一种航天炉磨煤系统热能回收装置的制作方法

1.本发明涉及热能回收技术领域，具体公开了一种磨煤系统中高温气体热能回收装置。


背景技术：

2.气化炉粉煤干燥系统在运行时，将来自洗涤塔的合成气与空气在惰性气体发生器中进行燃烧，燃烧过程中生成的高温惰性气体进入磨煤机对煤粉进行干燥和输送，通过高温惰性气体作为流动介质携带着煤粉一同进入到粉煤袋式过滤器进行风粉分离后，而目前分离出的惰性气体大部分则是直接排放至大气中，导致惰性气体中的大量热能无法被充分回收利用。
3.现有的热能回收装置采用管式换热器将高温介质中的热能与循环水进行热交换，具体运行时是将高温气体通入换热器内部，同时向换热器内部的换热管中不间断的通入循环水，利用循环水来吸收高温气体中的热能，达到一定的热能回收效果。例如2020101887982的发明专利就公开了一种航天炉磨煤系统热能回收装置，包括循环风机、第一放空管、换热器、进水管、第二放空管，循环风机的进气口与磨煤系统连通；第一放空管的一端与循环风机的出气口连通；换热器的进气口与第一放空管的另一端连通；进水管向换热器内通入换热介质，进水管的一端与换热器的进水口连；第二放空管的一端与换热器的出气口连通，另一端通入大气。该航天炉磨煤系统热能回收装置就是通过不断向换热器中通入循环水，使其与进入换热器内的高温气体相接触达到热交换的效果，但是该类型的热能回收装置由于水体处于一直循环流动过程中，因此无法有效控制换热后的水体处于一个有效利用的最佳温度，往往需要对换热后的水体进行二次加热后才能够进行利用。另外，当高温气体经过粉煤袋式过滤器后虽然已经将绝大部分的粉尘杂质过滤去除，但是气体中仍会夹杂着少量的粉尘杂质，当气体与换热管相接触时其夹杂的水汽会液化，而粉尘杂质遇到液化水后则会附着在换热管的外壁上，长期运行后管道外壁上附着的杂质不仅影响了热交换的效果，还会对换热管的使用寿命造成影响。鉴于现有热能回收装置在对磨煤系统中高温气体进行热能回收时的不足，本发明提出了一种能够有效解决上述技术问题的磨煤系统中高温气体热能回收装置。


