余热锅炉烟气余热回收系统和余热锅炉系统

技术领域

本发明涉及余热回收设备技术领域，具体地，涉及一种余热锅炉烟气余热回收系统和余热锅炉系统。

背景技术

目前工业领域对于低品位余热利用较少，进而导致大量低品位余热资源被直接废弃。我国余热资源回收率仅为34.9％。余热利用在对节约能源、增加生产、提高产品质量和降低生产成本等方面起着越来越大的作用，有的已成为工业生产中不可分割的组成部分。但由于生产方法、生产工艺等条件的不同给余热回收和利用带来很多困难。

现有高温烟气余热通常采用余热锅炉进行回收利用，高温烟气依次流经余热锅炉受热面，加热受热面中的蒸汽和水，同时烟气也冷却至较低的温度并经余热锅炉的尾部烟道排出，但是部分余热锅炉烟气成分复杂、灰分含量较高，随着运行时间推移，余热锅炉出口烟气温度往往会较设计温度升高，使排烟损失增大，造成能源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷及不足，提出一种余热锅炉烟气余热回收系统，该余热锅炉烟气余热回收系统包括与排烟管道连通的脉动热管换热组件，且冷源介质经脉动热管换热组件与烟气换热后可通向除氧器以减少除氧器内加热蒸汽的用量或流向省煤器进一步回收热能，从而可以提高余热回收率，节省能源。

本发明的实施例还提出一种余热锅炉系统。

本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统包括：排烟管道，所述排烟管道用于排放流过余热锅炉后的烟气；脉动热管换热组件，所述脉动热管换热组件包括冷源室、热源室和脉动热管，所述脉动热管的部分穿设在所述冷源室内，另一部分穿设在所述热源室内，且所述热源室与所述排烟管道连通，所述冷源室具有介质进口和介质出口，所述介质进口用于通入冷源介质，所述介质出口连通省煤器和/或除氧器。

本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统，脉动热管换热组件包括冷源室、热源室和脉动热管，脉动热管的部分穿设在冷源室内，另一部分穿设在热源室内，且热源室与排烟管道连通，冷源室具有介质进口和介质出口，介质进口用于通入冷源介质，介质出口连通省煤器和/或除氧器，由此，蕴含余热的烟气经热源室可与脉动热管换热并最终将热能转移至冷源室加热冷源介质，冷源介质可携带热能并最终流向除氧器以减少除氧器内加热蒸汽的用量或流向省煤器进一步回收热能，从而可以提高余热回收率，节省能源。

在一些实施例中，所述排烟管道的部分构造成所述热源室，所述脉动热管穿设在所述排烟管道的管壁上。

在一些实施例中，所述脉动热管换热组件包括在烟气的流动方向上间隔设置的第一脉动热管换热组件和第二脉动热管换热组件，且所述第一脉动热管换热组件相对所述第二脉动热管换热组件邻近所述排烟通道的进口，所述第一脉动热管换热组件的所述介质出口与所述省煤器连通，所述第二脉动热管换热组件的所述介质出口与所述除氧器连通。

在一些实施例中，所述除氧器具有供所述冷源介质流动的换热通道，所述换热通道的进口与所述第二脉动热管换热组件的所述介质出口连通，所述换热通道的出口与所述第一脉动热管换热组件的介质进口连通，所述冷源介质从所述第二脉动热管换热组件的所述介质入口通入。

在一些实施例中，所述排烟管道朝向所述冷源室的外侧面上设有隔热件，所述隔热件封堵所述冷源室朝向所述排烟管道的开口，所述脉动热管穿设在所述隔热件上，所述隔热件具有绝热腔，所述绝热腔内填充有绝热材料。

在一些实施例中，所述排烟管道内设有支撑梁，所述支撑梁上设有弹簧锤。

在一些实施例中，所述排烟管道上设有蒸汽清灰孔。

在一些实施例中，所述脉动热管在所述烟道的长度方向上间隔布置成多组，并在所述烟道的周向上呈多列并间隔设置。

在一些实施例中，所述除氧器具有换热通道，所述换热通道的进口与所述介质出口连通，所述换热通道的出口与所述省煤器连通。

本发明实施例的余热锅炉系统包括上述实施例所述的余热锅炉烟气余热回收系统

本发明实施例的余热锅炉系统，通过采用上述余热锅炉烟气余热回收系统，脉动热管换热组件包括冷源室、热源室和脉动热管，脉动热管的部分穿设在冷源室内，另一部分穿设在热源室内，且热源室与排烟管道连通，冷源室具有介质进口和介质出口，介质进口用于通入冷源介质，介质出口连通省煤器和/或除氧器，由此，蕴含余热的烟气经热源室可与脉动热管换热并最终将热能转移至冷源室加热冷源介质，冷源介质可携带热能并最终流向除氧器以减少除氧器内加热蒸汽的用量或流向省煤器进一步回收热能，从而可以提高余热回收率，节省能源。

