螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置，所述模块包括外壳，所述外壳顶部设置有冷水进口和热水出口、底部设置有排污口，所述模块还包括并排设置在外壳内部且分别与冷水进口和热水出口连接的两个换热单元，两个换热单元中的一个换热单元的顶部端口连接冷水进口，另一个换热单元的顶部端口连接热水出口，两个换热单元的底部端口分别连接在底部换热管束的两端。本发明的换热管束螺旋型布置，可在有限空间内增大单位体积换热面积；单根换热管外壁面设置有向外凸起的球冠状丁胞，有利于减缓受到烟气颗粒的磨损；采用模块化设计，可在线完成故障模块检修，提高设备利用率，保证机组安全稳定运行。
【专利说明】
螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种工业伴生废气余热利用领域，尤其涉及一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置。
【背景技术】
[0002]我国能源结构以煤为主，能源消费数量巨大，造成国内环境出现很严重的问题，特别是大气污染等。当前，治理雾霾和其它环境问题，需要能源结构快速调整。最近，我国政府出台了许多政策性文件，旨在力促全国范围的节能减排。
[0003]2013年9月，国务院印发的《大气污染防治行动计划》中明确提出，所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施，每小时20蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫；除循环流化床锅炉以外的燃煤机组均应安装脱硝设施，新型干法水泥窑要实施低氮燃烧技术改造并安装脱硝设施；燃煤锅炉和工业窑炉现有除尘设施要实施升级改造；力争到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上，优良天数逐年提高；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25 %、20 %、15 %左右，其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米左右。2014年初，国家能源局印发的《2014年能源工作指导意见》中明确指出，要着力降低煤炭消费比重，提高天然气和非化石能源比重；2014年，京津冀鲁分别削减原煤消费300万吨、200万吨、800万吨和400万吨；全国淘汰煤炭落后产能3000万吨，关停小火电机组200万千瓦；力争实现煤电脱硫比重接近100%，火电脱硝比重达到70%。2014年9月，国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》中明确提到，全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时；到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时；在执行更严格能效环保标准的前提下，到2020年，力争使煤炭占一次能源消费比重下降到62%以内，电煤占煤炭消费比重提高到60%以上。2014年9月，国家发展改革委印发的《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》中明确提出，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%?45%，非化石能源占一次能源消费的比重到15%左右，尤其要重点推进电力、钢铁、建材、有色、化工和石化等高能耗行业重大节能技术与装备研发，开展能源梯级综合利用技术研发。
[0004]我国在很长一段时间内，燃煤火力发电仍将占据我国发电领域的主导地位。据统计资料显示，截至2014年7月底，我国6000千瓦及以上电厂装机容量12.6亿千瓦，同比增长9.5%，其中，火电厂装机容量创新高，达8.81亿千瓦。火电机组提供了我国70%以上的社会用电量，为国民经济的快速可持续发展提供了有力保障。但同时，火电机组也消耗了全国约50 %的燃煤和20 %的工业水，排放出的SO2、啤和CO 2分别约占全国总量的45 %、50 %和 48%。
