一种锅炉的余热回收装置及其控制方法与流程

1.本发明属于锅炉技术领域，特指一种锅炉的余热回收装置及其控制方法。


背景技术：

2.锅炉是一种热能转换设备，燃料在炉膛中燃烧，使燃料的化学能转变为烟气的热能，高温烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，最后从锅炉中再经过烟气净化系统处理后排出。
3.为了提高烟气温度的利用率，常常会使用余热装置对高温烟气进行回收利用时，但由于烟气中混有大量的灰尘，该些灰尘会堆积在余热装置内部的水管的受热面上，这样不利于热量的交换，所以为了不影响换热的效率，余热锅炉在使用一段时间后，工作人员通过手持喷水枪或者喷气枪等其它清理设备对余热锅炉内部的灰尘进行清理，从而可以提高余热锅炉换热效率；但通过人工除灰的方式，不但停炉清灰时间周期较长，清灰效率低，而且加重工作人员的劳动强度；
4.且部分使用环境下锅炉需要长时间不停机使用，难以进行清灰处理，因此针对上述问题需要进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种锅炉的余热回收装置及其控制方法，能够实现自主清灰，具有热利用率高、换热效果好的优点。
6.本发明的目的是这样实现的：一种锅炉的余热回收装置，其特征在于：包括：
7.第一回收区,第一回收区包括第一加热箱和置于第一加热箱顶端的进气腔；
8.第二回收区，第二回收区包括第二加热箱和置于第二加热箱顶端的出气腔；
9.清灰装置，位于余热回收装置的顶部；
10.其中，第一加热箱和第二加热箱的底部相连通，且第一加热箱的底部和第二加热箱的底部共同设置有导气腔，第一加热箱和第二加热箱内均设有导热管，导热管分别用于进气腔和导气腔之间的连通及导气腔与出气腔之间的连通，且烟气输出管与进气腔连通；第一加热箱和第二加热箱内均填充有水，且第一加热箱的顶部设有出水口，第二加热箱的顶部设有进水口，清灰装置用于对导热管内壁进行除尘清理。
11.本发明进一步设置为：所述清灰装置包括若干贯穿进气腔及出气腔且与导热管正对设置的导杆，导杆的顶部设有驱动板，清灰装置还包括用于驱动驱动板升降的升降驱动组件，导杆的底部设有清灰机构，清灰机构包括刮刀和用于控制刮刀径向伸缩的调节驱动组件。
12.本发明进一步设置为：所述刮刀的下端设有刃口，刮刀的内侧设有连杆，导杆呈中空结构，调节驱动组件包括支座、导向块、转轴、主动轮、若干从动轮，转轴贯穿支座中心设置，支座固定于导杆内，主动轮安装于转轴上，从动轮以主动轮为中心呈环向等距设置于支座上，且从动轮与主动轮相互啮合，刮刀的数量与从动轮的数量相同，且刮刀的位置与从动
轮对应设置，相邻刮刀之间的位置上下错位设置，连杆径向贯穿导杆设置，且连杆的一侧上还设有与从动轮啮合的齿牙，导向块与从动轮对应设置，导向块上设有与连杆适配的滑槽，调节驱动组件还包括设置于导杆顶部且用于驱动转轴旋转的旋转电机。
13.本发明进一步设置为：所述旋转电机的输出端与转轴之间还设有过载保护组件，过载保护组件包括连接杆、芯杆和活动导套，旋转电机的输出端、连接杆和芯杆依次连接，活动导套的两端分别套设在芯杆和转轴上，芯杆上位于活动导套内的一端设有限位块，芯杆上还套设有与活动导套固定连接的卡套，芯杆上还套设有弹簧，且弹簧的两端分别与限位块和卡套抵触，转轴上还设有若干导向槽，活动导套的内壁上设有若干与导向槽适配的导块，活动导套上朝向连接杆的一端上还设有凹凸起伏的第一啮合面，连接杆设有啮合套，啮合套上设有与第一啮合面适配的第二啮合面。
14.本发明进一步设置为：所述驱动组件包括主电机、主传动轴、传动螺杆、主齿轮和副齿轮，传动螺杆的一端与驱动板的中心螺纹连接，传动螺杆的另一端与主齿轮固定结构，主传动轴与主电机的输出轴固定连接，主齿轮套设于主传动轴上，且主传动轴上还套设有上驱动轮、下垫轮、复位弹簧的和锁紧螺母，锁紧螺母、复位弹簧、上驱动轮、主齿轮和下垫轮由上至下依次设置，且锁紧螺母与主传动轴螺纹连接，上驱动轮和下垫轮均与主传动轴通过键连接，且上驱动轮上设有与主齿轮抵触的球型凸面，主齿轮上设有与球型凸面抵触的球型槽。
