一种烟气净化与换热一体化装置的制作方法

本实用新型涉及烟气余热回收装置技术领域，具体涉及一种烟气净化与换热一体化装置。

背景技术：

冶金、电力、建材等行业的工业炉窑所排放的烟气通常温度可达600℃，为了提高能源利用效率、保护环境，目前，需要利用一些装置对烟气的余热进行回收利用。

工业窑炉排放的高温烟气含尘量巨大且粉尘颗粒较细，因而，工业窑炉所排放高温烟气的余热回收较为困难。当用于余热回收的换热器安置于除尘器前端时，烟气温度较高从而能够进行有效的余热回收，但是，在换热过程中，由于烟气含尘量高导致常规换热器表面易出现灰尘的沉降和附着，随着换热的进行，很容易在换热器表面形成粉尘层从而降低换热效率，因此，需要经常对换热器进行机械或超声清灰。而目前最常用的烟气除尘器(如布袋除尘器和静电除尘器)则一般要求烟气温度不高于300℃。如果先对烟气进行除尘则需要对烟气进行降温处理，主要方式有喷水降温和通入冷空气降温，这些方式不仅增加了设备的投资成本，同时导致大量的热量流失，造成巨大的能源浪费。

综上所述，上述两种方式均存在余热回收困难、换热效率低下、除尘工艺复杂等问题，因而，亟需一种新型的烟气净化与换热一体化装置以解决目前存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种余热回收率高、换热效率高、烟气除尘简单的烟气净化与换热一体化装置。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种烟气净化与换热一体化装置，包括壳体、将所述壳体分为集尘室和净气室的花板、插接在所述花板上的陶瓷过滤膜管以及置于所述陶瓷过滤膜管内的换热管，其中，所述壳体的两侧分别设有进烟管和出烟管，所述进烟管和所述集尘室连通，所述出烟管和所述净气室连通；所述换热管的一端连接换热介质输入管，另一端连接换热介质输出管。

作为本实用新型的一个优选方案，所述壳体内壁贴附保温隔热层，厚度在5cm到15cm之间。

作为本实用新型的一个优选方案，所述陶瓷过滤膜管包括多孔陶瓷支撑体和贴附在所述多孔陶瓷支撑体上的陶瓷过滤膜，所述多孔陶瓷支撑体和所述陶瓷过滤膜上孔的孔径均在0.1μm到10μm之间。

作为本实用新型的一个优选方案，所述花板与所述壳体的截面形状一致；所述花板上间隔开设有多个通孔；所述花板的厚度在6mm到20mm之间。

作为本实用新型的一个优选方案，所述花板上的每个通孔内均插接有一个所述陶瓷过滤膜管，通过嵌于所述通孔内的密封垫进行密封；每个所述陶瓷过滤膜管的开口均朝向所述净气室，其余部分悬置于所述集尘室中。

作为本实用新型的一个优选方案，每个所述陶瓷过滤膜管内均设有一个所述换热管，多个所述换热管之间相互并联和/或串联设置。

作为本实用新型的一个优选方案，每个所述换热管均为U型、W型、螺旋型或阶梯型中的一种，每个所述换热管的外壁上均间隔设置有用于提高换热效率的凸起结构。

作为本实用新型的一个优选方案，还包括盖板，其中，所述盖板上开设有多个与所述花板上的通孔相对应的孔，所述盖板盖在所述陶瓷过滤膜管的开口上方，且与所述花板固定。

作为本实用新型的一个优选方案，还包括用于固定所述换热管的固定架和位于所述壳体底部的卸灰阀。

作为本实用新型的一个优选方案，所述壳体、所述换热管以及所述花板均由金属材料制成。

本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型的烟气净化与换热一体化装置包括壳体、将壳体分为集尘室和净气室的花板、插接在花板上的陶瓷过滤膜管以及置于陶瓷过滤膜管内的换热管，高温含尘烟气从进烟管进入集尘室，经陶瓷过滤膜管过滤净化后进入陶瓷管腔内，净化后的高温烟气在陶瓷管腔内与换热管接触，与换热管内部换热介质进行热交换，从而实现换热，经过换热后的烟气进入净气室，经出烟管排出。该烟气净化与换热一体化装置实现了烟气净化与换热一体化，减少了工艺流程，大大节约了工程用地。

(2)、本实用新型的烟气净化与换热一体化装置其换热管直接与净化后的烟气接触，减少了粉尘在换热管表面的沉降，提高了换热效率，余热回收率更高。

(3)、本实用新型的烟气净化与换热一体化装置相比于布袋除尘器和静电除尘器，无需对烟气进行降温处理，简化了工艺，提高了能源利用率。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例提供的烟气净化与换热一体化装置的结构示意图；

图2是图1中虚线框部分的放大图；

图3是花板与盖板的俯视图。

图中标记为：

1、壳体；2、保温隔热层；3、陶瓷过滤膜管；4、换热管；5、换热翅片；6、花板；7、出烟管；8、换热介质输出管；9、固定架；10、换热介质输入管；11、盖板；12、密封垫；13、进烟管；14、卸灰阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

优选实施例：

本优选实施例公开一种烟气净化与换热一体化装置。如图1所示，烟气净化与换热一体化装置包括壳体1、在壳体1内壁贴附的保温隔热层2、将壳体1分为集尘室和净气室的花板6、插接在花板6上的陶瓷过滤膜管3、置于陶瓷过滤膜管3内的换热管4、盖在陶瓷过滤膜管3的开口上方的盖板11、用于固定换热管4的固定架9以及位于壳体1底部的卸灰阀14。

