一种尾气余热回收系统的制作方法

1.本发明涉及热处理技术领域，具体而言，涉及一种尾气余热回收系统。


背景技术：

2.u型辐射管是一种常见的加热元件，回收燃气燃烧进行间接加热，以热辐射的型式把热量从辐射管表面扩散，提高炉膛内的温度，对产品进行加热。由于辐射管将燃烧产物同被加热工件间隔，燃烧产物不会对炉膛内高温气氛控制产生影响，炉膛内的温度波动稳定，便于控制和调节。因此回收u型辐射管加热是保护气氛热处理设备的可选加热元件，如连续炉(网带式、滚棒式和推盘式)、箱式多用炉等。
3.为提高燃烧效率，通常u型辐射管两端分别安装燃烧器和换热装置。各生产商使用换热器式样有差异，换热效率也不同，经过换热装置后排放的尾气温度在400-500℃。u型辐射管的燃烧系统，实际燃烧的效率最大约为65％，余下35％的热量通过尾气排到大气，导致热能浪费。
4.现有的方案是在尾气排放端的排烟管内或管外布置有水道，排烟管道内采用螺旋式水道，下端进水，上端出水或出蒸汽。排烟管道外采用水套夹层，同样也是下端进水，上端出水或出蒸汽。也有多个排烟管道热量汇集，回收盘管通水进行余热回收。这种方式通常需要采用盘管或水套夹层等型式进行换热，长期使用后，管路的内壁会生产水垢，从而降低换热效率，管路压力增大，管路产生破损，存在安全隐患，且不便于安全检查。


技术实现要素：

5.本发明的目的包括，例如，提供了一种尾气余热回收系统，其能够将燃烧尾气引出至换热槽进行换热，避免了管道内部水垢的影响，避免安全隐患，充分回收u型辐射管排放的余热，大大减少热量的排放，增加的能源的回收率，总的燃气能源利用率可由65％可提升到90％。
6.本发明的实施例可以这样实现：
7.第一方面，本发明提供一种尾气余热回收系统，包括：
8.集烟排放管道，用于连接炉内加热管并收集所述炉内加热管产生的燃烧尾气；
9.输送管道，所述输送管道与若干个所述集烟排放管道连接，用于传输所述燃烧尾气；
10.换热管，所述换热管的入口端与所述输送管道连接，用于接收所述燃烧尾气；
11.换热槽，所述换热槽内部装有换热流体，其中所述换热管设置在所述换热槽内，且所述换热管的外壁与所述换热流体接触，以使所述燃烧尾气与所述换热流体实现热交换；
12.输出管道，所述输出管道与换热管的出口端连接。
13.在可选的实施方式中，所述尾气余热回收系统还包括温控器，所述换热槽中设置有第一热电偶，所述第一热电偶用于检测所述换热流体的温度，所述输出管道上设置有动力风机，所述动力风机用于抽出所述换热管内的所述燃烧尾气，所述温控器同时与所述第
一热电偶和所述动力风机通信连接，用于依据所述换热流体的温度来启动所述动力风机。
14.在可选的实施方式中，所述输送管道上设置有第一风阀，且所述第一风阀与所述集烟排放管之间的所述输送管道上还设置有排气支管，所述排气支管上设置有第二风阀，所述第一风阀与所述第二风阀均与所述温控器通信连接，并在所述温控器的控制下择一开启。
15.在可选的实施方式中，所述换热管的外壁设置有若干个外换热片，所述外换热片朝向远离所述换热管中心的方向延伸。
16.在可选的实施方式中，所述换热管的内部设置有若干个内换热片，所述内换热片沿所述换热管的延伸方向设置。
17.在可选的实施方式中，所述换热管的入口端还设置有第一温度表，所述第一温度表用于检测所述换热管入口端的温度，所述换热管的出口端还设置有第二温度表，所述第二温度表用于检测所述换热管的出口端的温度。
18.在可选的实施方式中，所述换热管的入口端还设置有第二热电偶，所述第二热电偶伸入所述换热管，用于检测进入所述换热管的所述燃烧尾气的温度。
19.在可选的实施方式中，所述集烟排放管道包括集烟管和排烟管，所述集烟管用于连接所述炉内加热管，所述排烟管的一端与所述集烟管连接，另一端与所述输送管道连接。
20.在可选的实施方式中，所述集烟管内还设置有换热器，所述换热器用于局部伸入所述炉内加热管的出口侧，并用于与所述炉内加热管的入口侧连接，用于预热空气并将预热后的所述空气送入所述炉内加热管的入口侧。
