专利名称：烟气余热回收系统的制作方法
技术领域：
烟气余热回收系统技术领域[0001]本实用新型涉及余热回收领域，特别涉及一种能够提高烟道中烟气的能量回收 效率的烟气余热回收系统。
背景技术：
[0002]随着我国经济的发展以及环保要求的提高，越来越多的燃油燃气锅炉投入使 用。冶金行业、有色行业和机械加工行业的加热炉、热处理炉，其进入烟囱的烟气温度 通常在700°C以上，该烟气经过简单的处理之后，即排放到大气中，从而大量的热能随烟 气排放而白白浪费，据统计，现有的锅炉的热利用率通常只有20%-30%，而烟气带走 的热量通常达到30% -60%,甚至更多。国家新出台的节能政策和标准对节能提出了新 的要求。由于油气资源的日趋紧张以及用户的燃料费用大幅提高，提高锅炉的效率日趋 迫切。[0003]为了提高能源的利用效率，在现有的常规比例燃烧的加热炉的烟道中，通常其 中设置有空气换热器，以利用进入烟囱的烟气的温度通过所述空气换热器进行换热，但 是由于空气换热的局限性，利用空气换热器所带来的热交换效率仍然很低。且通过空气 换热器进行换热之后，烟道中经过换热之后的烟气的温度仍然达到350°C以上。而现有的 蓄热燃烧的加热炉烟气约有30%直接进入烟道由烟囱排掉，排出的烟气温度在700°C以 上。大部分热处理炉烟道内没有空气换热器，也没有煤气换热器。[0004]此外，针对350°C左右的烟气的能量的回收，现有的设备通常比较复杂，且难于 用于产生高温蒸汽，以用于通过涡轮机进行发电，因为该涡轮机适用于大型发电机组， 据资料介绍，最小功率在750kw以上且效率较低且对高温蒸汽的纯度以及压力要求极为 严格，而现有的350度左右的温度烟气是难于满足该要求。至今，对于温度在350°C左右 的烟道烟气通常采用直接排放的方式，极大地浪费了能量。实用新型内容[0005]本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决烟气余热回收 效率低、利用范围有限，特别是对非高温烟气(例如350-1000°C)的能量回收效率有限的 问题。[0006]为达到上述目的，本实用新型一方面提出一种烟气余热回收系统，包括烟 道；至少一个热回收装置，所述至少一个热回收装置设置在烟道内且通过其内的液体换 热工质与烟道内的烟气进行热交换；工质输送管网，所述工质输送管网与所述热回收装 置连通且将换热后的换热工质输出热回收装置；和与所述至少一个热回收装置相连接且 控制所述热回收装置内的液体换热工质的压力以使得换热后的烟气温度为140°C至220°C 的控制装置。[0007]根据本实用新型实施例的烟气余热回收系统，回收效率高、不会对环境造成二 次污染，特别是针对现有的350°C以上的排放的烟气，提供了良好的回收性能，提高了热利用率。[0008]根据本实用新型实施例的烟气余热回收系统，还可以具有如下附加技术特征[0009]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述烟道内设置有多 排并置的热回收装置。[0010]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述热回收装置形成 为余热锅炉。[0011]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述余热锅炉的热管 被形成为直管。[0012]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述热管横贯所述烟 道的截面。[0013]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述热管的一部分相 对于所述烟道方向以预定的角度设置。[0014]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，还进一步包括螺杆膨胀 机，所述螺杆膨胀机连接至所述工质输送管网的输出口，以进行发电。[0015]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，其中，所述螺杆膨胀机包 括并排设置的至少两个螺杆，所述螺杆可被工质推动做功，以进行发电。[0016]由于所述螺杆相对于彼此匹配，且可以利用气液混合体来做功，从而提供了一 种低成本发电的系统。