煙氣淨化與餘熱回收裝置的製作方法

2023-12-12 12:18:22

本實用新型涉及一種煙氣淨化與餘熱回收裝置。

背景技術：

目前，工業企業對於高溫含塵煙氣的處理利用，既需要對其進行餘熱回收，又需要對其進行除塵處理，傳統方法為單獨對煙氣餘熱進行回收或除塵處理。

先進行餘熱回收後除塵處理，導致煙氣阻塞熱交換器的通道，同時黏附在熱交換器換熱面上的煙塵，增大換熱面熱阻，降低熱交換效率。此外，黏附在熱交換器換熱面上的煙塵，對熱交換器的內表面也會有腐蝕作用。

先進行除塵處理後餘熱回收，導致煙氣的溫度降低，造成煙氣的餘熱損失。並且，高溫煙氣的黏度大於低溫煙氣的黏度，煙氣在分離器內的阻力增大，需消耗更多的動力，造成能源的浪費。

基於此背景，我們提出一種煙氣淨化與餘熱回收裝置，該裝置可同時實現高溫含塵煙氣的淨化和餘熱回收。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是為了克服現有技術中的高溫含塵煙氣的餘熱回收或除塵處理需單獨進行的缺陷，而提供一種煙氣淨化與餘熱回收裝置。

本實用新型通過以下技術方案解決上述技術問題：

本實用新型提供了一種煙氣淨化與餘熱回收裝置，它包括灰鬥、煙氣進入通道、煙氣排出通道和熱源通道，煙氣進入通道為繞煙氣排出通道設置的至少一個筒形管道，筒形管道與煙氣排出通道同軸設置，熱源通道與煙氣進入通道、煙氣排出通道相貼合併熱交換，灰鬥位於煙氣進入通道、煙氣排出通道的下方，煙氣進入通道與煙氣進口、灰鬥相連通，煙氣排出通道與煙氣出口、灰鬥相連通，熱源通道的兩端分別設有熱源進口和熱源出口。

該煙氣淨化與餘熱回收裝置，在煙氣除塵處理的過程中也完成了餘熱回收，減少了熱量損失，急速冷卻煙氣從而保護了後續裝置，同時減少了後續裝置的粘結，提高了後續裝置的換熱效率。

較佳地，熱源進口、熱源出口均設置於熱源通道的上方，煙氣進口位於煙氣進入通道的上方，煙氣出口位於煙氣排出通道的上方。上述設置，保證了換熱介質與煙氣充分熱交換，保證了煙氣充分除塵。

較佳地，灰鬥的最下方設有出灰口。落入灰鬥內的煙塵顆粒通過出灰口從灰鬥內掉出。

較佳地，煙氣進入通道分為煙氣進入內層、煙氣進入外層，煙氣進入內層、煙氣進入外層均與煙氣進口、灰鬥相連通。煙氣進入通道分為多層，可以在控制裝置整體體積的情況下，增加煙氣進入通道的整體長度，使煙氣除塵的效果更好。

更佳地，煙氣進口內設有導流葉片，導流葉片將煙氣進口分成兩部分並分別與煙氣進入內層、煙氣進入外層相連通。通過導流葉片的分配，保證煙氣進入內層、煙氣進入外層的煙氣流量相同。

更佳地，熱源通道分為相連通的熱源進入層和熱源排出層，熱源進口設置於熱源進入層上，熱源出口設置於熱源排出層上；熱源進入層夾在煙氣進入內層、煙氣進入外層之間，熱源排出層夾在煙氣進入內層、煙氣排出通道之間。更較佳地，煙氣進入外層、熱源進入層、煙氣進入內層、熱源排出層為從外至內依次嵌套的筒形管道，煙氣排出通道位於熱源排出層中間。煙氣流過的通道與換熱介質流過的通道相互輪流設置，使煙氣與換熱介質最大限度地充分熱交換。

較佳地，熱源通道分為相連通的熱源進入層和熱源排出層，熱源進口設置於熱源進入層上，熱源出口設置於熱源排出層上，熱源進入層、熱源排出層均為筒形管道。

更佳地，熱源進入層或熱源排出層內設有繞周向盤旋的螺旋導流片。換熱介質沿該螺旋導流片盤旋向下或者向上，使換熱介質在熱源進入層或熱源排出層內環繞流動，使換熱介質能與煙氣充分換熱，提高換熱效率，增強餘熱回收的效果。一種更較佳的技術方案，螺旋導流片的傾斜角度為10～20度，該傾斜角度是使換熱介質良好流動的最優的角度範圍。另一種更較佳的技術方案，螺旋導流片沿延伸方向每300～500mm斷開10mm。換熱介質沿螺旋導流片的延伸方向流動的同時，還會從斷開處直接流動至下一層。

