一种锅炉烟气余热回收器的制作方法

本发明属于热能回收技术领域，特别涉及一种锅炉烟气余热回收器。

背景技术：

随着我国西气东输工程和其他天然气工程的加快实施，可以预计天然气在工业锅炉上的应用将会有一个比较大的发展。天然气燃烧产生的烟气中水蒸气的含量比其他燃料要高得多。水蒸气凝结时有大量的热量释放，也就是释放汽化潜热。燃气锅炉正是利用了天然气的这个特点，将冷凝凝结换热原理应用于锅炉尾部受热面的换热。通过开展排烟温度与冷凝量、锅炉效率的关系和冷凝液对材料腐蚀速率、烟阻与燃烧背压等实验研究，最大限度地提高锅炉的换热效率，提高锅炉的热效率、节约能源。

用蛇形管进行热量回收的设备很多，但是现有技术中大都采用单层蛇形管结构来吸收带热流体中的热能，比如中国发明专利(cn201611073037.2)公开了一种烟道除烟式烟气冷凝余热回收利用系统，包括水泵，水泵的出水口处安装第一管路，第一管路连接至节能器的进口，所述节能器包括安装于支架上的烟气通道，所述烟气通道中的蛇形管，所述蛇形管上安装有圆环状的除烟片，位于相邻蛇形管上的除烟片错开设置。又如中国发明专利(cn201110051127.2)公开了一种锅炉湿法脱硫系统的烟气余热回收节能器，包括一烟道壳体及设在烟道壳体内的传热管。烟道壳体的两侧面分别设置烟气进口和烟气出口；传热管为一系列并联的蛇形管，每一根蛇形管包括多根平行地并间隔一致地排列的直管和多根分别错落地连接在相邻两根直管的同一端的弯管；该传热管的进水口设在靠近烟气出口的一端，而出水口设在靠近烟气进口的一端，并使进水口和出水口均从烟道壳体的与烟气进口和烟气出口垂直的一侧面引出……。这些现有技术都是采用一层蛇形管作为冷却或吸热设备，吸热效果有限，且流体流过蛇形管的速度快，热交换的时间短，热量回收效率不高(尤其是压力较高，流速较快的流体)，经过蛇形管后的流体仍然携带大量的热量，造成资源的浪费。

技术实现要素：

为解决现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于，提供了一种锅炉烟气余热回收器，使得烟气在回收器内停留的时间更长，烟气和回收器的热交换更加充分，烟气的热回收率得以提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锅炉烟气余热回收器，包括回收器本体，所述回收器本体为两侧开口的壳体结构，回收器两侧的开口处设有进气管法兰和出气管法兰，回收器内部设有多层蛇形管，每层蛇形管交错排列，所述蛇形管外设有减流速组件，所述减流速组件用于减缓锅炉烟气的流速。

进一步地，所述蛇形管设有6层，蛇形管的直线段设在所述回收器本体腔内，蛇形管的圆弧段伸出所述回收器外。

进一步地，所述减流速组件包覆在位于回收器本体腔内的蛇形管管段外表面。

进一步地，所述减流速组件为层状翅片结构，翅片面倾斜，翅片面和烟气流动的主方向呈10～15°夹角。

进一步地，所述减流速组件包括滚子和转子，所述滚子为球状颗粒，蛇形管外壁和转子的内壁上均设有滚槽，滚子设在蛇形管和转子之间的滚槽内，所述滚子通过保持器固定，所述转子包括圆环部，所述圆环部上设有叶片，叶片一侧为平面状，另一侧为圆弧状。

进一步地，所述叶片设有12个，以蛇形管中线为轴线环形阵列分布。

进一步地，所述减流速组件为固定设在蛇形管外表面的挡板，所述挡板上加工有通孔，所述通孔延伸方向倾斜。

进一步地，所述减流速组件采用高导热率材料制成，优选铝合金或铜合金，所述减流速组件的外表面涂覆有吸附层，所述吸附层由沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr复合而成，所述沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr的质量比为10:3～5:3～5:0.5:3。

