一种用于烟气梯级取热的装置的制作方法

1.本实用新型涉及烟气处理技术领域，特别是涉及一种用于烟气梯级取热的装置。


背景技术：

2.火力发电一般指利用煤炭、石油、天然气等燃料燃烧产生的热能推动发电机发电。我国是以火力发电为主的国家，其生产的电能占我国总电能的60％～70％左右。但火力发电仅能把50％左右的热能转化为电能，大量的热能散失在汽轮机系统冷端排汽冷凝以及锅炉系统尾部排烟上。例如，现在常用的燃煤火电机组排烟温度一般维持在120℃～150℃，燃气蒸汽联合循环排烟温度一般为90℃左右。由于烟气的流量很大，可达数百万立方每小时，因此这一部分烟气余热也蕴藏了丰富的热量，直接排入大气既浪费能源也污染环境。如何从低温烟气中回收热量，并加以利用，对于节能减排具有重大意义。
3.经余热锅炉后烟气的主要成分为氮气、氧气、二氧化碳和水蒸汽，一般来说烟气降到露点温度以下时，可以释放其中的潜热部分，由于单位质量的烟气，潜热的释放量远大于显热，因此露点温度以下的烟气蕴含的热量更加可观。
4.目前烟气中的高温段热量由于品味较高，利用手段较广，但是由于露点温度以下的烟气温度太低，目前主要的利用手段是通过热泵提升这部分烟气热量的品质，再用于供暖。基于上述余热利用的思想，烟气中的热量需要分级取热，取出的热量分级利用，从而提高烟气热量的利用率。
5.此外，由于电厂锅炉尾部布置了很多设备，可利用空间有限，需要采用紧凑式换热器才能实现小空间内的高效取热，因此内部具有微通道结构的全焊接板式换热器在烟气余热利用领域具有广阔的应用前景。一般情况下，该种板式换热器设有一进口和一出口。低温工质从一进口进入，吸收烟气的热量后，从一出口流出，变成高温流体。基于上述原理，这种具有一进口和一出口的换热器只能制备出一种温度的流体。对于需要烟气梯级利用的场合，这种一进口和一出口的换热器很难满足要求。而如果采用两件独立的换热器则在烟气侧会有两个烟气进口和两个烟气出口，而根据伯努利方程，流体在进出口处的阻力损失是换热器整体流阻阻力损失的主要部分；此外两件独立换热器占用空间更大，不利于余热锅炉尾部换热器的安装。因此如何在降低烟气流动阻力的情况下，实现烟气的梯级取热，使得同一件换热器可以产出不同温度的高温水，进而提高烟气热量的利用率。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种用于烟气梯级取热的装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在一件换热器中设置多个进口和出口的方式，实现了对不同烟气温度段的取热，产生不同温度的高温工质。由此既可以将高温段的烟气热量取出，也可以将烟气中低温段的显热和潜热取出，且实现了被加热流体的分级利用。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种用于烟气梯级取热的装置，包括，
8.换热器壳体，所述换热器壳体顶端内壁固接有若干分隔板，所述换热器壳体顶端开设有至少一个进液部，所述换热器壳体顶端还开设有第一出口和第二出口，所述进液部与所述第一出口和所述第二出口连通；
9.烟气源，设置在所述换热器壳体的一侧，所述烟气源用于提供并驱动烟气运动。
10.优选的，所述进液部数量为一个，所述进液部为第一进口或第二进口，所述第一进口或所述第二进口与所述第一出口和所述第二出口连通。
11.优选的，所述换热器壳体顶端内壁固接有两所述分隔板，两所述分隔板与所述换热器壳体底端内壁之间设置有间隙，所述第一进口或所述第二进口位于两所述分隔板之间，所述第一出口位于所述第一进口或所述第二进口靠近所述烟气源的一侧，所述第二出口位于所述第一进口或所述第二进口远离所述烟气源的一侧，所述第一进口或所述第二进口出液端通过间隙与所述第一出口和所述第二出口连通。