21.在可选的实施方式中，所述换热器包括集流接头、内管、外管和换热件，所述外管设置在所述集流接头的底部，并与所述集流接头连通，所述内管穿过所述集流接头并伸入所述外管，所述换热件设置在所述外管上，用于预热所述外管和所述内管中的空气，所述集流接头上还设置有补气管道，所述补气管道用于与所述炉内加热管的入口侧连接。
22.本发明实施例的有益效果包括，例如：
23.本发明实施例提供的尾气余热回收系统，通过在炉内加热管的出口处连接集烟排放管道，并利用输送管道将若干个集烟排放管道中的燃烧尾气输送至换热管，而换热管设置在换热槽内，换热槽内装有换热流体，利用换热管能够实现燃烧尾气和换热流体之间的热交换，从而将燃烧尾气中的热量进行回收利用。相较于现有技术，本发明通过额外设置输送管道直接将燃烧尾气引出，并利用换热管直接与换热槽内的换热流体换热，从而实现了尾气的余热回收。并且这种方式避免了使用盘管或套管式管道，避免了管道内部水垢的影响，避免安全隐患，充分回收u型辐射管排放的余热，大大减少热量的排放，增加的能源的回收率，总的燃气能源利用率可由65％可提升到90％。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明第一实施例提供的尾气余热回收系统的结构示意图；
26.图2为本发明第一实施例提供的尾气余热回收系统的局部结构示意图；
27.图3为图2中换热管的内部结构示意图；
28.图4为图1中集烟排放管道与炉内加热管的连接结构示意图。
29.图标：100-尾气余热回收系统；110-集烟排放管道；111-集烟管；113-排烟管；120-输送管道；121-第一风阀；122-排气支管；123-第二风阀；130-换热管；131-外换热片；132-内换热片；133-第一温度表；134-第二温度表；135-第二热电偶；140-换热槽；141-换热流体；150-输出管道；151-动力风机；160-温控器；161-第一热电偶；170-换热器；171-集流接头；172-内管；173-外管；174-换热件；175-补气管道；200-炉内加热管；210-烧嘴。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
36.请参考图1至图4，本实施例提供了一种尾气余热回收系统100，能够将燃烧尾气引出至换热槽140进行换热，避免了管道内部水垢的影响，避免安全隐患，充分回收u型辐射管排放的余热，大大减少热量的排放，增加的能源的回收率，总的燃气能源利用率可由65％可提升到90％。
37.本实施例提供的尾气余热回收系统100，包括集烟排放管道110、输送管道120、换热管130、换热槽140和输出管道150，集烟排放管道110用于连接炉内加热管200并收集炉内加热管200产生的燃烧尾气；输送管道120与若干个集烟排放管道110连接，用于传输燃烧尾气；换热管130的入口端与输送管道120连接，用于接收燃烧尾气；换热槽140内部装有换热流体141，其中换热管130设置在换热槽140内，且换热管130的外壁与换热流体141接触，以使燃烧尾气与换热流体141实现热交换；输出管道150与换热管130的出口端连接。
38.在本实施例中，炉内加热管200为u型辐射管，其基本结构和燃烧原理及产生的技术效果和常规的u型辐射管类似，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考现有技术
中的u型辐射管。具体地，u型辐射管具有一进气端和出气端，进端设置有烧嘴210，空气和燃气一起进入烧嘴210，通过烧嘴210内置的点火电极打火，可燃气体和助燃气体燃烧，在热态气流的作用下沿着型辐射管千斤，加热后的气体将热量传递至u型辐射管，u型辐射管主要以热辐射的方式向炉膛内部进行热量传导。并且u型辐射管的末端布置有保温层，对炉膛内部进行隔热，减少热损失。