[0005]电站锅炉的排烟是丰富的低温余热资源。我国燃煤电站锅炉的设计排烟温度大多在120?140°C，实际运行排烟温度一般还要略高些，约高出20?50°C，而一部分燃用高硫煤和褐煤的电站锅炉排烟温度可达160°C，甚至更高。锅炉效率约为88%?94%。锅炉的各项热损失包括排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、锅炉散热损失等。其中，排烟热损失是锅炉热损失中最多的一项，占锅炉热损失的60%?70%，而排烟温度为影响排烟热损失的主要因素。排烟温度每增加10°C，排烟热损失约增加0.6%?1%，相应多耗煤1.2%?2.4%。因此，降低排烟温度是提高锅炉效率的关键。若能有效降低电站锅炉的排烟温度至70?90°C，锅炉效率将提高2?5个百分点，供电煤耗将下降
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[0006]为回收电站锅炉的排烟余热，可以在烟道上加装低温省煤器，其具体方案为:部分或全部凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热后再返回汽轮机低压加热器(以下简称低加)系统，从而提高机组效率。同时，由于进入脱硫塔的烟气温度下降，还可以节约脱硫工艺水的消耗量。低温省煤器与低加系统的连接形式包括串联和并联，前者指串于两级低加之间，但串联易出现因低温省煤器故障而造成停机事故；后者中低温省煤器和某级低加并联，不存在低温省煤器故障停机风险，该连接方式比较常用。至于低温省煤器的具体布置方式，根据其在烟气系统中的位置可分为除尘器前、吸风机前、吸风机后和除尘器前后二级布置等。
[0007]对于现有低温省煤器中的换热管而言，一般采用普通不锈钢金属管，有以下几点缺陷:1)由于换热管壁面温度远低于烟气酸露点，在低温管束壁面会产生酸露，造成低温腐蚀；2)受低温腐蚀限制，普通不锈钢金属管不能将烟气余热吸收过多，须保证烟气温度在酸露点以上，以致烟气余热不能深度回收；3)燃用燃煤等化石燃料的锅炉产生的烟气中含有一定量的烟尘，酸露与烟尘接触，结垢问题不可避免，且传统结构布置易出现死角区，即使采用蒸汽吹扫等措施也难消除。低温省煤器中的换热管还有一些是采用可以承受低温腐蚀的特种合金钢，但高昂的价格难以接受。亦有一些换热管采用金属管加防腐衬层技术，如烟气侧衬搪瓷、衬氟塑料、衬特氟龙涂料、喷涂二氧化硅或氧化铝等。但由于换热器本身前后温差较大，衬硬质材料的都难以避免发生衬层开裂，导致内部金属管局部腐蚀，最终影响设备的安全运行。
[0008]为提高低温省煤器的使用寿命，选用耐腐蚀材料是抗腐蚀的常用方法。而常用的抗腐蚀材料分为金属材料与非金属材料。金属材料，国内的低温省煤器多选用ND钢，而非金属材料，主要包括玻璃管、搪瓷管、氟塑料材质等。玻璃管虽防腐，性能好但易碎，不是理想材料；搪瓷管是较理想的抗腐蚀材料，但搪瓷管难加工，只能做成光管的型式，难以翅片化；氟塑料材质可有效解决烟气腐蚀问题，对烟气组分、壁温、酸露点无特殊要求，可以超低温运行，使用寿命长达15年。
[0009]除了电站锅炉的排烟余热之外，工业生产中还存在大量的间歇性余热源。比如钢铁工业制造流程中的烧结工序。就一般钢铁企业烧结厂而言，烧结机主烟道气余热约占烧结工序能耗的13%?23%，冷却机(环冷机、带冷机)热废气余热占烧结工序能耗的19%?35%。两种低品位气相余热回收主要有如下几个途径:将烧结矿冷却热废气直接用作烧结点火空气或预热助燃空气；或直接作为预热烧结混合料的预热热源；或利用余热锅炉为企业生产、生活提供蒸汽或热水；或通过锅炉与汽轮机组转换成电力。而烧结机主烟道气和冷却机热废气具有如下特点:热源品质整体较低；热废气温度波动大；热源的连续性难以保证等。