技术实现要素：

4.本发明旨在于提供了一种磨煤系统中高温气体热能回收装置，以解决现有管式换热器在对磨煤系统中高温气体进行热能回收时存在的不足。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种磨煤系统中高温气体热能回收装置，包括上下连通的换热箱和冷凝液收集箱，所述换热箱的下端设置有进气通道，上端设置有排气通道，所述换热箱的两对侧面上分别设置有冷水箱和热水箱，所述换热箱中固定设置有一端伸至热水箱中的换热管，所述冷水箱上连接有贴合式插入换热管中的内管，且内管朝向热水箱的端部设置有单向阀，所述
换热箱上设置有与冷水箱相连接的第一伸缩驱动件，且冷水箱在第一伸缩驱动件的作用下远离或靠近换热箱运动，所述热水箱中设置有将换热管端部开口进行堵塞的弹性密封组件。
6.本发明提供的磨煤系统中高温气体热能回收装置在运行过程中，通过第一伸缩驱动件将冷水箱朝远离换热箱的方向推动，在冷水箱移动的过程中内管也随之沿着换热管移动，此时由于换热管外端开口被弹性密封组件封堵起来，导致内部压强变小，此时内管端部的单向阀被打开使得冷水箱中的冷水能够进入到换热管中。在后续不断通入磨煤系统中高温气体的过程中，高温气体与换热管中的冷水进行热交换使其升温，整个热交换过程中换热管中的冷水不会循环流动，直至换热管中的冷水被加热至所需温度后，再反向将冷水箱朝靠近换热箱的方向移动，此时在内管不断的挤压作用下，弹性密封组件被迫打开，使得换热管中的热水进入到热水箱中进行利用。最后，重复上述动作能够通过不断注入的冷水与高温气体进行充分热交换，升温至所需温度的热水可直接送至相应地方进行热能的重复利用。
7.作为上述方案的进一步设置，所述换热箱中设置有沿换热管轴向移动的清理板，所述清理板上开设有将换热管外表面上杂质进行刮下的清理孔。
8.作为上述方案的进一步设置，所述换热箱上设置有第二伸缩驱动件，所述第二伸缩驱动件的活动端与清理板相连接。
9.作为上述方案的进一步设置，所述换热箱与清理板之间设置有导向限位机构，所述导向限位机构包括设置在换热箱顶壁的导向滑轨，所述清理板上设置有与导向滑轨相匹配的导轨滑块。
10.作为上述方案的进一步设置，所述冷凝液收集箱中设置有呈倾斜状的筛板，位于所述筛板下倾斜端的冷凝液收集箱上抽拉设置有杂质收集槽。
11.以上方案是基于磨煤系统中高温气体的杂质易附着在换热管外表面，导致换热效果下降、换热管易损坏的问题进行的改进设计。在整个磨煤系统中高温气体热能回收装置运行过程中，可间隔启动一次第二伸缩驱动件使得清理板在沿着换热管的轴线方向往复移动一个来回，并在清理板移动的过程中通过清理孔的作用将换热管外表面的杂质全部刮下，刮下的杂质落在筛板上设置固液分离，分离后的固体杂质可通过杂质收集槽进行收集和定期清理。
12.作为上述方案的具体设置，所述弹性密封组件包括与换热箱固定连接的固定筒，所述固定筒中通过弹性件连接有密封活塞，所述密封活塞上连接有伸出固定筒的连接杆，所述连接杆的端部设置有将换热管端部开口进行堵塞的封堵塞。
13.作为上述方案的进一步设置，所述冷水箱上设置有注水管，所述热水箱上连接有热水排放管。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：一、本发明提供的热能回收装置与传统管式换热器相比，能够集中对一部分冷水进行热交换使其升温，直至升温至所需温度后再进行排出利用，升温后的热水无需经过二次加热即可直接投入使用。
15.二、本热能回收装置在对换热装置进行设计时，通过内外贴合式的换热管、内管结构，在配合单向阀及弹性密封组件的作用能够定量、快速的向换热管中加入冷水和及时将
热水排出，整个换水过程中不存在任何时间停顿，使得高温气体中的热能被充分利用，其结构设计巧妙，对换热装置的热能回收效果提升较大。
16.三、本发明公开的热能回收装置还针对磨煤系统中高温气体的特性设计了对换热管进行定期清理的清理板，通过清理板沿换热管的轴向往复移动能够有效将其外表面附着的杂质刮下，能够有效保证换热管的换热效果和使用寿命。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的第一立体结构示意图；图2为本发明的第二立体结构示意图；图3为本发明中换热箱的内部平面结构示意图；图4为本发明中换热箱的内部立体结构示意图；图5为本发明中冷水箱、插入内管等立体结构示意图；图6为本发明实施例2的内部立体结构示意图；图7为本发明中清理板、第二伸缩驱动件等立体结构示意图；图8为本发明图3中a处的放大结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~6，并结合实施例来详细说明本技术。