更佳地，熱源進入層或熱源排出層沿徑向的寬度為20～32mm。該寬度範圍是換熱介質良好流動的最優的範圍。

更佳地，熱源進入層、熱源排出層的下端面通過多個U型管相互連通。熱源進入層內的換熱介質通過U型管流動至熱源排出層內。

較佳地，熱源通道內的換熱介質為導熱油或者水。導熱油具有抗熱裂化和化學氧化的性能，傳熱效率好，散熱快，熱穩定性很好，可以獲得很高的操作溫度，可以大大降低操作壓力和安全要求，提高了系統和設備的可靠性。而水作為換熱介質，易獲得，易更換，更加環保，且成本低，需注意的是，當使用水作為換熱介質時，該煙氣淨化與餘熱回收裝置處於帶壓工作狀態，屬於壓力容器，具有一定的危險性，應做好安全措施。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。

本實用新型的積極進步效果在於：

該煙氣淨化與餘熱回收裝置，對高溫煙氣進行除塵的同時，還能回收煙氣餘熱，迅速降低煙氣溫度，保護了後續裝置，避免了裝置高溫破壞及高塵堵塞的問題，實現了高溫含塵煙氣的淨化和餘熱回收的同時進行，在達到環保效果的同時，提高了經濟效益與社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型煙氣淨化與餘熱回收裝置的結構示意圖。

圖2為圖1所示的煙氣淨化與餘熱回收裝置的煙氣進口、熱源進口、熱源出口的結構示意圖。

圖3為圖1所示的煙氣淨化與餘熱回收裝置的熱源進入層、熱源排出層的展開示意圖。

附圖標記說明

灰鬥1

出灰口11

煙氣進入通道2

煙氣進入內層21

煙氣進入外層22

煙氣排出通道3

熱源通道4

熱源進入層41

熱源排出層42

螺旋導流片43

斷開處44

煙氣進口5

導流葉片51

煙氣出口6

熱源進口7

熱源出口8

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本實用新型，但並不因此將本實用新型限制在所述的實施例範圍之中。

如圖1至圖3所示，本實用新型提供一種煙氣淨化與餘熱回收裝置，它包括灰鬥1、煙氣進入通道2、煙氣排出通道3和熱源通道4，煙氣進入通道2為繞煙氣排出通道3設置的至少一個筒形管道，筒形管道與煙氣排出通道3同軸設置，熱源通道4與煙氣進入通道2、煙氣排出通道3相貼合併熱交換，灰鬥1位於煙氣進入通道2、煙氣排出通道3的下方，煙氣進入通道2與煙氣進口5、灰鬥1相連通，煙氣排出通道3與煙氣出口6、灰鬥1相連通，熱源通道4的兩端分別設有熱源進口7和熱源出口8。

高溫含塵煙氣從煙氣進口5進入煙氣進入通道2，在煙氣進入通道2內圍繞中心軸線作高速旋轉運動，在離心力的作用下，煙氣中的煙塵顆粒被甩向煙氣進入通道2的管壁，煙塵顆粒在重力的作用下落入灰鬥1中，完成煙塵顆粒與煙氣的分離；分離後的旋轉的煙氣在煙氣進入通道2的下部(灰鬥1內)收縮向中心流動，向上形成二次渦流經煙氣排出通道3、煙氣出口6流出。在此過程中，熱源通道4中的換熱介質與煙氣進入通道2、煙氣排出通道3內的煙氣進行熱交換。

因此，該煙氣淨化與餘熱回收裝置，在煙氣除塵處理的過程中也完成了餘熱回收，減少了熱量損失，急速冷卻煙氣從而保護了後續裝置，同時減少了後續裝置的粘結，提高了後續裝置的換熱效率，在環保的同時達到節能的效果，有良好的社會及經濟效益。

為了保證換熱介質與煙氣充分熱交換，需將換熱介質在熱源通道4中流動的長度最大限度的拉長，因此，熱源進口7、熱源出口8均設置於熱源通道4的上方。同理，為了保證煙氣充分除塵，需將煙氣在煙氣進入通道2、煙氣排出通道3中流動的長度最大限度的拉長，因此，煙氣進口5位於煙氣進入通道2的上方，煙氣出口6位於煙氣排出通道3的上方。