12.优选的，所述换热器壳体顶端内壁固接有两所述分隔板，两所述分隔板与所述换热器壳体底端内壁之间设置有间隙，所述第二出口位于两所述分隔板之间，所述第一出口位于所述第二出口靠近所述烟气源的一侧，所述第一进口或所述第二进口位于所述第二出口远离所述烟气源的一侧，所述第一进口或所述第二进口出液端通过间隙与所述第一出口和所述第二出口连通。
13.优选的，所述进液部数量为两个，一所述进液部为第一进口或第二进口，另一所述进液部为第一进口或第二进口，一所述进液部的所述第一进口或所述第二进口与所述第一出口连通，另一所述进液部的所述第一进口或所述第二进口与所述第二出口连通。
14.优选的，所述换热器壳体内固接有一中间分隔板，所述中间分隔板将所述换热器壳体分为第一换热腔和第二换热腔，所述第一换热腔上开设有所述第一进口和所述第一出口，所述第二换热腔上开设有所述第二进口和所述第二出口，且所述第一进口和第二进口分别位于所述中间分隔板两侧；所述第一换热腔和第二换热腔内分别固接有分隔板，且所述分隔板底部分别与所述第一换热腔和第二换热腔底部间存在有间距。
15.本实用新型公开了以下技术效果：
16.1.在一件换热器上设置多个进口和多个出口，从而可实现对不同烟气温度段的取热，从而产生不同温度的高温工质，该种设置既可以将高温段的烟气热量取出，也可以将烟气中低温段的显热和潜热取出，从而实现了被加热流体的分级利用。
17.2.换热器吸收烟气中的余热后可以产生不同温度的工质供用户使用，例如60℃以上的高温部分用于直接给用户供暖。60℃以下的低温直接用于洗浴或者输入到热泵机组提升品位后，用于供暖。
18.3.换热器实现了一体化设计，相对于现有对烟气进行梯级利用时，所采用的两件独立换热器，本装置降低了烟气流动阻力。
19.4.由于换热器实现了一体化设计，因此其占空面积更小。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据
这些附图获得其他的附图。
21.图1为第一进口位于中间位置的结构示意图；
22.图2为第一进口位于一侧位置的结构示意图；
23.图3为第一换热腔与第二换热腔分隔状态的结构示意图；
24.其中，101-第一进口，102-第二进口，201-第一出口，202-第二出口，301-烟气源，4-换热器壳体，5-分隔板，601-第一换热腔，602-第二换热腔。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.参照图1-3，本实用新型公开一种用于烟气梯级取热的装置，包括，换热器壳体4，换热器壳体4顶端内壁固接有若干分隔板5，换热器壳体4顶端开设有至少一个进液部，换热器壳体4顶端还开设有第一出口201和第二出口202，进液部与第一出口201和第二出口202连通；烟气源301，设置在换热器壳体4的一侧，烟气源301用于提供并驱动烟气运动。
28.换热器壳体4为全焊接板式换热器，烟气源301是用于提供高温烟气，并可驱动烟气向换热器壳体4方向运动，而多个分隔板5配合，将换热器壳体4内分隔为不同区域，从而对进液部、第一出口201、第二出口202进行分隔，并由第一出口201流出第一工质，由第二出口202流出第二工质。
29.进一步的，低温介质优选但不限于软化水。
30.进一步优化方案，进液部数量为一个，进液部为第一进口101或第二进口102，第一进口101或第二进口102与第一出口201和第二出口202连通。进液部的数量为一个时，其中，进液部既可以是第一进口101，也可以是第二进口102。
31.实施例1，换热器壳体4顶端内壁固接有两分隔板5，两分隔板5与换热器壳体4底端内壁之间设置有间隙，第一进口101或第二进口102位于两分隔板5之间，第一出口201位于第一进口101或第二进口102靠近烟气源301的一侧，第二出口202位于第一进口101或第二进口102远离烟气源301的一侧，第一进口101或第二进口102出液端通过间隙与第一出口201和第二出口202连通。