15.本发明进一步设置为：所述进气腔的顶部和出气腔的顶部均设有用于收纳刮刀的收纳腔，收纳腔的底部设有隔板组件，隔板组件包括由上至下依次叠合的活动隔板、隔热垫和固定隔板，活动隔板、隔热垫和固定隔板上均设有供导杆穿过的通孔，固定隔板和隔热垫固定安装于收纳腔内，收纳腔的外侧还设有用于驱动活动隔板相对固定隔板水平滑移的电动缸。
16.通过采用上述技术方案具有以下优点：
17.烟气回收过程中，通过清灰装置实现不停机定时清灰工作，且清灰效果好，自动化程度高。
18.一种锅炉的余热回收装置的控制方法，其特征在于：所述锅炉运行过程中，清灰装置定时对余热回收装置的导热管内壁进行清灰，清灰装置也通过控制单元进行控制，且清灰装置还包括用于检测传动螺杆转速的第一转速传感器、用于检测主传动轴转速的第二转速传感器、用于检测芯杆转速的第三转速传感器和用于检测驱动板升降位置的行程传感器，第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和行程传感器的输出端均与控制单元相连接，控制单元还包括报警模块、第一计数模块和第二计数模块；
19.清灰控制过程包括以下步骤：
20.l1、电动缸驱动活动隔板平移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔正对设置；主电机启动正转，同时判断传动螺杆的转速t1和主传动轴的转速t2的大小，若转速t1不小于转速t2，则进入步骤l2，若转速t1小于转速t2，则进入步骤l7；
21.l2、通过行程传感器判断导杆是否下降至散热管内，若是则进入步骤l3，否则返回步骤l1；
22.l3、主电机暂停，旋转电机正转，刮刀径向伸张，同时通过第二转速传感器检测芯杆的旋转状态，若芯杆的转速为o，则进入步骤l4；
23.l4、旋转电机暂停，主电机恢复正转，重新判断传动螺杆的转速t1，若转速t1不小于转速t2，则进入步骤l8，若转速t1小于转速t2，则进入步骤l5；
24.l5、主电机反转，驱动导杆上升，重新判断传动螺杆的瞬时转速t1，若转速t1不小于转速t2，则第一计数模块加1，并进入步骤l7，若转速t1小于转速t2，则进入步骤l6；
25.l6、主电机暂停，旋转电机反转然后再次正转，同时第二计数模块加1，旋转电机正转时，且当芯杆的转速t3为o时，则进入步骤l8；
26.l7、判断第一计数模块计数是否满n次，若是，则进入步骤l11，若否，则返回步骤l4；
27.l8、判断第二计数模块计数是否满m次，若是，则进入步骤l11，若否，则返回步骤l4；
28.l9、通过行程传感器判断导杆是否下降至最低位，若是，则进入步骤l10，若否，则返回步骤l4；
29.l10、旋转电机反转，当芯杆的转速t3为o时，旋转电机停机，主电机反转，待驱动板上升至最高位时，主电机停机，电动缸驱动活动隔板滑移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔错位设置；
30.l11、报警模块报警。
31.通过采用上述技术方案：可以实现定时自主清灰控制，提高换热效果，且清灰时，能够自主判断卡滞状态，且自行进行解决卡滞问题，自动化程度高，清灰效果好。
附图说明
32.图1是本发明中余热回收装置的结构示意图；
33.图2是本发明中导杆的结构示意图；
34.图3是本发明中图4的a部放大结构示意图；
35.图4是本发明中图4的b
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b处剖视结构示意图；
36.图5是本发明中升降驱动组件的结构示意图；
37.图6是本发明中清灰装置控制方法的逻辑框图；
