烟气余热回收系统的制作方法

本实用新型涉及一种烟气余热回收系统。

背景技术：

煤炭资源在使用过程中通常会对环境造成难以修复的破坏和污染，为了降低排放污染，国家对燃气锅炉的排烟标准有着严格的要求，其中对于烟气排放温度的严格控制是为了提高余热有效利用率。目前，我国对于回收利用的余热主要来自高温余热(500℃)和中温余热(200-500℃)，因为低端余热(200℃以下)含有热量较低，回收和利用的难度大，回收投入回报率低等问题，所以低端余热回收没有有效的回收利用。鉴于此，本发明申请人对烟气余热回收系统进行了改进。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种可以提高烟气低端余热回收效率的余热回收系统。

本实用新型提出了一种烟气余热回收系统，包括燃烧室、与该燃烧室的排烟口连通并竖直设置的第一排烟风管、用于回收所述燃烧室内的烟气所携带的热量的第一余热回收装置，其特征在于，包括与所述第一排烟风管相平行设置的第三排烟风管、连接所述第一排烟风管的顶端与该第三排烟风管的底端的第二排烟风管；还包括：

第二余热回收装置，用于回收流经所述第二排烟风管的烟气所携带的热量，具有设置在所述第二排烟风管中的第二换热器；

第三余热回收装置，用于回收流经所述第三排烟风管的烟气所携带的热量，具有设置在所述第三排烟风管顶端的第三换热器。

采用这种方案，烟气流经相连接依次设置的三段排烟风管时将依次顺序流经所述第一换热器、第二换热器、第三换热器，由于换热器内流通的介质(例如，水或其他冷媒)与烟气之间存在温度差，两者会进行热交换，则烟气中的热量会传递至换热器内所流通的温度较低的介质(水、冷媒)中。当烟气流经所述第一换热器和第二换热器时所发生的余热回收过程，主要回收烟气余热中的显热；当烟气流经所述第三换热器时所发生的余热回收过程，主要回收烟气余热中的潜热，如此，通过该余热回收系统既可以回收烟气中的显热也可以回收燃气中的潜热，进而能够有效回收烟气中的余热，有利于提高烟气余热的回收效率。

优选的，所述第一余热回收装置具有第一换热器，并且，所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器这三者在单位体积内所具有的有效换热面积逐渐增加。

采用这种方案，烟气流经所述第一换热器进行余热回收后，烟气温度会大幅度下降，烟气的温度越低余热回收的难度就越大，依次增加换热器的单位体积内所具有的有效换热面积，可以逐步提高换热器余热回收能力，进而将烟气所含的热量充分回收。

优选的，所述第一换热器、所述第二换热器、所述第三换热器这三者的换热管的排列密度逐渐增大。

采用这种方案，烟气流经所述第一换热器进行余热回收后，烟气温度会大幅度下降，烟气的温度越低余热回收的难度就越大，所述第二换热器的换热管排列密度比所述第一换热器换热管排列密度大，就能增加有效热交换面积，提高所述第二换热器的余热回收能力，流经所述第三换热器的烟气温度最低，所以所述第三换热器热管排列密度最大，有效换热面积也最大。这样设置不仅能充分回收烟气中的余热，还能根据不同的换热器配置不同的用户使用端设备，以满足使用端对温度多样化的需求。

优选的，所述第二排烟风管由靠近所述第一排烟风管的一侧至靠近所述第三排烟风管的一侧朝下倾斜。

采用这种方案，烟气在流经所述第二排烟风管时，由于自身具有较高温度，所以在水平运动的同时，也存在向上运动，倾斜设置所述第二排烟风管，使所述第二排烟风管由靠近所述第一排烟风管的一侧至靠近所述第三排烟风管的一侧朝下倾斜，烟气途径所述第二排烟风管流向所述第三排烟风管时，在竖直方向上存在对烟气的流动去路的阻挡，可以减缓烟气的流动速度，能够增加烟气与换热器的热交换时间，有利于提高所述第二余热回收装置的余热回收能力，进而提高烟气余热的回收效果。

优选的，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器均由板管式换热器、管壳式换热器、膨胀节换热器、螺旋板式换热器中的任意一种换热器来构成。

附图说明

图1为烟气余热回收系统的示意图。

具体实施方式

下面参照图1所示、以对燃气锅炉的烟气进行余热回收为例来对本发明所述的烟气余热回收系统进行具体的描述。

本实施方式中，所述烟气余热回收系统对应燃气锅炉配套设置，参照图1所示，燃气锅炉通常具有一燃烧室100、与该燃烧室100的出烟口连通且整体竖直设置的烟囱，在该烟囱的顶端通常开设有排烟口，本实施方式是在燃气锅炉的原有结构上增设了烟气余热回收系统，故需要将原先的烟囱的排烟口封闭，本实施方式中，在烟囱的中下部增设一个闸门130，利用该闸门130将烟囱的上部封闭，由位于该闸门130下方的烟囱部分构成本实施方式所述的竖直设置的第一排烟风管120。