进一步地，所述吸附层的涂覆方法为：

1)将沸石粉、caco3和高岭土按质量比混合，混合物经球磨处理；

2)将球磨后的混合粉过1500目的筛子，过筛后的粉末备用；

3)将cmc、sbr按照质量比溶解在水中制得浆液，使得sbr的质量分数为10%～15%；

4)将所述过筛后的粉末倒入所述浆液中搅拌均匀，用毛刷将混合液涂覆在所述减流速组件的表面，在400～600℃范围内煅烧2h以上即可。

进一步地，所述回收器本体下侧设有冷凝水出口管，所述出气管法兰附近安装有热电偶。

本发明的有益效果是：

1.本发明公开的回收器采用多层交错的蛇形管，极大地增加了烟气和回收器的接触面积，使得烟气和蛇形管的接触更加充分；且交错式蛇形管对回收器内的空气流动起到一定的阻碍作用，使得烟气和蛇形管的热交换时间延长。

2.本发明通过在蛇形管表面安装减流速组件，使得烟气在回收器内流动速度降低的同时，产生大量的涡流，涡流的流体在回收器内运动路径长，且容易扩散充满整个回收器内腔体，使得流过腔体后烟气温度明显更低，热回收效率成倍提高。

3.本发明通过在减流速组件的外表面涂覆吸附层，使得烟气中的水蒸气十分容易吸附在减流速组件的外表面形成液滴，同时对蛇形管释放冷凝潜热，通过回收器后的烟气含水量下降，热回收效率有所提高。

附图说明

图1为锅炉烟气余热回收器的主视方向结构示意图；

图2为回收器的俯视方向结构示意图；

图3为回收器的左视结构示意图(其中进气管法兰只画出了一半)；

图4为所述翅片结构示意图；

图5为实施例2所述减流速组件的结构示意图；

图6为实施例3所述减流速组件的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1～3所示，一种锅炉烟气余热回收器，包括回收器本体1，回收器本体1为两侧开口的壳体结构，回收器两侧的开口处设有进气管法兰2和出气管法兰6。回收器内部设有多层蛇形管8，蛇形管8设有6层，每层蛇形管8交错排列。蛇形管8的直线段设在回收器本体1腔内，蛇形管8的圆弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外设有减流速组件9，减流速组件9包覆在位于回收器本体1腔内的蛇形管8管段外表面，减流速组件9用于减缓锅炉烟气的流速。

减流速组件9为层状翅片12结构，如图4所示，翅片面倾斜，翅片面和烟气流动的主方向呈10～15°夹角。

翅片12采用高导热率的铝合金制成，翅片的外表面涂覆有吸附层，所述吸附层由沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr复合而成，所述沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr的质量比为10:3:3:0.5:3。

吸附层的涂覆方法为：

1)将沸石粉、caco3和高岭土按质量比混合，混合物经球磨处理；

2)将球磨后的混合粉过1500目的筛子，过筛后的粉末备用；

3)将cmc、sbr按照质量比溶解在水中制得浆液，使得sbr的质量分数为10%；

4)将所述过筛后的粉末倒入所述浆液中搅拌均匀，用毛刷将混合液涂覆在所述减流速组件的表面，在400～600℃范围内煅烧2h以上即可。

回收器本体1下侧设有冷凝水收集箱10，在回收器内冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10内一起从冷凝水出口管11排出。出气管法兰附近安装有热电偶5，用于检测经过热量回收后的烟气体的温度值。

所述蛇形管两端为进水口3和出水口4，如图1～3所示，进水口3和出水口4分别接锅炉给水管道和锅炉供水入口，为节约生产成本和空间，每层蛇形管的两端汇集在一起共用一套进水口3和出水口4。

本实施例所述回收器的使用方法为：

1．将回收器安装在锅炉出烟口，回收器的进气管法兰2和锅炉出烟口的法兰相连，使得锅炉烟气排入回收器内；

2.将回收器的冷却水进水口3接锅炉给水管道，出水口4接锅炉供水入口，使蛇形管内保持冷却水流动；

3.锅炉出口烟气经回收器进气端进入回收器内，使烟气横向冲刷带翅片蛇形管，烟气经过层状蛇形管和翅片的阻挡后流动速度下降，经过翅片表面改变流动方向产生大量涡流，由于翅片的导热作用，使得蛇形管内的水充分吸收烟气余热，蛇形管内水温升高并加入锅炉里，提高锅炉给水温度，使锅炉效率提高，节约燃料，从而达到回收烟气余热，节约能源；同时，烟气中含有的水汽在翅片表面的吸附层上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱内一起从冷凝水出口管排出。