38.图中附图标记为：10、第一加热箱；11、进气腔；12、第二加热箱；13、出气腔；14、导气腔；15、导热管；20、导杆；21、刮刀；22、连杆；23、支座；24、导向块；25、转轴；26、主动轮；27、从动轮；28、旋转电机；29、驱动板；30、连接杆；31、芯杆；32、活动导套；33、卡套；34、啮合套；35、第一啮合面；36、弹簧；41、主电机；42、主传动轴；43、传动螺杆；44、主齿轮；45、副齿轮；46、上驱动轮；47、下垫轮；48、锁紧螺母；49、复位弹簧；50、收纳腔；51、隔板组件。
具体实施方式
39.下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1
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6：
40.一种锅炉的余热回收装置，其特征在于：包括：
41.第一回收区,第一回收区包括第一加热箱10和置于第一加热箱10顶端的进气腔11；
42.第二回收区，第二回收区包括第二加热箱12和置于第二加热箱12顶端的出气腔13；
43.清灰装置，位于余热回收装置的顶部；
44.其中，第一加热箱10和第二加热箱12的底部相连通，且第一加热箱10的底部和第二加热箱12的底部共同设置有导气腔14，第一加热箱10和第二加热箱12内均设有导热管15，导热管15分别用于进气腔11和导气腔14之间的连通及导气腔14与出气腔13之间的连通，且烟气输出管与进气腔11连通；第一加热箱10和第二加热箱12内均填充有水，且第一加热箱10的顶部设有出水口，第二加热箱12的顶部设有进水口，清灰装置用于对导热管15内壁进行除尘清理。
45.高温烟气通过导热管15时，与第一加热箱10和第二加热箱12内的循环水实现热交换，进行余热回收；进水口用于通入冷水，出水口用于流出已经被加热的水，并将已经预热的水送入热交换装置内进行再加热，可以节约能源；且水是由第二加热箱12的顶部流入，由第一加热箱10的顶部流出，与烟气进气方向相反，热交换效果好，冷水密度大易下沉，热水易上浮，且第一加热箱10的顶部为进气端，温度最高，可以保证出水温度达到最高，余热回收效果最好；由于部分锅炉会长时间不停机使用，燃烧产生的烟尘会附着堆积在燃烧室内，造成燃烧室的热交换效果逐渐下降，且由于燃烧室内温度较高，难以在燃烧过程中对燃烧室进行清灰除尘处理，进入导热管15的烟气温度也会逐渐增加，且烟气直接经过导热管15时，粉尘杂质也易附着在导热管15的内壁上，降低热交换效果，因此设置清灰装置对导热管15进行定期清灰除尘，通过在余热回收阶段提高燃烧热量的利用率；其中导热管15呈纵向设置，也能便于烟尘的自由下落，减少烟尘附着在导热管15内壁上的可能。
46.所述清灰装置包括若干贯穿进气腔11及出气腔13且与导热管15正对设置的导杆20，导杆20的顶部设有驱动板29，清灰装置还包括用于驱动驱动板29升降的升降驱动组件，导杆20的底部设有清灰机构，清灰机构包括刮刀21和用于控制刮刀21径向伸缩的调节驱动组件。
47.导杆20的外径小于导热管15的内径，使其清灰过程中，不会对导热管15造成堵塞；其清灰原理为，可以定时设置，到达设定时间后，调节驱动组件可以调节刮刀21径向扩张，使得刮刀21与导热管15内壁抵触，升降驱动组件用于驱动刮刀21升降，起到除尘作用。
48.所述刮刀21的下端设有刃口，刮刀21的内侧设有连杆22，导杆20呈中空结构，调节驱动组件包括支座23、导向块24、转轴25、主动轮26、若干从动轮27，转轴25贯穿支座23中心设置，支座23固定于导杆20内，主动轮26安装于转轴25上，从动轮27以主动轮26为中心呈环向等距设置于支座23上，且从动轮27与主动轮26相互啮合，刮刀21的数量与从动轮27的数量相同，且刮刀21的位置与从动轮27对应设置，相邻刮刀21之间的位置上下错位设置，连杆22径向贯穿导杆20设置，且连杆22的一侧上还设有与从动轮27啮合的齿牙，导向块24与从动轮27对应设置，导向块24上设有与连杆22适配的滑槽，调节驱动组件还包括设置于导杆20顶部且用于驱动转轴25旋转的旋转电机28。