32.当换热器壳体4顶端仅存在有第一进口101或第二进口102时，在换热器壳体4内部固接有两分隔板5，第一进口101或第二进口102位于两分隔板5之间，同时，两分隔板5与换热器壳体4底端内壁之间存在间隙，使得低温工质可由空隙进入第一出口201和第二出口202，该种设置中，分隔板5的存在可延长低温工质的运动距离，使得低温工质充分换热后由第一出口201或第二出口202流出。同时，由于第一出口201距离烟气源301距离较近，存在有第一出口201的换热器壳体4部分首先接触烟气，因此由第一出口201导出的第一工质首先换热，随后由第二出口202导出的第二工质进行换热。
33.实施例2，换热器壳体4顶端内壁固接有两分隔板5，两分隔板5与换热器壳体4底端
内壁之间设置有间隙，第二出口202位于两分隔板5之间，第一出口201位于第二出口202靠近烟气源301的一侧，第一进口101或第二进口102位于第二出口202远离烟气源301的一侧，第一进口101或第二进口102出液端通过间隙与第一出口201和第二出口202连通。
34.当换热器壳体4仅存在第一进口101或第二进口102时，第二出口202位于两分隔板5之间，低温工质由空隙进入第二出口202和第一出口201，同理，分隔板5的存在延长了低温工质的运动距离，使得低温工质可充分进行换热，同时，由于由第一出口201流出的第一工质预先吸收烟气内存在的潜热，使的第一工质温度上升，随后与高温烟气进行换热，进一步实现了温度上升，两种换热过程配合，可快速对第一工质进行升温。
35.进一步优化方案，进液部数量为两个，一进液部为第一进口101或第二进口102，另一进液部为第一进口101或第二进口102，一进液部的第一进口101或第二进口102与第一出口201连通，另一进液部的第一进口101或第二进口102与第二出口202连通。当进液部的数量设置为两个时，此时两进液部分别为第一进口101或第二进口102。
36.实施例3，换热器壳体4内固接有一中间分隔板，中间分隔板将换热器壳体4分为第一换热腔601和第二换热腔602，第一换热腔601上开设有第一进口101和第一出口201，第二换热腔602上开设有第二进口102和第二出口202，且第一进口101和第二进口102分别位于中间分隔板两侧；第一换热腔601和第二换热腔602内分别固接有分隔板5，且分隔板5底部分别与第一换热腔601和第二换热腔602底部间存在有间距。
37.位于中间的分隔板5将换热器壳体4内分隔为第一换热腔601和第二换热腔602，使得第一换热腔601和第二换热腔602互不干扰，该种设置可使得第一工质和第二工质相互不影响，并且可控的对第一工质和第二工质的输出量进行调节。
38.进一步的，位于中间的分隔板5表面固接有隔热层(图中未示出)，隔热层的存在可降低第一换热腔601内的第一工质对第二换热腔602内的第二工质的影响，防止第一工质与第二工质换热，导致第一工质和输出温度不满足使用需求。
39.进一步的，根据实际需要，可在第一换热腔601和第二换热腔602的基础上加设其他换热腔，其中，根据换热腔的数量变化，可流出不同温度梯度的流体，例如，换热腔设置有四组，即可产生四种不同温度的流体。
40.一种用于烟气梯级取热的方法，根据是上述装置：
41.s1、输送烟气：驱动烟气经过换热器外表面。烟气由驱动装置(图中未示出)向换热器方向输送，烟气经过换热器表面后，与换热器进行换热。
42.s2、输入低温工质：向换热器的至少一个进液部通入低温介质。向换热器上的至少一个进液部通入低温工质，低温工质在换热器内流动，并通过换热器表面与外部的烟气进行换热。
43.s3、输出第一工质和第二工质：低温工质与输送烟气换热后由第一出口201输出第一工质，由第二出口202输出第二工质。低温工质与烟气换热完毕后，由于第一出口201和第二出口202的位置不同，因此由第一出口201和第二出口202可输出不同温度的第一工质和第二工质。
44.其中，温度较高的第一工质可用于直接供暖，温度相对较低的第二工质可用于洗浴加热或者输入到热泵机组内提升品位后，继续用于供暖。