21.实施例1实施例1公开了一种磨煤系统中高温气体热能回收装置，参考附图1和附图2，该高温气体热能回收装置的主体包括一个换热箱1、冷凝液收集箱2、冷水箱3和热水箱4。其中，将换热箱1固定安装在冷凝液收集箱2的上表面，并且两者上下连通设置，使得热交换过程中高温气体中的水汽冷凝液能够在重力作用下落入到冷凝液收集箱2中。在换热箱1的下端侧面上设置有进气通道101，在换热箱1的上端设置有排气通道102，使得磨煤系统中的高温气体由进气通道101进入到换热箱1中，然后再从排气通道102中排放。
22.冷水箱3和热水箱4分别设置在换热箱1的左右两侧面，并且两者左右对齐设置。在冷水箱3的上表面连接有注水管301，将注水管301与外界水源相连接可不断向冷水箱3中加注冷水。在热水箱4的下端连接有热水排放管401，通过管道与热水排放管401相连接能够将热交换后的热水及时输送。
23.参考附图3和附图4，在换热箱1中横向设置多个换热管103，并且换热管103的一端与换热箱1的左侧壁固定连接，另一端伸入热水箱4的内部设置。在热水箱4的右侧内壁设置有与每个换热管103相对齐的弹性密封组件5，该弹性密封组件5将对应换热管103的右端开口封堵设置。具体的弹性封堵组件5可参考附图8，其包括连接在热水箱4右侧壁上的固定筒501，固定筒501中通过弹簧502连接有密封活塞503，在密封活塞503上连接有伸出固定筒501的连接杆504，并在连接杆504的端部设置有对换热管101右端开口进行封堵的封堵塞505。
24.参考附图3和附图5，在冷水箱3的右侧面上连接有多个插入内管104，每个插入内管104与换热管103左右对齐设置，并且插入内管104插入对应的换热管103中设置，同时插入内管104的外壁与换热管103的内壁相贴合设置，使得插入内管104与换热管103之间不存在可以让水体流动的间隙。另外，还在每个插入内管104的右端均设置有单向阀105，通过单向阀105的设计使得插入内管104中的水只出不进。在换热箱1的左侧面设置有第一伸缩驱动件6，并将第一伸缩驱动件6与冷水箱3相连接，通过控制第一伸缩驱动件6的伸长或缩短能够实现整个冷水箱3及插入内管104进行左右移动。
25.本实施例1公开的磨煤系统中高温气体热能回收装置在使用时，先向冷水箱3中注入足量的冷水，然后控制第一伸缩驱动件6伸长，从而将整个冷水箱3及插入内管104同步向左推动，此时换热管103由于换热管103的右端被弹性密封组件5封堵起来，整个换热管103呈负压状态，导致插入内管104右端的单向阀105被打开，使得冷水箱3中的冷水被注入到换热管103中。
26.接着将磨煤系统中的高温气体从进气通道101送入换热箱1中，高温气体右下往上流动的过程中与换热管103中的冷水进行充分接触进行热交换，经过热交换后的气体则从排气通道102中排放出去。同时，高温气体中的水汽液化后会因重力作用下落并被冷凝液收集箱2进行收集。
27.当换热管103中的冷水被加热至所需温度后，再控制第一伸缩驱动件6回缩，此时冷水箱3及插入内管104同步向右移动，当插入内管104沿着换热管103向右移动时则会对换热管103中的热水进行挤压，在热水的作用将弹性密封组件5打开，此时热水全部落入到热水箱4中，通过热水排放管401及时送出即可。
28.最后，立刻马上控制第一伸缩驱动件6伸长，重复上述过程中将换热管103中注入新的冷水进行热交换即可。
29.实施例2实施例2公开了一种以实施例1为基础进行改进设计的磨煤系统中高温气体热能回收装置，其主要针对换热管外表面易附着杂质而结垢，导致换热管的热交换效果不佳伸至会导致换热管破碎的问题。
30.本实施例2与实施例1相同之处不做再次说明，其不同之处参考附图6和附图7，本实施例2在换热箱1中设置有可以左右水平移动的清理板7，清理板7上开设有与每个换热管103相对应的清理孔701，清理孔701的孔径率大于换热管103的外径设置，使得在清理板7左右水平移动的过程中，清理孔701能够将附着在换热管103表面上的杂质刮下。
31.具体设置时，在换热箱1的右侧面还设置有第二伸缩驱动件8，并将第二伸缩驱动件8的活动端伸至换热箱1中与清理板7相连接。同时还在换热箱1与清理板7之间设置有导
向限位机构，该导向限位机构包括设置在换热箱1顶壁上的导向滑轨702，然后在清理板7的上端设置有与导向滑轨702相匹配的导轨滑块703，使得在第二伸缩驱动件8及导向限位机构的作用下，整个清理板7能够稳定的进行左右水平移动。
32.另外，还在冷凝液收集箱2的内部设置有倾斜设置的筛板9，通过设置的筛板9能够对换热管103表面进行刮料清理过程中，对下料的杂质进行固液分离。同时还在筛板9下倾斜端一侧的冷凝液收集箱2上设置有可抽拉的杂质收集槽10，作业人员可定时将杂质收集槽10抽出进行清理即可。
33.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。