[0010]再者，水泥工业中排出的废气和其它行业废气相比，具有如下特点:1)废气的品味较低，工况波动很大。通常而言窑头废气温度在250?350°C之间，而窑尾的废气温度在320?400°C之间。窑头篦冷机的热惯性较小，对窑况变化非常敏感，废气参数波动较大，温度波动在100?150°C之间。但窑尾不同，窑尾系统热容量非常大，废气参数较稳定，热惯性较强，温度波动通常低于15°C，热差异在旧式篦冷机上表现更明显。2)废气中通常含有大量的粉尘，且粉尘浓度较高，有强烈的腐蚀性。窑头废气中粉尘浓度达到30?50g/Nm3，且粉尘有较强的腐蚀性；窑尾废气中粉尘浓度达到60?80g/Nm3，且粉尘很粘。
[0011]囿于传统回收技术与方法，钢铁及水泥等高耗能行业的低品位余热余能虽早有回收，但能量利用率较低，且未实现深度利用。
[0012]如前所述，以氟塑料为材质，可以制成换热器。氟塑料换热器一般采用小直径薄壁管来间接的提高传热面积和换热系数。美国杜邦公司曾用过最小外径2.5_，壁厚0.25mm的塑料管子，管心距4?6.4mm的管束来提高传热效率。国内制造的氟塑料换热器常采用的管束规格为外径6mm，壁厚0.5mm的管子，管心距8.5mm ;外径5mm，壁厚0.5mm,管心距
7.5mm ;外径3.6mm,壁厚0.7mm,管心距5.5mm。国外紧凑式的氟塑料换热器单位体积换热面积可达到650m2/m3，而国内的一般均在200m2/m3以下，甚至低到102m2/m3。由此可见，国内在氟塑料换热器的结构优化设计方面还有很大的提升空间。
[0013]中国专利CN102607299B (【公开日】为2012年7月25日)的发明专利《模块式氟塑料管烟气换热器》提供一种适用于火电厂锅炉排烟余热回收的换热器，换热模式为烟气与水间接换热。该换热器中的换热管采用氟塑料材质，能有效解决烟气换热器的腐蚀问题和结垢问题，实现了低温换热。而且，整套换热器采用模块化设计，易于安装，方便维修。
[0014]中国专利CN102607306B (【公开日】为2012年7月25日)的发明专利《新型烟气余热回收系统》提供一种适用于火电厂锅炉尾气余热回收的系统。该系统通过设置二次换热器，利用烟气直接加热冷媒水，冷媒水升温后作为热源再去加热最终被加热介质，如:电厂的高品质凝结水，一次风，热网水等。该系统有效避免了最终被加热介质的污染。
[0015]剖析上述两项专利技术后不难发现，虽用到氟塑料换热器，但由于氟塑料换热管设计成U型，在使用过程中，若U型管前段或后段磨损后，必须更换整根换热管，造成管材浪费，且塑料管表面不耐磨。
【发明内容】
[0016]本发明的目的在于，提供了一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置，解决了当前塑料换热器换热效率低、且塑料管壁面易磨损的技术问题，该装置结构简单，易于冲洗，便于安装与维修。
[0017]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0018]—种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，所述模块包括外壳1，所述外壳I顶部设置有冷水进口 3和热水出口 2、底部设置有排污口 5，所述模块还包括并排设置在外壳I内部且分别与冷水进口 3和热水出口 2连接的两个换热单元4 ；
[0019]两个换热单元4中的一个换热单元的顶部端口连接冷水进口 3，另一个换热单元的顶部端口连接热水出口 2，两个换热单元4的底部端口分别连接在底部换热管束6的两端;
[0020]所述的两个换热单元4中的任一个换热单元包括连接于该换热单元顶部端口和底部端口之间的中间换热管束7，以及支撑中间换热管束7的若干支撑柱8、若干支撑环9和若干支撑盘10，所述中间换热管束7沿换热单元轴向螺旋盘绕在换热单元中。