熱源通道4內的換熱介質為導熱油或者水。導熱油具有抗熱裂化和化學氧化的性能，傳熱效率好，散熱快，熱穩定性很好，可以獲得很高的操作溫度，可以大大降低操作壓力和安全要求，提高了系統和設備的可靠性。而水作為換熱介質，易獲得，易更換，更加環保，且成本低，需注意的是，當使用水作為換熱介質時，該煙氣淨化與餘熱回收裝置處於帶壓工作狀態，屬於壓力容器，具有一定的危險性，應做好安全措施。

上述換熱介質在熱源通道4內的流速範圍為1.2～2.0m/s，煙氣排出通道3內的煙氣排出的流速範圍為12～15m/s。

灰鬥1的最下方設有出灰口11。落入灰鬥1內的煙塵顆粒通過出灰口11從灰鬥1內掉出。

如圖1至圖2所示，煙氣進入通道2分為煙氣進入內層21、煙氣進入外層22，煙氣進入內層21、煙氣進入外層22均與煙氣進口5、灰鬥1相連通。將煙氣進入通道2分成兩層，煙氣被分流至煙氣進入內層21、煙氣進入外層22中。煙氣進入通道2分為多層，可以在控制裝置整體體積的情況下，增加煙氣進入通道2的整體長度，使煙氣除塵的效果更好。

為了保證煙氣能均勻地分流至煙氣進入內層21、煙氣進入外層22中，煙氣進口5內設有導流葉片51，導流葉片51將煙氣進口5分成兩部分並分別與煙氣進入內層21、煙氣進入外層22相連通。通過導流葉片51的分配，保證煙氣進入內層21、煙氣進入外層22的煙氣流量相同。

如圖2所示，煙氣進口5相切於煙氣進入內層21、煙氣進入外層22，使煙氣可以沿切線無障礙地快速進入煙氣進入內層21、煙氣進入外層22，在煙氣進入內層21、煙氣進入外層22中圍繞中心軸線作高速旋轉運動。

如圖1所示，熱源通道4分為相連通的熱源進入層41和熱源排出層42，熱源進口7設置於熱源進入層41上，熱源出口8設置於熱源排出層42上；煙氣進入通道2分為煙氣進入內層21、煙氣進入外層22，熱源進入層41夾在煙氣進入內層21、煙氣進入外層22之間，熱源排出層42夾在煙氣進入內層21、煙氣排出通道3之間。煙氣流過的通道與換熱介質流過的通道相互輪流設置，使煙氣與換熱介質最大限度地充分熱交換。其中，最優的結構，煙氣進入外層22、熱源進入層41、煙氣進入內層21、熱源排出層42為從外至內依次嵌套的筒形管道，煙氣排出通道3位於熱源排出層42中間。

如圖3所示，熱源進入層41或熱源排出層42內設有繞周向盤旋的螺旋導流片43。換熱介質沿該螺旋導流片43盤旋向下或者向上，使換熱介質在熱源進入層41或熱源排出層42內環繞流動，使換熱介質能與煙氣充分換熱，提高換熱效率，增強餘熱回收的效果。

其中，螺旋導流片43的傾斜角度α最好為10～20度，該傾斜角度是使換熱介質良好流動的最優的角度範圍。

其中，螺旋導流片43沿延伸方向每300～500mm斷開10mm，其斷開處44與下一層對應的斷開處44之間的連線與平行線之間的夾角β為75度。換熱介質沿螺旋導流片43的延伸方向流動的同時，還會從斷開處44直接流動至下一層。

其中，熱源進入層41或熱源排出層42沿徑向的寬度為20～32mm。該寬度範圍是換熱介質良好流動的最優的範圍。

其中，熱源進入層41、熱源排出層42的下端面通過多個U型管相互連通。熱源進入層41內的換熱介質通過U型管流動至熱源排出層42內。

上述煙氣淨化與餘熱回收裝置，在除塵的同時，高溫煙氣從煙氣進口5開始就與逆流進入的換熱介質進行換熱，煙氣將熱量傳給換熱介質，從而實現了高溫含塵煙氣的淨化和餘熱回收的同時進行。

上述煙氣淨化與餘熱回收裝置，其優點表現在：

1)結構簡單，多層筒體結構；

2)採用旋風除塵原理，除塵效果達50～70％；

3)在高溫段對煙氣進行急冷，保護後續煙氣處理裝置；

4)對煙氣進行除塵，減少對後續裝置的粘結，提高後續裝置的換熱效率；

5)在除塵的同時對煙氣進行餘熱回收，減少了熱量損失；

6)粉塵沉積面積大，延長了小顆粒粉塵的可沉積時間。

本實用新型不局限於上述實施方式，不論在其形狀或結構上作任何變化，均落在本實用新型的保護範圍之內。本實用新型的保護範圍是由所附權利要求書限定的，本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護範圍。