参照图1所示，本实施方式所述的烟气余热回收系统还包括与前述第一排烟风管120的顶端连通、相对于竖直方向倾斜设置的第二排烟风管200，以及与该第二排烟风管200的相反于第一排烟风管120 所在侧的端部(即图1中的右端)连通的第三排烟风管300，其中，第三排烟风管300与第一排烟风管120相平行设置，第二排烟风管200 的一端与第一排烟风管120的顶端连通，其另一端与第三排烟风管 300的底端连通。

本发明的主要改进之处在于，本实施方式所述的烟气余热回收系统还包括用于回收燃烧室100内的烟气所携带的热量的第一余热回收装置、用于回收流经第二排烟风管200的烟气所携带的热量的第二余热回收装置、用于回收通过第三排烟风管300的烟气所携带的热量的第三余热回收装置。下面对这三个余热回收装置进行具体地描述。

第一余热回收装置与燃气锅炉的燃烧室100配套设置，该第一余热回收装置主要包括第一换热器110，该第一换热器110可由现有技术中的板管式换热器、翅片管式换热器、管壳式换热器、膨胀节换热器、螺旋板式换热器等中的任意一种来构成，本实施方式优选为翅片管式换热器。第一换热器110可采用使翅片管式换热器整体所形成的平面与烟气流动方向相垂直的方式安装在燃烧室100内，不难理解，第一换热器110也可采用使翅片管式换热器整体所形成的平面与烟气流动方向相倾斜的方式进行安装。第一换热器110通常具有进水口和出水口，该进水口与用户使用端设备(例如，供暖设备的暖气片等) 的第一回水管111连通，它的出水口与用户使用端设备的第一供水管 112连通。经由用户使用端设备的第一回水管111输送来的低温水在流经第一换热器110时与燃烧室100内的烟气进行热交换，低温水吸收烟气所携带的热量后变成高温水，该高温水通过第一供水管112供至用户使用端设备。

第二余热回收装置与第二排烟风管200配套设置，该第二余热回收装置主要包括第二换热器210，该第二换热器210的具体实现结构、在第二排烟风管200内的安装方式均与前述第一换热器110基本相同，故在此不做赘述。参照图1所示，第二换热器210的进水口与用户使用端设备(例如，供暖设备的暖气片等)的第二回水管212连通，它的出水口与用户使用端设备的第二供水管211连通。经由用户使用端设备的第二回水管212输送来的低温水在流经第二换热器210时与第二排烟风管200内流动的烟气进行热交换，低温水吸收烟气所携带的热量后变成高温水，该高温水通过第二供水管211供至用户使用端设备。

特别地，本实施方式中，第二排烟风管200采用不锈钢方板连接而成，该风管整体上从左至右向下倾斜，倾斜坡度≥3°。在第二排烟风管200的右端底部开设有供冷凝水排出的排水孔，通过将第二排烟风管200倾斜设置有利于冷凝水自左向右聚集，便于冷凝水排出；同时，还有助于减缓烟气在第二排烟风管200内的流速，使第二排烟风管200内的烟气与第二换热器210充分接触，有利于提高换热效果，进而提高余热回收效率。

本实施方式中，第三排烟风管300采用不锈钢方板连接而成，该第三排烟风管300竖直设置，在其顶端排烟口处安装有抽风风机330。第三余热回收装置与第三排烟风管300配套设置，该第三余热回收装置主要包括第三换热器310，该第三换热器310安装在第三排烟风管 300的中上部并位于抽风风机330下方。第三换热器310的具体实现结构、在第三排烟风管300内的安装方式均与前述第一换热器110基本相同，故在此不做赘述。参照图1所示，第三换热器310的进水口与水冷主机313(构成所述的用户使用端设备)的第三回水管311连通，它的出水口与水冷主机313的第三供水管312连通。经由水冷主机313的第三回水管311输送来的低温水或其他低温介质在流经第三换热器310时与第三排烟风管300内流动的烟气进行热交换，低温水或其他低温介质在吸收烟气所携带的热量后变成高温水或高温介质，该高温水或高温介质通过第三供水管312供至水冷主机313。

值得注意的是，上述三个换热器均可由现有技术中的板管式换热器、管壳式换热器、膨胀节换热器、螺旋板式换热器等任意一种换热器来构成，这三者的不同之处在于，这三个换热器的换热管在单位体积内的排列密度(或所形成的有效换热面积)由第一换热器至第三换热器依次增加，如此，可使第一至第三换热器的有效换热面积逐渐增加，能够保证烟气与换热器的换热面积，进而对烟气中的潜热进行有效回收。