[0021]进一步地，所述任一支撑柱8包括支撑外柱8-1和支撑内柱8-2，所述任一支撑环9包括支撑外环9-1和支撑内环9-2 ;其中，支撑外柱8-1 —端连接于其所在换热单元的顶部端口，另一端连接于底部端口 ；支撑内柱8-2 —端与靠近其所在换热单元的顶部端口侧的第一个的支撑内环9-2连接，另一端与靠近底部端口侧的第一个的支撑内环9-2连接；所述支撑外柱8-1与支撑外环9-1连接构成换热单元的外骨架，所述支撑内柱8-2与支撑内环9-2连接构成换热单元的内骨架，外骨架与内骨架之间通过若干根支粱12连接，所述中间换热管束7沿换热单元轴向螺旋盘绕在由外骨架和内骨架构成的环形空间中。
[0022]进一步地，所述任一支撑盘10为换热管束顺排支撑盘或换热管束叉排支撑盘；所述任一支撑盘10盘面上开设有与所述的中间换热管束7排列方式相对应的换热管插孔13。
[0023]进一步地，所述两个换热单元4的顶部端口与冷水进口 3和热水出口 2之间、底部端口与底部换热管束6之间均采用可拆卸连接。优选地，所述可拆卸连接为螺栓连接。
[0024]优选地，所述底部换热管束6和中间换热管束7的管束中任一根换热管的管壁14夕卜侧设置有规则排列的向外凸起的若干个丁胞15。
[0025]进一步优选地，所述丁胞15为球冠状，且沿单根换热管横截面圆周方向等间隔排列。
[0026]本发明中，所述模块中的外壳I及两个换热单元4均采用氟塑料材质制成。
[0027]—种螺旋式工业伴生废气余热深度回收装置，所述装置包括并排设置在工业伴生废气通道11内径向的若干组上述模块，所述任一组模块中的冷水进口 3通过冷水支管16与冷水母管17相连通；所述任一组模块中的热水出口 2通过热水支管18与热水母管19相连通。
[0028]优选地，所述冷水支管16和热水支管18上均设置截止阀20。
[0029]本发明中，支撑柱8起到纵向支撑作用，其竖直放置且沿支撑环9水平圆周方向等间隔布置；支撑环9起到横向支撑作用，其水平放置且沿支撑柱8竖直方向等间隔布置；支撑盘10起到约束塑料换热管束的作用，其沿塑料换热管束螺旋盘绕方向等间隔布置。
[0030]本发明中所述的底部或中间换热管束由若干根换热管组成，换热管束可布置为顺排方式或叉排方式，且螺旋盘绕的螺距S需根据推算出的余热回收装置的整体换热面积确定。
[0031]本发明中支撑外柱8-1和支撑内柱8-2的数量需根据换热单元4的尺寸确定；所述的支撑环9包括支撑外环9-1和支撑内环9-2，其中，支撑外环9-1紧贴支撑外柱8-1布置，支撑内环9-2紧贴支撑内柱8-2布置，且支撑外环9-1直径0。2要大于支撑内环9-2直径Dm，但数值大小需根据塑料换热管束尺寸确定，支撑外环9-1和支撑内环9-2的数量需根据换热单元4的尺寸确定。
[0032]本发明所述的支撑盘10可布置为管束顺排时的支撑盘或管束叉排时的支撑盘，支撑盘10盘面开设有与所述的塑料换热管束排列方式对应的换热管插孔13，且换热管插孔13的横向间距Cl1和纵向间距d2的数值大小需根据推算出的余热回收装置的整体换热面积确定，而换热管插孔13的直径需根据单根塑料换热管尺寸确定。
[0033]本发明所述的单根换热管管壁14外侧设置有规则排列的向外凸起的若干个球冠状丁胞15，沿单根塑料换热管横截面圆周方向等间隔排列，丁胞15的总数量以及相关参数，包括投影直SD1、间距D2、半径r、高度h、夹角α等需根据单根塑料换热管的内径r。确定。
[0034]本发明与现有技术相比具有如下显著进步和积极效果:
[0035]I)换热管束螺旋型布置，可在有限空间内增大单位体积换热面积，且管束内水流旋转流动，可增大装置的整体换热系数；
[0036]2)单根换热管外壁面设置有向外凸起的若干个球冠状丁胞，有利于减缓受到烟气颗粒的磨损，延长塑料换热管束的使用寿命，节省成本；
[0037]3)两个换热单元构成一组换热模块的连接形式，若某个换热管束受损，更换其中一个换热单元即可，节省材料；
[0038]4)多组换热模块可构成换热模块组共同完成工业伴生废气余热回收，且每组换热模块可单独工作，彼此间互不影响，若某个模块出现破损或泄露，关闭该模块冷水支管及热水支管上的截止阀后，可在线进行更换，不影响机组的安全运行，提高设备利用率；