此外，由于螺杆之间的相对转动，从而不会出现传统的汽轮机中 存在的结垢等问题，从而降低了整个系统的维护成本和工质的生产成本。[0017]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，还进一步包括向所述工质 输送管网输入额外的工作工质的外部工质接入点。[0018]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，还进一步包括将所述系统 内流动的工质部分或者全部排放至所述烟气余热回收系统的外部的工质外送接点。[0019]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，进一步包括空气换热器 或者煤气换热器，所述空气或者煤气换热器设置在烟道内，用于将烟气的温度降低至 350-550°C。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。[0020]
[0021]本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从
以下结合附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解，其中[0022]图1为本实用新型实施例的烟气余热回收系统的示意图。[0023]图2为本实用新型实施例中的螺杆膨胀机的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通 过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用 新型的限制。[0025]本实用新型主要在于提出了一种烟气余热回收系统100。所述烟气余热回收系统100包括烟道1;至少一个热回收装置2，所述至少一个热回收装置2设置在烟道1内 且通过其内的液体换热工质与烟道1内的烟气进行热交换；工质输送管网5，所述工质输 送管网5与所述热回收装置2连通且将换热后的换热工质输出热回收装置2 ；和与所述至 少一个热回收装置2相连接且控制所述热回收装置2内的液体换热工质的压力以使得换热 后的烟气温度为140°C至220°C的控制装置。所述控制装置可以形成为与热回收装置5 — 体形成的控制部分，或者形成为单独的控制部分。[0026]在烟道中，烟气的温度还受到硫腐蚀的限制，硫在烟气中以SOjP SO3W形式存 在，在烟气露点以下302和303会与烟气中的水蒸气结合成亚硫酸和硫酸腐蚀设备的金属 件。烟气的露点温度受燃料硫分、燃烧方式、燃烧强度、烟尘性质等影响，但只要将余 热回收后的烟气温度控制在140至220°C左右就能有效控制硫腐蚀。[0027]根据本实用新型实施例的烟气余热回收系统100，对烟气余热进行了进一步回 收，进一步提高了余热的回收效率，且不会对环境造成二次污染，特别是针对现有的烟 道1内、350°C以上排放的烟气，提供了良好的回收性能，提高了热利用率。[0028]根据本实用新型的一个实施例，所述烟气余热回收系统100进一步包括空气换 热器7，所述空气换热器7设置在烟道1内，用于将烟气的温度降低至350-550°C。需要 说明的是，所述烟道1中不仅可以设置空气换热器，也可以设置煤气换热器或者蒸汽过 热器，以用于将烟气的温度降低到所需的温度。此外，此部分热量直接用于加热炉、热 处理炉本身以提高其本身的热效率。[0029]如图1中所示，根据本实用新型一个实施例，所述烟道1内可以设置有多排并置 的热回收装置2，以进一步增强系统的换热效率和性能。例如水的液体换热工质可以从烟 道1外可以被循环供给至所述热回收装置2，从而提高整个系统的工质循环效率，并降低 整个系统的运行成本。[0030]根据本实用新型一个实施例，所述热回收装置2形成为余热锅炉。而根据本实 用新型一个优选实施例，所述热回收装置2形成为热管式余热锅炉。由于热管占用空间 少，烟气阻力损失小，可单根更换等优点，故而优选。此外，热管具有自动的温度开关 功能，能够准确的控制烟气温度，没有温差时，所述热管不发生传热，在有温差时，所 述热管自动地将烟气中的热与热管内的工质进行热交换。所述余热锅炉的热管被形成为 直管，从而尽可能地增大与烟道内烟气的接触面积，从而增加换热效率。根据本实用新 型的一个实施例，所述热管横贯所述烟道1的截面而设置。