花板6上方的部分为净气室，下方的部分为集尘室。壳体1的两侧分别设有进烟管13和出烟管7，进烟管13和集尘室连通，出烟管7和净气室连通。

保温隔热层2选用耐高温且隔热性能好的材料制备，成分为高铝质耐火浇注料、轻质耐火砖、莫来石纤维棉、硅酸铝纤维棉、岩棉中的一种或几种材料的任意比例混合，保温隔热层2的厚度在5cm到15cm之间。本实施例中优选保温隔热层2的厚度约为10cm，材料为莫来石纤维棉，用耐热铆钉固定于壳体1上。

壳体1由金属材料制成，其截面形状与花板6的截面形状一致，均呈矩形，二者通过法兰或焊接连接。花板6选用奥氏体耐热钢制备，厚度在6mm到20mm之间，花板6上均匀分布多个呈喇叭形或台阶型的通孔，通孔内镶嵌有由含高硅氧玻璃布、硅酸铝纤维或氧化铝纤维制成的耐高温密封垫12，该密封垫12使用时会产生少量变形以更好地缓冲陶瓷过滤管3与花板6间的应力，并实现陶瓷过滤管3与花板6之间的密封。本实施例中优选花板6由1Cr18Ni9Ti耐热钢制备，厚度约为10mm。花板6上的通孔沿花板6厚度方向呈喇叭形，上部直径约为90mm，下部直径约为80mm，密封垫12优选由氧化铝纤维制成，如图2所示。

花板6上的每个通孔内均插接有一个陶瓷过滤膜管3，每个陶瓷过滤膜管3的开口均朝向净气室，其余部分悬置于集尘室中，陶瓷过滤膜管3可以根据需要加工成喇叭形、上下等径的柱形或其他结构。陶瓷过滤膜管3包括多孔陶瓷支撑体和贴附在多孔陶瓷支撑体上的单层或多层陶瓷过滤膜，多孔陶瓷支撑体和陶瓷过滤膜均选用耐高温陶瓷材料制成，成分为Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、硅酸铝、莫来石、堇青石、ZrO₂中的一种或几种任意比例组合，多孔陶瓷支撑体上孔的孔径均在0.1μm到10μm之间。本实施例中优选陶瓷过滤膜管3加工成喇叭形，陶瓷过滤膜管3直径约为80mm。每隔固定时间或固定阻力降值，通过脉冲反吹或声波等对陶瓷过滤膜管3外壁进行清灰，实现陶瓷过滤膜管3的净化再生，过滤所产生的灰尘从卸灰阀14处定时排出清理。

每个陶瓷过滤膜管3内均设有一个换热管4，根据烟气温度和换热效率，多个换热管4之间相互并联和/或串联设置，相连接后的换热管4的一端具有换热介质输入管10，另一端具有换热介质输出管8，换热介质可以是燃气、空气或水等。考虑到换热管4受热膨胀和陶瓷过滤膜管3清灰等问题，换热管4与陶瓷过滤膜管3内壁应保留≥10mm的间隔。此外，在净气室内也可以排布换热管4，以提高换热效率。

换热管4选用导热系数高的金属管制成，依据陶瓷过滤膜管3腔内空间和换热管4直径，将换热管4耦合于陶瓷过滤膜管3腔内，每个换热管4均为U型、W型、螺旋型或阶梯型中的一种。为了增大换热面积，提高换热效率，在不影响换热管4与陶瓷过滤膜管3耦合的前提下，每个换热管4的外壁上增加有凸起结构，该凸起结构可以是换热翅片5、肋板或其他形状的凸起结构。本实施例中优选换热管4由耐热不锈钢材料制成的U型结构，该换热管4由位于净气室内的固定架9固定，在换热管4的外壁上等间隔的设置多个换热翅片5；换热介质选用空气，从换热介质输入管10进入，换热后，经换热介质输出管8流出。

如图3所示，盖板11选用奥氏体耐热钢制备，其上开设有多个与花板6上的通孔相对应的孔，孔的直径与陶瓷过滤膜管3的内径相等，通过螺纹或锁紧机构固定于花板6上，并对陶瓷过滤膜管3施加向下的压力，使陶瓷过滤膜管3与花板6实现密封连接，减少漏风率。本实施例中优选盖板11由1Cr18Ni9Ti耐热钢制备，厚度为5mm，采用螺栓固定于花板6上。

在集尘室的最下端设计有卸灰阀14，卸灰阀14下装设有螺旋出料机，用于集沉室内部清灰。

本实施例提供的烟气净化与换热一体化装置工作过程为：大于400℃的高温含尘烟气由进烟管13进入集尘室，经陶瓷过滤膜管3过滤净化后进入其内腔，所含粉尘被膜管外壁所阻隔；净化后的高温烟气在陶瓷过滤膜管3腔内与U型换热管4接触，烟气与U型管内的换热介质实现换热；换热后的烟气通过与净气室相通的出烟管7排出；换热后的介质从换热介质输出管8排出，预热后的空气可用作助燃风。

本实施例的烟气净化与换热一体化装置具有结构合理、设备漏气率小于1％、密封效果好、对高温含尘烟气的净化效率高等诸多优点，经测算，净化后的烟气含尘量小于6.32mg/Nm³，装置的换热效率大于50％，对节能环保具有重大意义，值得大范围推广应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本实用新型的优选方案而非对其限制，任何对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神，均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。本实用新型的保护范围还包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。