另外，参照图1所示，本实施方式所述的烟气余热回收系统还包括有用以对换热过程中所产生的冷凝水进行排酸处理的除酸装置 340。在第二排烟风管200的右端底壁上开设有排水孔，还包括设置在该排水孔处排出冷凝水的排水管，除酸装置340设置在该排水管上，除酸装置340具有一用以检测冷凝水的酸碱度大小的酸度检测模块，当该酸度检测模块检测到冷凝水的pH值小于7时，控制系统将启动除酸装置340开启并对冷凝水进行除酸处理，冷凝水经过除酸处理后排放。

参照图1所示，在第三排烟风管300上还安装有位于第三换热器 310下方、连通第三排烟风管300与外部的混风阀门320，该混风阀门320为电动阀门，其控制模块与烟气余热回收系统的控制系统信号连接，可实现智能控制阀门的开度。在第三排烟风管300的排烟口处 (即前述抽风风机330所在处附近)还可安装有一个温度监控器，该温度监控器的控制模块亦与烟气余热回收系统的控制系统信号连接。当温度监控器检测的排烟口处的烟气高于既定温度时，烟气余热回收系统的控制系统将向混风阀门320发送控制指令使其启动，外部冷空气经由混风阀门320进入第三排烟风管300中，外部空气与第三排烟风管300内流通的烟气混合使烟气的温度降低，然后降温后的烟气再流经第三换热器310进行余热回收。

下面结合上述结构描述，参照图1所示，对烟气余热回收系统的工作原理进行简单地描述。

燃烧室100内产生的烟气温度通常在200℃以上，通过第一余热回收装置对燃烧室100内所产生的烟气进行第一次余热回收处理。具体地，经由第一回水管111输送来的低温水在流经第一换热器110时与燃烧室100内的烟气进行热交换，低温水吸收烟气所携带的热量后变成高温水，该高温水通过第一供水管112供至用户使用端设备；流经第一换热器110发生热交换后的烟气温度从200℃以上降到120℃ -180℃。前述余热回收过程主要回收烟气所携带的热量中显热。

烟气经由第一排烟风管120进入第二排烟风管200，通过第二换热器210对其进行第二次余热回收处理。具体地，经由第二回水管212 输送来的50℃的低温水在流经第二换热器210时与第二排烟风管200 内的烟气进行热交换，50℃的低温水吸收烟气所携带的热量后变成90 ℃的高温水，该90℃的高温水通过第二供水管211供至用户使用端设备；流经第二换热器210发生热交换后的烟气温度从120℃-180℃降到70℃。前述余热回收过程主要回收烟气所携带的热量中显热。

烟气经由第二排烟风管200进入第三排烟风管300，通过第三换热器310对其进行第三次余热回收处理。具体地，经由水冷主机313 的第三回水管311输送来的低温水或其他低温介质在流经第三换热器 310时与第三排烟风管300内流动的烟气进行热交换，低温水或其他低温介质在吸收烟气所携带的热量后变成55℃高温水或高温介质，该 55℃高温水或高温介质通过第三供水管312供至水冷主机313；流经第三换热器310发生热交换后的烟气温度从70℃降到25℃以下。前述余热回收过程主要回收烟气所携带的热量中潜热。

在上述第二次余热回收处理和第三次余热回收处理过程中，在热交换过程中会有冷凝水析出，冷凝水将分别沿倾斜设置的第二排烟风管200的内壁和第三排烟风管300汇集在第二排烟风管200和第三排烟风管300相连通处，经由开设在该处的排水孔汇集到除酸装置340 中，经过除酸装置340处理后排至环境中。

由上，采用本实用新型所述的烟气余热回收系统主要具有如下技术效果：

第一、燃烧室100内所产生的烟气依次流经第一换热器110、第二换热器210、第三换热器310并与换热器内流通的低温介质进行热交换，将原本高于200℃的烟气温度降至25℃以下，实现对烟气余热进行回收，由于第一至第三换热器的换热盘管的排列密度或其所形成的有效换热面积逐渐增加，使得不仅可以回收烟气中的显热，还可以回收烟气中的潜热，进而可以提高烟气余热的回收效率。同时，利用除酸装置340将具有酸性污染的冷凝水进行了无害化处理，使冷凝水符合国家排放标准后再排放。

第二、由于在烟气的流通路径上依次设置有三个换热器，经过三次的余热回收过程，可将不同温度梯度的余热分别回收，且第一换热器110、第二换热器210、第三换热器310都通过其进水口和出水口与不同的用户使用端连接，提高了余热的有效利用率。

第三、本烟气余热回收系统所用部件材料多为不锈钢，不锈钢使用性价比高，而且市场上价格较低，采购方便，成本低，进一步降低了所述烟气余热回收系统的制作成本和对烟气余热的回收难度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。