根据本实用新型的一个实施 例，所述热管的一部分相对于所述烟道的烟气流动方向以预定的角度设置。[0031]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统100，所述热管可以横贯所述烟 道的截面。例如水的换热工质通过所述热管与烟道1内的烟气进行换热，以变成升温之 后的气态、液态或者气液混合态工质。[0032]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统100，所述热管的一部分相对 于所述烟道的烟气流动方向以预定的角度设置，以使热管与烟道1内的烟气进行充分换 热。[0033]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统100，可以进一步包括螺杆 膨胀机4，所述螺杆膨胀机4连接至所述工质输送管网5的输出口，从而利用升温之后的 气态、液态或者气液混合态工质进行发电。[0034]所述螺杆膨胀机4可以包括第一螺杆41 ；与第一螺杆41并排的第二螺杆42， 所述第一螺杆41和第二螺杆42可被工质推动做功，以进行发电。需要说明的是，所述 螺杆膨胀机4可以包括至少两个螺杆，例如在工质流量大时，可以并排设置2个或以上螺 杆发电机组。[0035]所述第一螺杆41、第二螺杆42可以形成为彼此匹配的阴阳螺杆。由于所述螺杆 相对于彼此匹配，且可以利用气液混合体来做功，从而提供了一种低成本发电的系统。 此外，由于螺杆41、42之间的相对转动，从而不会出现传统的汽轮机中存在的结垢等问 题，从而降低了整个系统的维护成本。[0036]根据本实用新型一个实施例的烟气余热回收系统，还进一步包括向所述工质 输送管网5输入额外的工作工质的外部工质接入点3。据此，可以实现在余热锅炉所输 送的工作工质不足的情况下，额外地向所述系统中供给工作工质，从而保证螺杆膨胀机4 的正常运行。[0037]根据本实用新型另一个实施例，所述烟气余热回收系统100可以进一步包括 将所述系统100内流动的工质部分或全部排放至所述烟气余热回收系统的外部的工质外 送接点6，这通常在整个系统需要进行维护、检修等非常态的情况下进行。当外送接点 6的另一侧连接其它管网系统时，则通过外送接点6也可以将工质全部外送，此时发电装 置和相关的接入点则没有必要配置。[0038]根据本实用新型一个实施例，所述工质的压力可以设置为不大于2.45MRI，由 此可以保证所述烟道之外烟气的温度为140°C至220°C之间。[0039]流出烟道1之外的烟气的温度优选不小于140°C，这是因为在低于140°C的情况 下，烟气中的S会变成硫酸对烟道造成腐蚀，并提高维护成本。在烟道中，烟气的温度 还受到硫腐蚀的限制，硫在烟气中以SO2和SO3的形式存在，在烟气露点以下SO2和SO3 会与烟气中的水蒸气结合成亚硫酸和硫酸腐蚀设备的金属件。烟气的露点温度受燃料硫 分、燃烧方式、燃烧强度、烟尘性质等影响，但只要将余热回收后的烟气温度控制在140 至220°C左右就能有效控制硫腐蚀。[0040]在烟道1中并排设置有多个热回收装置2可以彼此相邻设置，也可以彼此分开设 置，以提高整个烟气的能量回收效率。所述热回收装置2中的液态工质在该装置中吸收 烟气的热量而变成具有一定温度压力的汽液混合物或蒸汽的工质，从热回收装置2出来 的工质有以下路径可以选择[0041]A)在本实用新型实施例的一个示例中，经过工质输送管网5送入发电装置4中 进行发电。而在另一个示例中，通过外部工质接入点3将外部工质接入发电装置4中， 在内部工质和外部工质的共同作用下进行发电；[0042]B)在本实用新型实施例的一个示例中，通过工质外送接点6将工质部分或全部 送入其他能源系统；未被外送的部分工质用于送螺杆膨胀机进行发电。[0043]C)在本实用新型实施例的一个示例中，当设备处于检修等非常态的情况下，通 过工质外送接点6将工质直接发散到大气中。[0044]烟气在通过热回收装置2后温度大幅降低，以600°C的烟气为例，根据本实用新 型烟气的排放温度可以控制在140°C左右，大约75%的热能被热回收装置2回收。140°C 左右的烟气可以采用机械排烟的方式进行排烟。由此可见，整个系统的热回收效率非常高。[0045]下面参照图2来描述螺杆膨胀机4的工作原理。