专利名称：多级气体换热除尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及除尘器领域，尤其是涉及一种多级气体换热除尘器。
背景技术：
目前，换热和除尘是两套各自独立的系统。换热器，也称热交换器，用于不同温度的流体之间进行换热的设备。一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。根据热量的传递方式把换热器分为间壁式、混合式和蓄热式等三大类。间壁式换热器在工业中应用最广。在实际使用中，间壁式换热器有很多种类，主要有夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、板式换热器、管壳式换热器、双管板换热器(P型换热器)
坐寸O除尘分为粗除尘和精除尘两个阶段。粗除尘主要采用降尘室，降低含尘烟气的流速，利用重力原理实现粗颗粒粉尘自然沉降，降低烟气中的含尘量。精除尘一般采用布袋除尘器、陶瓷多管除尘器、电除尘器等进行高效除尘，达到环保排放标准。目前没有一套完整的在换热的同时可以除尘的多级换热器。
发明内容
本发明的多级气体换热除尘器中的换热器属于管壳式换热器，管壳式换热器结构简单，换热效率高。本发明换热除尘器中的除尘器属于重力除尘器，重力除尘器也是粗除尘中普遍应用的一种除尘方式，构造简单，对粗颗粒灰尘沉降效果明显。本发明把换热和除尘有机地结合起来，在换热的同时实现粗除尘。各级换热除尘器的结构相似，每级换热除尘器分为三部分:上部为含尘热气体进风腔，中部为换热段，下部为出风除尘腔。本发明是通过如下技术方案实现的:含尘热烟气经高温烟气入口进入一级换热器，热烟气通过一级换热器进行热交换，需要加热的冷气体从一级冷气体入口进入一级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过一级热气体出口出来，经过到二级换热器，在二级换热器中进行热交换，需要加热的冷气体从二级冷气体入口进入二级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过二级热气体出口出来，此时高温含尘烟气在换热管内流动的过程中温度逐步下降，烟气流速急剧下降，而烟气中的大颗粒灰尘能保持一定的速度惯性，仍高速向下运动，最终落至收尘灰斗底部一部分的烟气的灰尘，通过收尘灰斗送达至卸灰装置，另一部分烟气中的小颗粒粉尘由于速度惯性弱，被烟气带走继续进行排尘，这部分烟气经过经过到三级换热器，在三级换热器中进行热交换，需要加热的冷气体从三级冷气体入口进入三级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过三级热气体出口出来，此时的热烟气的温度已经降低，不含杂质的低密度的低温烟气，从低温烟气出口排出，而另一部分灰尘通过通过收尘灰斗送达至卸灰装置，灰仓内的粉尘通过料位计在线检测，累积到一定灰量时系统给出排灰信号，直接装车外运。换热段内部为许多的垂直布置的细管，细管上端连接进风腔，下端连接出风除尘腔。含尘热烟气在细管内通过，细管外的空间充满换热气体，这种结构与常规的管式换热器刚好相反。热烟气在细管内的流动方向都是从上向下流动，根据热气体流量的不同，选择不同的管径，使热烟气在细管内的流动处于层流状态，热交换均匀进行，换热效率高，粉尘对管道的磨损小。换热气体从换热段的下部进入，上部出来，由于换热器内部细管密布，换热气体需要穿过许多细管之间的缝隙，行程长，气流处于紊流状态，气体分子与细管外壁碰撞磨擦次数增多，换热效率高。出风除尘腔为的底部为大灰仓，灰仓最高料位以上保证一定的空间，热烟气从细管进入出风除尘腔，当烟气离开细管进入除尘腔的瞬间，由于流通面积骤然增大，气体流速明显下降，而气体中的灰尘颗粒在速度惯性的作用下迅速降落至灰仓底部，实现气体与大颗粒烟尘的分离，达到粗除尘的目的。沉积在出风除尘腔下部灰斗内的粉尘达到一定容量后，可以定期同过下部的出灰装置放灰。即可以直接用无尘装车机装车，也可以通过风力输送管道将粗颗粒粉尘送到指定地点统一处理。本发明的优点在于:A)换热效率高。在本发明中的换热段中，含尘热烟气在细管内为层流状态，换热段温度分布均匀；换热气体在细管外的空腔内流动，呈紊流状态，换热效率高。B)对管道磨损小。在本发明中的换热段中，细管内的含尘热烟气流动为层流状态，粉尘对管道的磨损很小。