煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统的制作方法

本发明涉及一种余热回收利用系统，特别是涉及一种用于煤泥烘干烟气的余热回收利用系统。

背景技术：

煤矿选煤厂选煤工艺过程中会产生大量煤泥，为使煤泥能得到重复利用，需要将煤泥烘干，其主要工艺如下：

燃煤热风炉产生的高温烟气进入干燥滚筒，同时煤泥经上料皮带机进入滚筒，高温烟气与湿煤泥在滚筒内充分接触，依靠烟气的热量将煤泥中水分带走，从而达到煤泥烘干的目的，煤泥烘干后经出料皮带排出，烟气进入旋风除尘器，除尘后进入脱硫装置，烟气温度降至45-50℃，相对湿度100％。不同烘干装置的排烟量不同，但通常大于30m³/s，故蕴含着大量的热量。

国内目前还没有对煤泥烘干烟气余热进行利用的技术，其原因一是认为烟气温度低，利用价值低，二是煤泥烘干的烟气中含有煤粉，煤粉附着在烟气换热器上影响换热效果，且很难清理，维护困难，三是煤泥烘干系统每天非24小时运行，每天需要停机2-3小时进行系统维护，故烟气余热连续性差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种利用率高的煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，包括一级取热装置和二级取热装置，所述一级取热装置包括一级换热器、一级循环管路和一级热用户，所述一级换热器通过一级循环管路与一级热用户连通，所述一级换热器和一级循环管路中流通有一级换热介质，所述二级取热装置包括烟气取热装置、二级循环管路和二级热用户，所述烟气取热装置通过二级循环管路与二级热用户连通，所述烟气取热装置和二级循环管路中流通有二级换热介质，所述烟气依次流经一级换热器和烟气取热装置进行换热。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述烟气取热装置与二级热用户之间设置有热泵机组，所述二级循环管路包括第一子循环管路和第二子循环管路，所述第一子循环管路连接于烟气取热装置和热泵机组之间，所述第二子循环管路连接于热泵机组和二级热用户之间。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述第二子循环管路上安装有蓄热装置。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述一级循环管路、第一子循环管路和第二子循环管路上均安装有循环泵。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述烟气取热装置包括进烟单元、换热单元、惯性分离单元和集水单元，所述进烟单元与换热单元连通，所述换热单元与惯性分离单元连通，所述集水单元设置于所述惯性分离单元的底部，所述烟气依次流经进烟单元、换热单元和惯性分离单元，所述二级换热介质流经换热单元与所述烟气发生热交换。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述进烟单元包括相互连接的进烟接口和扩散口，所述扩散口与换热单元连接。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述换热单元包括支撑架，所述支撑架上安装有喷淋装置和二级换热器。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述一级换热器为热管换热器，所述二级换热器为翅片管换热器，所述翅片管换热器的管道采用蛇形管，所述翅片采用平板型翅片。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述翅片管换热器的管道和翅片上均设置有亲水性防腐层。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述惯性分离单元包括惯性分离室，所述惯性分离室上设有出风口和检修门，所述集水单元包括积水盘，所述积水盘上设有排水口。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统与现有技术不同之处在于本发明通过一级取热装置通过换热将烟气温度由50℃降至30℃，一级换热介质升温后用于一级热用户；二级取热装置通过换热将烟气温度由30℃降至10℃，二级换热介质升温后用于二级热用户。通过上述两级依次取热，形成了梯级取热，实现将煤泥烘干烟气余热进行深度回收利用，最终使排烟温度在10℃左右，最大程度地回收了烟气余热，极大提高了能源利用率，且减少了烟气排放到空气中的水蒸汽。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统的结构示意图；

图2为本发明中的烟气取热装置的结构示意图；

图3为图2中的a向视图；

图4为图3去掉进烟单元后的视图；

图5为本发明中的二级换热介质与热泵机组的换热原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统包括一级取热装置和二级取热装置，所述一级取热装置包括一级换热器1、一级循环管路2和一级热用户，所述一级换热器1通过一级循环管路2与一级热用户连通，所述一级换热器1和一级循环管路2中流通有一级换热介质，所述二级取热装置包括烟气取热装置3、二级循环管路4和二级热用户，所述烟气取热装置3通过二级循环管路4与二级热用户连通，所述烟气取热装置3和二级循环管路4中流通有二级换热介质，所述烟气依次流经一级换热器1和烟气取热装置3进行换热。

如图1所示，煤泥烘干烟气经脱硫塔5后进入烟囱6，烟囱6上连接有烟气管道7，烟气管道7依次连通一级换热器1和烟气取热装置3。当烟气流经一级换热器1后，经过与一级换热介质进行换热，烟气温度由50℃降至30℃，一级换热介质为水，经过换热，30℃的水温度升高至40℃，40℃的热水满足井口防冻供热，井口防冻即为一级热用户。当烟气流经烟气取热装置3后，经过与二级换热介质进行换热，烟气温度进一步由30℃降至10℃，二级换热介质也为水，经过换热后，二级换热介质变为50-60℃的热水，能够满足建筑采暖、洗浴热水供热，当然也可以满足井口防冻供热需求。建筑采暖、洗浴热水供热和井口防冻中的一个或多个为二级热用户。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述烟气取热装置3与二级热用户之间设置有热泵机组8，所述二级循环管路4包括第一子循环管路和第二子循环管路，所述第一子循环管路连接于烟气取热装置3和热泵机组8之间，所述第二子循环管路连接于热泵机组8和二级热用户之间。