[0039]5)换热管束布置在由外骨架和内骨架构成的环形空间中，所有支撑内环内部可形成一定的柱状空间，可将高压水枪深入到柱状空间内部，由内向外进行环形喷射，可有效脱除塑料换热管束表面淤积的灰垢，且冲洗不留死角，节约耗水量。
【附图说明】
[0040]图1为本发明一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块的结构示意图；
[0041]图2为本发明模块内部的一个换热单元结构示意图；
[0042]图3为图2中A-A剖面示意图；
[0043]图4为本发明管束顺排支撑盘的横截面示意图；
[0044]图5为本发明管束叉排支撑盘的横截面示意图；
[0045]图6为本发明单根换热管结构示意图；
[0046]图7为图6中B-B剖面示意图；
[0047]图8为图6中I处区域放大示意图；
[0048]图9为设置有四组回收模块的本发明装置结构示意图。
[0049]附图标记:1为外壳；2为热水出口 ；3为冷水进口 ；4为换热单元；5为排污口 ；6为底部换热管束；7为中间换热管束；8为支撑柱；8-1为支撑外柱；8-2为支撑内柱；9为支撑环；9-1为支撑外环；9-2为支撑内环；10为支撑盘；11为工业伴生废气通道；12为支粱；13为换热管插孔；14为换热管管壁；15为丁胞；16为冷水支管；17为冷水母管；18为热水支管；19为热水母管；20为截止阀。
【具体实施方式】
[0050]现结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明:
[0051]实施例1
[0052]如图1所示，一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，所述模块包括外壳1，所述外壳I顶部设置有冷水进口 3和热水出口 2、底部设置有排污口 5，所述模块还包括并排设置在外壳I内部且分别与冷水进口 3和热水出口 2连接的两个换热单元4 ;
[0053]两个换热单元4中的一个换热单元的顶部端口连接冷水进口 3，另一个换热单元的顶部端口连接热水出口 2，两个换热单元4的底部端口分别连接在底部换热管束6的两端;
[0054]所述的两个换热单元4中的任一个换热单元包括连接于该换热单元顶部端口和底部端口之间的中间换热管束7，以及支撑中间换热管束7的若干支撑柱8、若干支撑环9和若干支撑盘10 ;
[0055]如图2和图3所示，所述任一支撑柱8包括支撑外柱8-1和支撑内柱8_2，所述任一支撑环9包括支撑外环9-1和支撑内环9-2 ;其中，支撑外柱8-1 —端连接于其所在换热单元的顶部端口，另一端连接于底部端口 ；支撑内柱8-2—端与靠近其所在换热单元的顶部端口侧的第一个的支撑内环9-2连接，另一端与靠近底部端口侧的第一个的支撑内环9-2连接；所述支撑外柱8-1与支撑外环9-1连接构成换热单元的外骨架，所述支撑内柱8-2与支撑内环9-2连接构成换热单元的内骨架，外骨架与内骨架之间通过若干根支粱12连接，所述中间换热管束7沿换热单元轴向螺旋盘绕在由外骨架和内骨架构成的环形空间中；
[0056]如图4和图5所示，所述任一支撑盘10为换热管束顺排支撑盘或换热管束叉排支撑盘；所述任一支撑盘10盘面上开设有与所述的中间换热管束7排列方式相对应的换热管插孔13。
[0057]所述两个换热单元4的顶部端口与冷水进口 3和热水出口 2之间、底部端口与底部换热管束6之间均采用螺栓可拆卸连接。
[0058]如图6、图7和图8所不，所述底部换热管束6和中间换热管束7的管束中任一根换热管的管壁14外侧设置有规则排列的向外凸起的若干个球冠状丁胞15。所述丁胞15沿单根换热管横截面圆周方向等间隔排列。
[0059]本发明中，所述模块中的外壳I及两个换热单元4均采用氟塑料材质制成。
[0060]本发明中，支撑柱8起到纵向支撑作用，其竖直放置且沿支撑环9水平圆周方向等间隔布置；支撑环9起到横向支撑作用，其水平放置且沿支撑柱8竖直方向等间隔布置；支撑盘10起到约束塑料换热管束的作用，其沿塑料换热管束螺旋盘绕方向等间隔布置。
[0061]本发明中所述的底部或中间换热管束由若干根换热管组成，换热管束可布置为顺排方式或叉排方式，且螺旋盘绕的螺距S需根据推算出的余热回收装置的整体换热面积确定。