[0046]如图2所示，升温之后的液态或者气液混合态工质先进入螺杆齿槽A，推动第 一、第二螺杆41、42这两个阴阳螺杆向相反方向转动，随着螺杆的转动，蒸汽降压降温 膨胀作功，最后从齿槽B排出，并可以循环系统，以提供给所述烟气余热回收系统100， 而升温之后的液态或者气液混合态工质所做的功率从第一、第二螺杆41、42中阳螺杆输 出，从而驱动工作机械来进行发电等。[0047]螺杆膨胀机的内效率最高可达70%，效率大于同容量的汽轮机内效率。而机器 尺寸越大，效率越高。螺杆膨胀机可直接利用饱和蒸汽、湿蒸汽甚至热水。其结构简 单，加工容易，在运行过程中，由于机内部件的相互扫刮作用而具有除锈自洁能力。该 结构的螺杆膨胀机具有效率高、成本低、不会发生喘振、对湿蒸汽有良好的适应能力、 能进行重负荷启动、轴封效果好、寿命长等特点。[0048]本实用新型实施例通过使用螺杆膨胀机，通过螺杆与螺杆、螺杆与机壳的相对 运动，限制了污垢的生长，未能除去的剩余污垢可起到减小间隙的作用，可降低泄漏损 失，能够进一步提高机组的效率，且即便在工作介质压力大幅变动时，内效率也几乎不 改变。本实用新型实施例通过应用螺杆膨胀机，可以回收汽轮机热力循环中无法利用的 余热能量，并能将其转换为电能，减少了烟气余热的损失，提高了经济性。[0049]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。权利要求1.一种烟气余热回收系统，其特征在于，包括烟道；至少一个热回收装置，所述至少一个热回收装置设置在烟道内且通过其内的液体换 热工质与烟道内的烟气进行热交换；工质输送管网，所述工质输送管网与所述热回收装置连通且将换热后的换热工质输 出热回收装置；和与所述至少一个热回收装置相连接且控制所述热回收装置内的液体换 热工质的压力以使得换热后的烟气温度为140°C至220°C的控制装置。
2.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟道内设置有多排并 置的热回收装置。
3.根据权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述热回收装置形成为余 热锅炉。
4.根据权利要求3所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述余热锅炉为热管式余 热锅炉，其中所述余热锅炉的热管被形成为直管。
5.根据权利要求4所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述热管横贯所述烟道的 截面而设置。
6.根据权利要求4所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述热管的一部分相对于 所述烟道的烟气流动方向以预定的角度设置。
7.根据权利要求2所述的烟气余热回收系统，其特征在于，进一步包括螺杆膨胀机，所述螺杆膨胀机连接至所述工质输送管网的输出口，以进行发电。
8.根据权利要求7所述的烟气余热回收系统，其特征在于，所述螺杆膨胀机包括并排设置的至少两个螺杆，所述螺杆可被工质推动做功，以进行发电。
9.根据权利要求7所述的烟气余热回收系统，其特征在于，进一步包括向所述工质输送管网输入额外的工作工质的外部工质接入点。
10.根据权利要求9所述的烟气余热回收系统，其特征在于，进一步包括将所述系统内流动的工质部分或全部排放至所述烟气余热回收系统的外部的工质外 送接点。
11.根据权利要求1所述的烟气余热回收系统，其特征在于，进一步包括将烟气的温度降低至350-550 V且设置在烟道内的空气换热器或者煤气换热器。
专利摘要本实用新型公开了一种烟气余热回收系统，包括烟道；至少一个热回收装置，所述至少一个热回收装置设置在烟道内且通过其内的液体换热工质与烟道内的烟气进行热交换；工质输送管网，所述工质输送管网与所述热回收装置连通且将换热后的换热工质输出热回收装置；和与所述至少一个热回收装置相连接且控制所述热回收装置内的液体换热工质的压力以使得换热后的烟气温度为140℃至220℃的控制装置。根据本实用新型的烟气余热回收系统，回收效率高、不会对环境造成二次污染。
文档编号F01C1/16GK201803597SQ20102023657
公开日2011年4月20日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者寇军 申请人:寇军