45.进一步的，第一出口201和第二出口202内均设置有风机(图中未示出)。由风机提
供动力，以使得换热完毕的第一工质和第二工质可顺利导出换热器。
46.实施例1，步骤s2-s3中，进液部为一个时，进液部为第一进口101或第二进口102，低温介质通过第一进口101或第二进口102通入换热器内，且第一进口101或第二进口102位于第一出口201与第二出口202之间，第一进口101或第二进口102出液端分别与第一出口201进液端和第二出口202进液端连通，第一出口201、第一进口101、第二出口202沿烟气运动方向依次设置。
47.如图1所示，低温工质由第一进口101进入到换热器内后，其流动方向分成两路，一路与烟气输送方向逆流流动，与烟气换热后由第一出口201流出，另一路与烟气输送方向顺流流动，与烟气换热后由第二出口202流出。由于与第一出口201流出的第一工质最先与烟气进行换热，因此从第一出口201流出的工质吸收烟气中高温段的热量，可以直接用于供暖。而烟气经过与第一工质换热后，其温度降低，随后与由第二出口202流出的第二工质进行换热，由第二出口202流出的第二工质吸收烟气中低温度的热量，且将烟气温度降低到露点温度以下。其中，第二工质可输出到热泵系统提升品位后再去供暖，或者用于洗浴。虽然从第二出口202流出的第二工质温度较低，但是，由于吸收了烟气中水蒸汽的潜热，其可以产生更多的热量，因此第二出口202的第二工质虽然温度相对较低，但是热量相较于第一出口201的第一工质热量更多。
48.实施例2，步骤s2-s3中，进液部为一个时，进液部为第一进口101或第二进口102，低温介质通过第一进口101或第二进口102通入换热器内，第二出口202位于第一出口201与第一进口101或第二进口102之间，第一进口101出液端分别与第一出口201进液端和第二出口202进液端连通，第一出口201、第二出口202、第一进口101沿烟气运动方向依次设置。
49.如图2所示，低温工质从第一进口101进入换热器，其同样分成两路，一路从第一出口201流出，一路从第二出口202流出。由于第一进口101、第一出口201、第二出口202的位置设置，使得由第一出口201排出的第一介质的工质流程更长，且第一介质可最先与烟气进行换热，因此第一介质能够更多的吸收热量，同时，第一介质可利用一部分烟气低温段的潜热，即低温介质首先吸收低温段的潜热，随后在吸收高温段热量，该种设置具有高度的热量利用率。而从第二出口202流出的第二工质只吸收了烟气中低温段的潜热和显热部分，第二工质温度相对较低，可用于热泵系统提升温度后用于供暖，或者直接提供给洗浴系统。
50.实施例3，步骤s2-s3中，进液部为两个时，一进液部为第一进口101或第二进口102，另一进液部为第一进口101或第二进口102,低温介质通过第一进口101或第二进口102通入换热器内，一进液部出液端与另一进液部出液端分隔，一进液部上的第一进口101或第二进口102出液端与第一出口201进液端连通，另一进液部上的第一进口101或第二进口102出液端与第二出口202连通，第一出口201、第一进口101、第二进口102、第二出口202沿烟气运动方向依次设置。
51.如图3所示，由于烟气向输送方向运动并换热，烟气温度逐渐降低，而针对烟气中的高温段部分，第一工质从第一进口101流入，第一工质从第一出口201流出，针对烟气中的低温段部分，第二工质从第二进口102流入，吸收烟气中的显热和潜热之后，从第二出口202流出。上述设置是为了对第一工质流量和第二工质流量进行单独控制，即可调节的，向第一进口101通入一定量的第一工质，箱第二进口102通入一定量的第二工质，进而便于对阶梯换热过程进行把控调节。
52.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。
53.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。