设在出气管法兰6附近安装有热电偶5测量回收器出气端的烟气温度，将温度值传输到显示器内显示出来，其温度读数值如表1所示。同时检测回收器出气端气体的湿度值，其湿度读数如表1所示。

实施例2

如图1～3所示，一种锅炉烟气余热回收器，包括回收器本体1，回收器本体1为两侧开口的壳体结构，回收器两侧的开口处设有进气管法兰2和出气管法兰6。回收器内部设有多层蛇形管8，蛇形管8设有6层，每层蛇形管8交错排列。蛇形管8的直线段设在回收器本体1腔内，蛇形管8的圆弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外设有减流速组件9，减流速组件9包覆在位于回收器本体1腔内的蛇形管8管段外表面，减流速组件9用于减缓锅炉烟气的流速。

减流速组件9包括滚子13和转子，如图5所示。滚子13为球状颗粒，蛇形管8外壁和转子的内壁上均设有滚槽，滚子13设在蛇形管8和转子之间的滚槽内，滚子通过保持器固定。所述转子包括圆环部，所述圆环部上设有叶片，叶片一侧为平面状91，另一侧为圆弧状92。叶片设有12个，以蛇形管中线为轴线环形阵列分布。

叶片采用高导热率的铜合金制成，叶片的外表面涂覆有吸附层，所述吸附层由沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr复合而成，所述沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr的质量比为10:5:5:0.5:3。

吸附层的涂覆方法为：

1)将沸石粉、caco3和高岭土按质量比混合，混合物经球磨处理；

2)将球磨后的混合粉过1500目的筛子，过筛后的粉末备用；

3)将cmc、sbr按照质量比溶解在水中制得浆液，使得sbr的质量分数为15%；

4)将所述过筛后的粉末倒入所述浆液中搅拌均匀，用毛刷将混合液涂覆在所述减流速组件的表面，在400～600℃范围内煅烧2h以上即可。

回收器本体1下侧设有冷凝水收集箱10，在回收器内冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10内一起从冷凝水出口管11排出。出气管法兰附近安装有热电偶5，用于检测经过热量回收后的烟气体的温度值。

所述蛇形管两端为进水口3和出水口4，如图1～3所示，进水口3和出水口4分别接锅炉给水管道和锅炉供水入口，为节约生产成本和空间，每层蛇形管的两端汇集在一起共用一套进水口3和出水口4。

本实施例所述回收器的使用方法为：

1．将回收器安装在锅炉出烟口，回收器的进气管法兰2和锅炉出烟口的法兰相连，使得锅炉烟气排入回收器内；

2.将回收器的冷却水进水口3接锅炉给水管道，出水口4接锅炉供水入口，使蛇形管内保持冷却水流动；

3.锅炉出口烟气经回收器进气端进入回收器内，烟气经过层状蛇形管后流动速度下降，同时，烟气冲刷叶片使得减流速组件9开始转动，烟气在回收器内产生涡流，蛇形管内的水充分吸收烟气余热，蛇形管内水温升高并加入锅炉里，提高锅炉给水温度，使锅炉效率提高，节约燃料，从而达到回收烟气余热，节约能源；同时，烟气中含有的水汽在叶片表面的吸附层上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱内一起从冷凝水出口管排出。

设在出气管法兰6附近安装有热电偶5测量回收器出气端的烟气温度，将温度值传输到显示器内显示出来，其温度读数值如表1所示。同时检测回收器出气端气体的湿度值，其湿度读数如表1所示。

