼梯(191)、前平台(192)和后平台(193)；其中，所述前平台(192)对应所述烟气出口(172)设置，所述后平台(193)对应所述烟气进口(171)设置。

9.一种烟气急冷余热综合利用系统，其特征在于，包括：

依次连通的窑炉(2)、如权利要求1-8任意一项所述的烟气急冷余热综合利用装置(1)、脱硝装置(3)、脱硫装置(5)、收尘装置(6)和排放烟囱(7)，使得所述窑炉(2)的烟气依次流经所述烟气急冷余热综合利用装置(1)、所述脱硝装置(3)、所述脱硫装置(5)、所述收尘装置(6)和所述排放烟囱(7)后排放。

10.根据权利要求9所述的烟气急冷余热综合利用系统，其特征在于，还包括：

烟气冷却塔(4)，其与所述烟气急冷余热综合利用装置(1)并联设置；其中，所述窑炉(2)的烟气选择性地流入所述烟气急冷余热综合利用装置(1)或所述烟气冷却塔(4)。