[0062]本发明中支撑外柱8-1和支撑内柱8-2的数量需根据换热单元4的尺寸确定；所述的支撑环9包括支撑外环9-1和支撑内环9-2，其中，支撑外环9-1紧贴支撑外柱8-1布置，支撑内环9-2紧贴支撑内柱8-2布置，且支撑外环9-1直径0。2要大于支撑内环9-2直径Dm，但数值大小需根据塑料换热管束尺寸确定，支撑外环9-1和支撑内环9-2的数量需根据换热单元4的尺寸确定；
[0063]本发明所述的支撑盘10可布置为管束顺排时的支撑盘或管束叉排时的支撑盘，支撑盘10盘面开设有与所述的塑料换热管束排列方式对应的换热管插孔13，且换热管插孔13的横向间距Cl1和纵向间距d2的数值大小需根据推算出的余热回收装置的整体换热面积确定，而换热管插孔13的直径需根据单根塑料换热管尺寸确定。
[0064]本发明所述的单根换热管管壁14外侧设置有规则排列的向外凸起的若干个球冠状丁胞15，沿单根塑料换热管横截面圆周方向等间隔排列，丁胞15的总数量以及相关参数，包括投影直SD1、间距D2、半径r、高度h、夹角α等需根据单根塑料换热管的内径r。确定。
[0065]实施例2
[0066]如图9所示，一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收装置，所述装置包括并排设置在工业伴生废气通道11内径向的若干组上述模块，所述任一组模块中的冷水进口 3通过冷水支管16与冷水母管17可拆卸的相连通；所述任一组模块中的热水出口 2通过热水支管18与热水母管19可拆卸的相连通。
[0067]所述冷水支管16和热水支管18上均设置截止阀20。
[0068]设置在每组模块冷水支管16和热水支管18上的截止阀20可控制相应模块的运行。当装置的中间换热管束7发生泄漏时，可先同时关闭某个模块冷水支管16和热水支管18上的截止阀20，使其与其它运行中的模块隔离，通过观察判断是否该模块中的中间换热管束7泄漏。若未发生泄漏，开启该模块冷水支管16和热水支管18上的截止阀20，使之继续投入运行，然后转到下一模块进行查找。这样逐一进行排查，直至找到泄漏点为止，且保持发生泄漏的模块冷水支管16和热水支管18上的截止阀20处于关闭状态。之后，就可以只针对有故障的模块进行相应的维修工作，而其它正常的模块仍继续工作，以保证机组的安全稳定运行。
[0069]具体实施例中，本发明装置中外壳1、端口、中间换热管束7、支撑柱8、支撑环9、支撑盘10和支梁12，均采用氟塑料材质。
[0070]仅以2X220t/h的锅炉烟气余热回收为例，在锅炉尾部烟气通道中加装烟气余热回收装置，使之向厂外热用户提供热水。初始设计条件为:烟气流量490000Nm3/h，排烟温度130°C，冷水入口温度35°C，要求提供85°C热水，换热效率按90%计。采用普通金属管余热回收装置时，受低温腐蚀的限制，烟气温度一般只降低到100°C。而采用本发明装置时，烟气温度可降低到70°C，能够向热用户提供121.2t/h的热水，比采用普通金属管余热回收装置时多提供热水60.6t/h。若热水售价20元/t，电厂年利用小时数按5500小时计，则每年可比采用普通金属管余热回收装置多获利润666.6万元，经济效益显著。
[0071]余热回收装置采用Φ6Χ0.5mm的柔性氟塑料管作为换热管束，管心距8.5mm，管束总换热面积约1360m2，由四组换热模块构成换热模块组，每个换热模块有效高度Sm，包括两个换热单元，其塑料管束换热面积为340m2，总共800根，塑料管束螺旋盘绕时的螺距为
0.4m，盘绕20圈，投影直径为0.42m。该装置的整体换热系数约为130W/(m2.Κ)。对单根塑料换热管而言，投影直径0丨为0.1mm,间距D 2为0.5mm,半径r为0.058mm,高度h为0.2mm,夹角α为120°。