39.需要说明的是，本实施例通过在炉内加热管200的出口处连接集烟排放管道110，并利用输送管道120将若干个集烟排放管道110中的燃烧尾气输送至换热管130，而换热管130设置在换热槽140内，换热槽140内装有换热流体141，利用换热管130能够实现燃烧尾气和换热流体141之间的热交换，从而将燃烧尾气中的热量进行回收利用。本实施例通过额外设置输送管道120直接将燃烧尾气引出，并利用换热管130直接与换热槽140内的换热流体141换热，从而实现了尾气的余热回收。并且这种方式避免了使用盘管或套管式管道，避免了管道内部水垢的影响，避免安全隐患，充分回收u型辐射管排放的余热，大大减少热量的排放，增加的能源的回收率，总的燃气能源利用率可由65％可提升到90％。
40.值得注意的是，本实施例中的换热槽140，可以是生产线内的清洗机槽体或供暖系统中的水槽，换热流体141可以是水，通过这种设置，能够进一步减少生车间在冬季专门用于保暖的能源消耗，提高环境温度，改善生产环境。
41.进一步地，尾气余热回收系统100还包括温控器160，换热槽140中设置有第一热电偶161，第一热电偶161用于检测换热流体141的温度，输出管道150上设置有动力风机151，动力风机151用于抽出换热管130内的燃烧尾气，温控器160同时与第一热电偶161和动力风机151通信连接，用于依据换热流体141的温度来启动动力风机151。具体地，通过设置温控器160，能够起到温度控制的作用，利用第一热电偶161实时反馈换水槽中的换热流体141的温度，当换热流体141温度过低时，则可以通过温控器160发出信号，启动动力风机151，抽吸气体，从而将燃烧尾气抽入换热管130内进行热交换。最终输出管道150与外部连通，例如可以将换热后的尾气排放至厂房外。而当换热槽140内的温度达到要求后，则可以通过温控器160关闭动力风机151。
42.需要说明的是，本实施例中动力风机151的风量可调，从而能够调整传热管的抽吸效果。
43.在本实施例中，输送管道120上设置有第一风阀121，且第一风阀121与集烟排放管之间的输送管道120上还设置有排气支管122，排气支管122上设置有第二风阀123，第一风阀121与第二风阀123均与温控器160通信连接，并在温控器160的控制下择一开启。具体地，当换热槽140内的换热流体141达到预设温度后，可以通过温控器160停止动力风机151，并关闭第一风阀121，此时燃烧尾气则可以直接通过第二风阀123排出。
44.在本实施例中，换热管130的外壁设置有若干个外换热片131，外换热片131朝向远离换热管130中心的方向延伸。具体地，每个外换热片131均垂直于换热管130的延伸方向，能够增大换热管130与换热流体141的接触面积，从而提升换热效果。
45.在本实施例中，换热管130的内部设置有若干个内换热片132，内换热片132沿换热管130的延伸方向设置。具体地，内换热片132可以间隔设置，从而流出足够的气体流动空间，并且，内换热片132能够增大换热管130与燃烧尾气的接触面积，从而提升换热效果。
46.需要说明的是，本实施例中外换热片131和内换热片132均为导热性能良好的材料
制成，例如铜片。
47.在本实施例中，换热管130的入口端还设置有第一温度表133，第一温度表133用于检测换热管130入口端的温度，换热管130的出口端还设置有第二温度表134，第二温度表134用于检测换热管130的出口端的温度。温控器160可以同时与第一温度表133和第二温度表134通信连接，并具有显示器，能够实时显示温度信息。
48.在本实施例中，换热管130的入口端还设置有第二热电偶135，第二热电偶135伸入换热管130，用于检测进入换热管130的燃烧尾气的温度。具体地，第二热电偶135能够与温控器160通信连接，从而能够实时记录进入换热管130前热空气的温度。
49.在本实施例中，集烟排放管道110包括集烟管111和排烟管113，集烟管111用于连接炉内加热管200，排烟管113的一端与集烟管111连接，另一端与输送管道120连接。本实施例中输送管道120可以同时与多个排烟管113连接，从而实现多处尾气的收集。