细管外为洁净气体，虽然为紊流状态，对管道的影响不大。C)系统阻损小。本发明的气体换热除尘器为干法粗除尘，含尘热烟气逐步物理降温，不增加其他任何成分。随着大颗粒粉尘逐渐自行沉积，同时热烟气温度不断降低，管道内的热烟气体积减少，含尘量降低，再加上在管道内为层流状态，整个系统的阻损明显降低，对后面的除尘风机的性能要求有所降低。这一点对旧厂改造是非常重要的。D)占用场地小，布置灵活。本发明的多级气体换热除尘器由多个独立换热除尘器组成，可以根据场地任意组合布置。。E)除尘风机磨损小。除尘风机抽出的烟气已经达到环保标准，有效地降低粉尘对风机的磨损。F)除尘效率高。气体换热器在换热的时，既降低烟气温度，缩小烟气体积，又提供大空间，有效地降低烟气流速，起到重力除尘的作用，有利于粗颗粒粉尘的沉降，达到分级除尘的目的，明显减少下级精除尘的负荷。G)省电。本发明在运行过程中没有电消耗。由于使用本发明，后续的除尘器负荷可以减小，除尘风机可以降低功率，自然节电。H)有效利用烟气的热资源。本发明的多级气体换热器各自独立，每级可以采用不同的气体作为换热介质，相当于为企业提供了不同的预热气体，节省大量的能源。I)本发明的多级气体换热除尘系统设备简单，操作方便，维护、运行费用低。
结合下面的附图详细描述本发明所述的多级气体换热除尘系统。图1为单级气体换热除尘器示意图；图2为根据本发明的多级气体换热除尘系统配置图(以三级换热为例)。
具体实施例方式参照图1，图1为根据本发明的单级气体换热除尘系统配置图。其中，1-冷气体入口，2-热气体出口，3-支架，4-含尘热气体分配腔，5-含尘热气体入口，6-换热管，7-折流板，8-隔板，9-出风除尘腔，10-出风口，11-出灰设备，12-上管板，13-防磨管，14-下管板。含尘热烟气经热烟气入口 5进入含尘热气体分配腔4，热烟气在分配腔内经初步调整气流，均匀进入换热管6，支架3用来支撑整个的换热器，换热段内部为许多的垂直布置的细管，在换热管6中间设置有隔板8，在上端设置有上管板12，在下端设置下管板14，为增加耐磨性能，在换热管6内可设置防磨管13，热烟气通过换热管6热烟气和冷气体进行热交换，然后进入下面的出风除尘腔9，由出风口 10进入后部管道，需要加热的冷气体从冷气体入口 I进入换热器下部腔体内，通过换热管的热量被加热，经折流板7返入换热器上腔体，继续被换热管高温段加热，最终被加热的气体从热气体出口 2进入热气体管道，输送至用户端，高温含尘烟气在换热管内流动的过程中温度逐步下降，速度逐渐减缓，保持层流状态，这样，气体中的粉尘对换热管内壁的冲刷作用很小，换热管的内壁磨损量极小，大大地提高了换热管的使用寿命。降温后的烟气从换热管下端进入出风除尘腔9的瞬间，由于出风除尘腔9的空间足够大，烟气流速急剧下降，而烟气中的大颗粒灰尘能保持一定的速度惯性，仍高速向下运动，最终落至出风除尘腔9底部，随烟气的不停流动，出风除尘腔9底部的灰尘逐渐积累，到一定量时，由出灰设备11输出。烟气由出风口 10进入后部烟气管道，烟气中的小颗粒粉尘由于速度惯性弱，被烟气带走。因此，这种换热除尘器适合于大颗粒粉尘含量相对较高的高温烟气，烟气中的微小颗粒还需要后续的除尘设备处理。由于在此除去了烟气中的大颗粒粉尘，就可以大幅度减轻后续除尘器的负荷。由于烟气温度的降低，可以使后续除尘器的制作成本大幅度降低。根据不同的烟气温度及粉尘参数，可以进行多级换热器与多级除尘腔的组合，得到不同形式的多级换热除尘器结构。图2为根据本发明而生产的多级换热除尘器，由三级换热器和两级除尘器组成。其中，I’-高温烟气入口，2’- 一级换热器，3’- 一级热气体出口，4’ - 一级冷气体入口，5’ - 二级换热器，6’ - 二级热气体出口，7’ - 二级冷气体入口，8’ -烟气管道，9’ -收尘灰斗，10’ -卸灰装置，11’ -低温烟气出口，12’ -三级换热器，13’ -三级冷气体入口，14’ -三级热气体出口。