49.调节驱动组件的原理为：旋转电机28驱动转轴25旋转，转轴25带动主动轮26旋转，主动轮26再带动从动轮27旋转，从动轮27再带动连杆22在滑槽内进行径向滑动，使其达到外伸或内缩的作用，外伸时，刮刀21上的刃口与导热管15内壁抵触，使得刮刀21在上升或下降时起到能够与导热管15内壁抵触起到刮尘的作用；其中，刮刀21的结构需要与导热管15内壁相适配，且刮刀21为上下错位设置，可以增加刮刀21的长度，即刮刀21在轴向刮尘时，可以存在重叠区域，刮尘效果更好。
50.所述旋转电机28的输出端与转轴25之间还设有过载保护组件，过载保护组件包括连接杆30、芯杆31和活动导套32，旋转电机28的输出端、连接杆30和芯杆31依次连接，活动导套32的两端分别套设在芯杆31和转轴25上，芯杆31上位于活动导套32内的一端设有限位块，芯杆31上还套设有与活动导套32固定连接的卡套33，芯杆31上还套设有弹簧36，且弹簧的两端分别与限位块和卡套33抵触，转轴25上还设有若干导向槽，活动导套32的内壁上设有若干与导向槽适配的导块，活动导套32上朝向连接杆30的一端上还设有凹凸起伏的第一啮合面35，连接杆30设有啮合套34，啮合套34上设有与第一啮合面35适配的第二啮合面。
51.过载保护组件的原理为：当刮刀21与导热管15内壁抵触时，刮刀21无法再径向扩张，此时转轴25旋转受阻，第一啮合面35和第二啮合面产生滑动，弹簧被压缩，活动导套32与转轴25之间也形成轴向滑动，从而对旋转电机28起到保护作用；且由于过载保护组件的设置，刮刀21受径向挤压时，也具有一定弹性趋势，即刮刀21受径向挤压时，会迫使转轴25反转，使得刮刀21与导热管15内壁径向之间具有一定的弹性力。
52.所述驱动组件包括主电机41、主传动轴42、传动螺杆43、主齿轮44和副齿轮45，传动螺杆43的一端与驱动板29的中心螺纹连接，传动螺杆43的另一端与主齿轮44固定结构，主传动轴42与主电机41的输出轴固定连接，主齿轮44套设于主传动轴42上，且主传动轴42上还套设有上驱动轮46、下垫轮47、复位弹簧49的和锁紧螺母48，锁紧螺母48、复位弹簧49、上驱动轮46、主齿轮44和下垫轮47由上至下依次设置，且锁紧螺母48与主传动轴42螺纹连接，上驱动轮46和下垫轮47均与主传动轴42通过键连接，且上驱动轮46上设有与主齿轮44抵触的球型凸面，主齿轮44上设有与球型凸面抵触的球型槽。
53.余热回收装置上需要设置外置固定架，对驱动组件起到固定安装的作用，并设置若干导向柱，使得驱动板29可以沿导向柱升降运动；主电机41用于驱动主传动轴42旋转，主传动轴42与传动螺杆43之间通过主齿轮44和副齿轮45形成的齿轮组进行传动；传动螺杆43安装于固定架上，传动螺杆43旋转时，驱动板29实现升降运动；
54.通过复位弹簧49的轴向压紧里，使得上驱动轮46对主齿轮44产生下压力，上驱动轮46与主齿轮44轴向抵触且球型凸面与球型槽适配卡合，使上驱动轮46可以带动主齿轮44旋转，驱动板29能够正常升降；但当驱动板29升降受阻时，即传动螺杆43旋转受阻，导致主齿轮44无法旋转，此时主齿轮44与上驱动轮46之间产生打滑，迫使复位弹簧49压缩，但能对主电机41起到保护作用，避免主电机41过载。
55.所述进气腔11的顶部设有用于收纳刮刀21的收纳腔50，收纳腔50的底部设有隔板组件51，隔板组件51包括由上至下依次叠合的活动隔板、隔热垫和固定隔板，活动隔板、隔热垫和固定隔板上均设有供导杆20穿过的通孔，固定隔板和隔热垫固定安装于收纳腔50内，收纳腔50的外侧还设有用于驱动活动隔板相对固定隔板水平滑移的电动缸。
56.当清灰装置上升至最高处时，清灰机构上升至收纳腔50内，且电动缸驱动活动隔板移动，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔错位，起到封闭作用，隔热垫可以采用玻璃纤维等材质，起到进一步的隔热密封作用；即清灰机构在不使用时，可以进行收纳，避免烟尘过多附着在清灰机构上影响使用；实际使用还可在收纳腔50的上开设可启闭的窗口，收纳后，可以通过窗口对清灰机构进行吹尘处理。