实施例3

如图1～3所示，一种锅炉烟气余热回收器，包括回收器本体1，回收器本体1为两侧开口的壳体结构，回收器两侧的开口处设有进气管法兰2和出气管法兰6。回收器内部设有多层蛇形管8，蛇形管8设有6层，每层蛇形管8交错排列。蛇形管8的直线段设在回收器本体1腔内，蛇形管8的圆弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外设有减流速组件9，减流速组件9包覆在位于回收器本体1腔内的蛇形管8管段外表面，减流速组件9用于减缓锅炉烟气的流速。

减流速组件9为固定设在蛇形管外表面的挡板，挡板上加工有通孔7，通孔7延伸方向倾斜，如图6所示。

挡板采用高导热率的铜合金材料制成，挡板的外表面涂覆有吸附层，所述吸附层由沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr复合而成，所述沸石粉、caco3、高岭土、cmc和sbr的质量比为10:3.7:3.7:0.5:3。

吸附层的涂覆方法为：

1)将沸石粉、caco3和高岭土按质量比混合，混合物经球磨处理；

2)将球磨后的混合粉过1500目的筛子，过筛后的粉末备用；

3)将cmc、sbr按照质量比溶解在水中制得浆液，使得sbr的质量分数为15%；

4)将所述过筛后的粉末倒入所述浆液中搅拌均匀，用毛刷将混合液涂覆在所述减流速组件的表面，在400～600℃范围内煅烧2h以上即可。

回收器本体1下侧设有冷凝水收集箱10，在回收器内冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10内一起从冷凝水出口管11排出。出气管法兰附近安装有热电偶5，用于检测经过热量回收后的烟气体的温度值。

所述蛇形管两端为进水口3和出水口4，如图1～3所示，进水口3和出水口4分别接锅炉给水管道和锅炉供水入口，为节约生产成本和空间，每层蛇形管的两端汇集在一起共用一套进水口3和出水口4。

本实施例所述回收器的使用方法为：

1．将回收器安装在锅炉出烟口，回收器的进气管法兰2和锅炉出烟口的法兰相连，使得锅炉烟气排入回收器内；

2.将回收器的冷却水进水口3接锅炉给水管道，出水口4接锅炉供水入口，使蛇形管内保持冷却水流动；

3.锅炉出口烟气经回收器进气端进入回收器内，烟气经过层状蛇形管和挡板的阻挡作用后流动速度下降，同时，烟气经过通孔7后在回收器内产生涡流，蛇形管内的水充分吸收烟气余热，蛇形管内水温升高并加入锅炉里，提高锅炉给水温度，使锅炉效率提高，节约燃料，从而达到回收烟气余热，节约能源；同时，烟气中含有的水汽在叶片表面的吸附层上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱内一起从冷凝水出口管排出。

设在出气管法兰6附近安装有热电偶5测量回收器出气端的烟气温度，将温度值传输到显示器内显示出来，其温度读数值如表1所示。同时检测回收器出气端气体的湿度值，其湿度读数如表1所示。

对比例1

一种锅炉烟气余热回收器，其结构和使用方法与实施例1相同，其区别仅在于，蛇形管表面不安装翅片(即减流速组件9)。吸附层按同样的方法涂覆在蛇形管表面。同样地，将此对比例所示回收器按照实施例1的使用方法进行烟气热量回收，并测量出气管法兰6附近烟气的温度和湿度值，其读数如表1所示。

对比例2

一种锅炉烟气余热回收器，其结构和使用方法与实施例1相同，其区别仅在于，翅片的外表面不涂覆吸附层，也不包含任何涂层。同样地，将此对比例所示回收器按照实施例1的使用方法进行烟气热量回收，并测量出气管法兰6附近烟气的温度和湿度值，其读数如表1所示。

表1

由表可知，通过在蛇形管表面安装减流速组件，使得烟气在回收器内流动速度降低的同时，产生大量的涡流，涡流的流体在回收器内运动路径长，且容易扩散充满整个回收器内腔体，使得流过腔体后烟气温度明显更低，热回收效率成倍提高。

在减流速组件的外表面涂覆吸附层，使得烟气中的水蒸气十分容易吸附在减流速组件的外表面形成液滴，同时对蛇形管释放冷凝潜热，通过回收器后的烟气含水量(即湿度值)明细下降，热回收效率有所提高。