含尘热烟气经高温烟气入口 I’进入一级换热器2’，热烟气通过一级换热器2’进行热交换，需要加热的冷气体从一级冷气体入口 4’进入一级换热器2’下部腔体内，热交换后的热烟气经过一级热气体出口 3’出来，经过到二级换热器5’，在二级换热器5’中进行热交换，需要加热的冷气体从二级冷气体入口 V进入二级换热器5’下部腔体内，热交换后的热烟气经过二级热气体出口 6’出来，此时高温含尘烟气在换热管内流动的过程中温度逐步下降，烟气流速急剧下降，而烟气中的大颗粒灰尘能保持一定的速度惯性，仍高速向下运动，最终落至收尘灰斗9’底部一部分的烟气的灰尘，通过收尘灰斗9’送达至卸灰装置10’，另一部分烟气中的小颗粒粉尘由于速度惯性弱，被烟气带走继续进行排尘，这部分烟气经过经过到三级换热器12’，在三级换热器12’中进行热交换，需要加热的冷气体从三级冷气体入口 13’进入三级换热器12’下部腔体内，热交换后的热烟气经过三级热气体出口 14’出来，此时的热烟气的温度已经降低，不含杂质的低密度的低温烟气，从低温烟气出口 11’排出，而另一部分灰尘通过通过收尘灰斗9’送达至卸灰装置10’。灰仓内的粉尘通过料位计在线检测，信号进入PLC系统，累积到一定灰量时系统给出排灰信号，可以直接装车外运，也可以通过风力输送管道送到指定地点统一处理。本发明的多级气体换热除尘器换热效率高，对设备磨损小，既充分利用了高温烟气的热资源，又完成大颗粒粉尘的沉降收集，提高除尘效率，符合国家节能减排的产业政策，是未来的发展方向。本发明投资少、设备简单、操作方便、维护及运行费用低。以上对本发明的系统配置进行了阐述，但是本发明所介绍的实施例于此并没有限制的意图，在不背离本发明主旨的范围内，本发明可有多种变化和修改。
权利要求
1.一种多级气体换热除尘器，包括有高温烟气入口，一级换热器，二级换热器，烟气管道，收尘灰斗，卸灰装置，三级换热器，其中含尘热烟气经高温烟气入口进入一级换热器，热烟气通过一级换热器进行热交换，需要加热的冷气体从一级冷气体入口进入一级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过一级热气体出口出来，经过到二级换热器，在二级换热器中进行热交换，需要加热的冷气体从二级冷气体入口进入二级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过二级热气体出口出来，此时高温含尘烟气在换热管内流动的过程中温度逐步下降，烟气流速急剧下降，而烟气中的大颗粒灰尘能保持一定的速度惯性，仍高速向下运动，最终落至收尘灰斗底部一部分的烟气的灰尘，通过收尘灰斗送达至卸灰装置，另一部分烟气中的小颗粒粉尘由于速度惯性弱，被烟气带走继续进行排尘，这部分烟气经过经过到三级换热器，在三级换热器中进行热交换，需要加热的冷气体从三级冷气体入口进入三级换热器下部腔体内，热交换后的热烟气经过三级热气体出口出来，此时的热烟气的温度已经降低，不含杂质的低密度的低温烟气，从低温烟气出口排出，而另一部分灰尘通过通过收尘灰斗送达至卸灰装置，灰仓内的粉尘通过料位计在线检测，累积到一定灰量时系统给出排灰信号，直接装车外运。
2.按权利要求1所述的多级气体换热除尘器，其中在换热管中间设置有隔板，在换热管上端设置有上管板，在换热管下端设置下管板。
3.按权利要求1所述的多级气体换热除尘器，其中为增加耐磨性能，在换热管内可设置防磨管。
4.按权利要求1所述的多级气体换热除尘器，其中换热管内部为许多的垂直布置的细管。
5.按权利要求1-4所述的多级气体换热除尘器，其中换热器形状可以是圆柱、椭圆柱、方形等。
6.按权利要求1-5所述的多级气体换热除尘器，其中前I 2级换热除尘器需采用合金材质，后面各级换热除尘器可以采用普通金属材质。
7.按权利要求1-6所述的多级气体换热除尘器，其中所述灰仓内的粉尘可通过风力输送管道送到指定地点统一处理。
全文摘要
本发明为多级气体换热除尘器，将换热和粗除尘有机地结合在一起，在换热的同时对含尘烟气实现粗除尘，本发明的换热器为管式换热器，含尘烟气在细管内通过，换热介质在外围粗管内流动，采用层流换热原理，换热效率非常高，对管道的磨损小，在换热器的下部设有大空间的灰仓，利用含尘热烟气流速变化实现粗颗粒灰尘的沉降，达到粗除尘的目的。本发明所采用的分级气体换热除尘系统结构简单、操作方便、占用空间小、投资少、不用水、省电，可以根据实际需要采用不同的气体介质进行换热，充分利用含尘烟气的高温热能。
文档编号F28F19/01GK103090717SQ20121020237
公开日2013年5月8日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者许广春 申请人:许广春