50.在本实施例中，集烟管111内还设置有换热器170，换热器170用于局部伸入炉内加热管200的出口侧，并用于与炉内加热管200的入口侧连接，用于预热空气并将预热后的空气送入炉内加热管200的入口侧。通过将空气预热后加入炉内加热管200，能够进一步提升燃烧效率。
51.在本实施例中，换热器包括集流接头171、内管172、外管173和换热件174，集流接头171连接于集烟管111，外管173设置在集流接头171的底部，并与集流接头171连通，且外管173容置在集烟管111内，内管172穿过集流接头171并伸入外管173，换热件174设置在外管173上，用于预热外管173和内管172中的空气，集流接头171上还设置有补气管道175，补气管道175用于与炉内加热管200的入口侧连接。具体地，内管172的两端均设置有开口，而外管173仅仅在顶端设置有开口，开口与集流接头171的内部相连通，内管172的顶端延伸至外部，能够将外部的冷空气通过内管172输入外管173，在内管172和外管173流动过程中实现预热，预热后的热空气则跟随补气管道175进入烧嘴210实现助燃。
52.需要说的是，本实施例中的换热件174可以是导热性能良好的材料制成，设置在外管173的内外侧，能够将燃烧尾气中的热量部分传递至外管173和内管172，从而实现对冷空气的预热，进一步提升了燃烧尾气的能源利用率。
53.本实施例提供的尾气余热回收系统100，其工作原理和工作步骤流程说明如下：
54.冷空气通过管道进入换热器170，在换热器170内部进行预热，预热后的空气通过补气管道175和燃气一起进入烧嘴210，通过烧嘴210内置的点火电极打火，可燃气体和助燃气体燃烧，在热态气流作用下沿着u型辐射管前进。加热后的气体，将热量传导至u型辐射管，u型辐射管主要以热辐射的型式向炉膛内部进行热量传导。u型辐射管的末端布置有保温层，对炉膛内部隔热，减少热损失。热态气流经过换热器170，温度下降，继续向前进入集烟管111，然后进入排烟管113，最后由输送管道120进行收集。
55.其中，多个u型辐射管末端的排烟管113可通过输送管道120进行汇总。
56.换热槽140内的第一热电偶161实时反馈换热槽140内换热流体141的温度，温度低了，温控器160发出信号，动力风机151开始动作，进行吸风，动力风机151通过输出管道150连接着换热管130的一端，换热器170浸没于换热流体141内。换热管130端口的另外一端连接着烟气余热的输送管道120，同时管路中第一风阀121位于打开状态，最终换热后的空气从动力风机151的排风端排出，需管道接至厂房外。
57.换热槽140内的第一热电偶161如反馈换热流体141的温度达到设定的温度，温控器160发出信号，动力风机151关闭，管路中第一风阀121关闭，第二风阀123打开，燃烧尾气直接排放厂房外。
58.综上所述，本实施例提供的一种尾气余热回收系统100，通过在炉内加热管200的出口处连接集烟排放管道110，并利用输送管道120将若干个集烟排放管道110中的燃烧尾气输送至换热管130，而换热管130设置在换热槽140内，换热槽140内装有换热流体141，利用换热管130能够实现燃烧尾气和换热流体141之间的热交换，从而将燃烧尾气中的热量进行回收利用。相较于现有技术，本实施例通过额外设置输送管道120直接将燃烧尾气引出，并利用换热管130直接与换热槽140内的换热流体141换热，从而实现了尾气的余热回收。并且这种方式避免了使用盘管或套管式管道，避免了管道内部水垢的影响，避免安全隐患，充分回收u型辐射管排放的余热，大大减少热量的排放，增加的能源的回收率，总的燃气能源利用率可由65％可提升到90％。
59.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。