57.所述锅炉运行过程中，清灰装置定时对余热回收装置的导热管15内壁进行清灰，清灰装置也通过控制单元进行控制，且清灰装置还包括用于检测传动螺杆43转速的第一转
速传感器、用于检测主传动轴42转速的第二转速传感器、用于检测芯杆31转速的第三转速传感器和用于检测驱动板29升降位置的行程传感器，第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器和行程传感器的输出端均与控制单元相连接，控制单元还包括报警模块和修复计数模块；
58.清灰控制过程包括以下步骤：
59.l1、电动缸驱动活动隔板平移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔正对设置，便于导杆20穿过；主电机41启动正转，用于驱动驱动板29下移，同时判断传动螺杆43的转速t1和主传动轴42的转速t2的大小，若转速t1不小于转速t2，即传动螺杆43与主传动轴42之间可以同步转动，则进入步骤l2，若转速t1小于转速t2，即传动螺杆43的旋转存在卡转现象，则进入步骤l7；
60.其中，由于主传动轴42和传动螺杆43之间具有传动比，传动螺杆43实际转速是小于主传动轴42的转速，因此在对比转速前，控制单元需要先行根据传动比进行换算，再进行对比；
61.l2、通过行程传感器判断导杆20是否下降至散热管内，若是则进入步骤l3，否则返回步骤l1；
62.其中行程传感器可以为光电行程开关等，可以设置在固定架上，用于检测驱动板29的位置；
63.l3、主电机41暂停，旋转电机28正转，刮刀21径向伸张，同时通过第二转速传感器检测芯杆31的旋转状态，若芯杆31的转速为o，表明刮刀21已经与导热管15内壁抵触，则进入步骤l4；
64.l4、旋转电机28暂停，主电机41恢复正转，重新判断传动螺杆43的转速t1，若转速t1不小于转速t2，表明正常，则进入步骤l9，若转速t1小于转速t2，表明导杆20下降受阻，则进入步骤l5；
65.l5、主电机41反转，驱动导杆20上升，重新判断传动螺杆43的瞬时转速t1，若转速t1不小于转速t2，表明导杆20上升正常，则第一计数模块加1，并进入步骤l7，若转速t1小于转速t2，表明导杆20上升也存在卡滞现象，则进入步骤l6；
66.l6、主电机41暂停，旋转电机28反转然后再次正转，通过调整刮刀21的伸缩解决卡滞问题，同时第二计数模块加1，旋转电机28正转时，且当芯杆31的转速t3为o时，则进入步骤l8；
67.l7、判断第一计数模块计数是否满n次，若是，则进入步骤l11，若否，则返回步骤l4；
68.第一计数模块用于计算在单次清灰过程中，为解决堵转问题，主电机41反转的次数，其中n可以设定为2
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3次，当单次清灰过程结束时，第一计数模块自动清零；
69.l8、判断第二计数模块计数是否满m次，若是，则进入步骤l11，若否，则返回步骤l4；
70.第二计数模块用于计算在单次清灰过程中，为解决堵转问题，旋转电机28反转再正转的次数，其中m可以设定为2
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3次，当单次清灰过程结束时，第一计数模块自动清零；
71.l9、通过行程传感器判断导杆20是否下降至最低位，若是，表明单次，则进入步骤l10，若否，则返回步骤l4；
72.l10、旋转电机28反转，当芯杆31的转速t3为o时，旋转电机28停机，主电机41反转，待驱动板29上升至最高位时，主电机41停机，电动缸驱动活动隔板滑移，使得活动隔板上的通孔与固定隔板上的通孔错位设置，起到封闭效果；
73.l11、报警模块报警。
74.通过上述自动控制方法，可以实现定时自主清灰控制，提高换热效果，且清灰时，能够自主判断卡滞状态，且自行进行解决卡滞问题，自动化程度高，清灰效果好。
75.上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。