如图5所示，热泵机组8包括压缩机9、冷凝器10、膨胀阀11和蒸发器12，第一子循环管路中的二级换热介质经烟气取热装置3吸热，之后再经蒸发器12放热，蒸发器12内的制冷剂吸热后经压缩机9而进入到冷凝器10内，制冷剂在冷凝器10内与第二子循环管路中的二级换热介质进行换热，第二子循环管路中的二级换热介质经过冷凝器10后温度上升为50℃-60℃的热水，其能够满足二级热用户的用热需求。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述第二子循环管路上安装有蓄热装置13。为了解决煤泥烘干过程中每天需要停机2-3小时，供热不连续性的问题，系统中采用蓄热装置13，将平时多余的热量储存起来，用于满足或缓解停机时间段的供热需求。蓄热装置为现有技术，其原理如下：采用蓄热水箱，将多余的热量储存于水中，形成一定量的热水，煤泥烘干停止后，可以采用水箱内的热水继续供热。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述一级循环管路2、第一子循环管路和第二子循环管路上均安装有循环泵14。

如图2所示，并结合图3、4所示，本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述烟气取热装置3包括进烟单元、换热单元、惯性分离单元和集水单元，所述进烟单元与换热单元连通，所述换热单元与惯性分离单元连通，所述集水单元设置于所述惯性分离单元的底部，所述烟气依次流经进烟单元、换热单元和惯性分离单元，所述二级换热介质流经换热单元与所述烟气发生热交换。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述进烟单元包括相互连接的进烟接口15和扩散口16，所述扩散口16与换热单元连接。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述换热单元包括支撑架17，所述支撑架17上安装有喷淋装置18和二级换热器19。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述一级换热器1为热管换热器，所述二级换热器19为翅片管换热器，所述翅片管换热器的管道采用蛇形管，所述翅片采用平板型翅片。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述翅片管换热器的管道和翅片上均设置有亲水性防腐层，通常通过喷涂的方式设置亲水性防腐层，以达到防止烟气温度降至酸露点以下带来的低温腐蚀问题。亲水性防腐层既能防腐，又能防止灰尘集结，易清洗。

本发明煤泥烘干烟气余热梯级深度回收利用系统，其中所述惯性分离单元包括惯性分离室20，所述惯性分离室20上设有出风口和检修门21，所述集水单元包括积水盘22，所述积水盘22上设有排水口23。

本发明中，进烟单元的主要作用是接烟气管道7并使烟气进入后进行降速扩散，以使烟气在进入换热单元时在截面上尽量均匀分布；换热单元翅片管换热器的作用是将烟气的热量置换给二级换热介质；喷淋装置18的作用是当翅片管换热器脏了以后，清洗换热管及翅片；惯性分离单元的作用使烟气与凝结水分离，减少烟气带出取热装置的凝结水量；集水单元的作用是收集凝结水和喷淋水，通过排水口23外接排水管后集中排放。

本发明通过一级取热装置通过换热将烟气温度由50℃降至30℃，一级换热介质升温后用于一级热用户；二级取热装置通过换热将烟气温度由30℃降至10℃，二级换热介质升温后用于二级热用户。通过上述两级依次取热，形成了梯级取热，实现将煤泥烘干烟气余热进行深度回收利用，最终使排烟温度在10℃左右，最大程度地回收了烟气余热，极大提高了能源利用率，且减少了烟气排放到空气中的水蒸气。

本发明的优点如下：

1)本发明在国内首次对煤泥烘干烟气余热进行了回收利用；

2)本发明根据烟气温度不同的分布区间，分别采用一级换热器1直接换热和采用热泵技术进行回收利用，且根据制备的不同热源温度，满足不同供热对象用热需求，使系统配置最优，能耗最低，以最小的能耗，最大程度回收煤泥烘干烟气余热。

3)本发明解决了低温烟气回收利用过程中堵塞和腐蚀的难题，创新性的回收了煤泥烘干的低温烟气余热。

4)本发明中的烟气取热装置3采用一体化设计，结构紧凑，安装简单方便，通过内置喷淋装置18，间隔自动冲洗取热装置换热器翅片，解决了取热装置由于烟气中含有大量煤泥引起的堵塞问题；通过对换热单元的翅片管换热器表面喷涂亲水性防腐层，解决了烟气温度降至酸露点以下带来的低温腐蚀问题。

5)设计了惯性分离单元，使烟气与凝结水及时分离，减少了烟气带出取热装置外的水量，最大程度使喷淋水和凝结水进行集中收集。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。