[0072]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，所述模块包括外壳(I)，所述外壳(I)顶部设置有冷水进口(3)和热水出口(2)、底部设置有排污口(5)，所述模块还包括并排设置在外壳(I)内部且分别与冷水进口(3)和热水出口(2)连接的两个换热单元(4)，其特征在于: 两个换热单元(4)中的一个换热单元的顶部端口连接冷水进口(3)，另一个换热单元的顶部端口连接热水出口(2)，两个换热单元(4)的底部端口分别连接在底部换热管束(6)的两端； 所述的两个换热单元(4)中的任一个换热单元包括连接于该换热单元顶部端口和底部端口之间的中间换热管束(7)，以及支撑中间换热管束(7)的若干支撑柱(8)、若干支撑环(9)和若干支撑盘(10)，所述中间换热管束(7)沿换热单元轴向螺旋盘绕在换热单元中。2.根据权利要求1所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述任一支撑柱(8)包括支撑外柱(8-1)和支撑内柱(8-2)，所述任一支撑环(9)包括支撑外环(9-1)和支撑内环(9-2);其中，支撑外柱(8-1) —端连接于其所在换热单元的顶部端口，另一端连接于底部端口 ；支撑内柱(8-2) —端与靠近其所在换热单元的顶部端口侧的第一个的支撑内环(9-2)连接，另一端与靠近底部端口侧的第一个的支撑内环(9-2)连接；所述支撑外柱(8-1)与支撑外环(9-1)连接构成换热单元的外骨架，所述支撑内柱(8-2)与支撑内环(9-2)连接构成换热单元的内骨架，外骨架与内骨架之间通过若干根支粱(12)连接，所述中间换热管束(7)沿换热单元轴向螺旋盘绕在由外骨架和内骨架构成的环形空间中。3.根据权利要求1所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述任一支撑盘(10)为换热管束顺排支撑盘或换热管束叉排支撑盘；所述任一支撑盘(10)盘面上开设有与所述的中间换热管束(7)排列方式相对应的换热管插孔(13)。4.根据权利要求1所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述两个换热单元(4)的顶部端口与冷水进口(3)和热水出口(2)之间、底部端口与底部换热管束(6)之间均采用可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述可拆卸连接为螺栓连接。6.根据权利要求1所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述底部换热管束(6)和中间换热管束(7)的管束中任一根换热管的管壁(14)外侧设置有规则排列的向外凸起的若干个丁胞(15)。7.根据权利要求6所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述丁胞(15)为球冠状，且沿单根换热管横截面圆周方向等间隔排列。8.根据权利要求1所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块，其特征在于:所述模块中的外壳(I)及两个换热单元(4)均采用氟塑料材质制成。9.一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收装置，其特征在于:所述装置包括并排设置在工业伴生废气通道(11)内径向的若干组权利要求1-8任一所述模块，所述任一组模块中的冷水进口(3)通过冷水支管(16)与冷水母管(17)相连通；所述任一组模块中的热水出口⑵通过热水支管(18)与热水母管(19)相连通。10.根据权利要求9所述的一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收装置，其特征在于: 所述冷水支管(16)和热水支管(18)上均设置截止阀(20)。
【文档编号】F28D7/02GK105890401SQ201510038879
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】黄云, 姚华, 郑新港, 王家安
【申请人】江苏鹏飞集团股份有限公司, 中国科学院过程工程研究所