附图说明

图1是本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统的排烟管道与脉动热管换热组件的装配示意图。

附图标记：

排烟管道1，第一脉动热管换热组件2，第二脉动热管换热组件3，脉动热管4，冷源室5，除氧器6，省煤器7，隔热件8，支撑梁9，弹簧锤10，蒸汽清灰孔11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统包括排烟管道1和脉动热管换热组件。

具体地，排烟管道1用于排放流过余热锅炉后的烟气，脉动热管换热组件包括冷源室5、热源室和脉动热管4，脉动热管4的部分穿设在冷源室5内，另一部分穿设在热源室内，且热源室与排烟管道1连通，冷源室5具有介质进口和介质出口，介质进口用于通入冷源介质，介质出口连通省煤器7和/或除氧器6。

需要说明的是，余热锅炉是一种常用的烟气余热回收利用装置，即利用内部换热材料将工业烟气内残留的热能吸收并用于加热受热面的蒸汽和水，烟气流过余热锅炉的受热面后从排烟管道1排出，该部分烟气依然蕴含部分残余的热能未被余热锅炉吸收，而本申请通过设置与排烟通道连通的脉动热管换热组件，烟气流经热源室可与脉动热管4换热并最终将热能转移至冷源室5加热冷源介质，冷源介质可携带热能并最终流向除氧器6以减少除氧器6内加热蒸汽的用量或流向省煤器7进一步回收热能。

例如，冷源介质可以为除盐水，则除盐水进入除氧器6前可利用脉动热管4吸收烟气余热进行提前预热，提高了除氧器6的进水温度，减少了蒸汽抽汽量，节约能源。

另外，本申请采用脉动热管换热组件来进行余热回收，由于脉动热管换热组件的壁面温度和热源温度的温差较小，降低了余热锅炉排烟温度，便于将烟气热量充分回收。

本发明实施例的余热锅炉烟气余热回收系统，脉动热管换热组件包括冷源室5、热源室和脉动热管4，脉动热管4的部分穿设在冷源室5内，另一部分穿设在热源室内，且热源室与排烟管道1连通，冷源室5具有介质进口和介质出口，介质进口用于通入冷源介质，介质出口连通省煤器7和/或除氧器6，由此，蕴含余热的烟气经热源室可与脉动热管4换热并最终将热能转移至冷源室5加热冷源介质，冷源介质可携带热能并最终流向除氧器6以减少除氧器6内加热蒸汽的用量或流向省煤器7进一步回收热能，从而可以提高余热回收率，节省能源。

进一步地，如图1所示，排烟管道1的部分构造成热源室，脉动热管4穿设在排烟管道1的管壁上。需要说明的是，随着余热锅炉蒸汽参数的提高，余热锅炉尾部受热面面积大量增加，钢材耗量随之增加，成本升高，爆管后需要停炉检修，维护不方便，而本申请通过将排烟管道1的部分构造成热源室，即脉动热管换热组件可以代替部分省煤器7，大大减少了钢材耗量、减少投资、节约成本。且由于爆管后腐蚀性的烟气与除盐水不直接接触，如有脉动热管4发生泄漏，对系统的影响较小，减少了运行维护成本和故障率。

进一步地，如图1所示，脉动热管换热组件包括在烟气的流动方向上间隔设置的第一脉动热管换热组件2和第二脉动热管换热组件3，且第一脉动热管换热组件2相对第二脉动热管换热组件3邻近排烟通道的进口，第一脉动热管换热组件2的介质出口与省煤器7连通，第二脉动热管换热组件3的介质出口与除氧器6连通。由此，第一脉动热管换热组件2和第二脉动热管换热组件3梯度布置，能够将进行多梯度换热，充分回收余热。

可以理解的是，邻近排烟通道的进口的烟气蕴含的热能较高，第一脉动热管换热组件2回收该部分热能可作为热源满足除氧器6进水的预热，剩余热能随烟气流经第二脉动热管换热组件3时可再次被回收至省煤器7。

优选地，如图1所示，除氧器6具有供冷源介质流动的换热通道，换热通道的进口与第二脉动热管换热组件3的介质出口连通，换热通道的出口与第一脉动热管换热组件2的介质进口连通，冷源介质从第二脉动热管换热组件3的介质入口通入。由此，冷源介质可先流经第二脉动热管换热组件3进行换热，吸热后的冷源介质进入除氧器6，减少了除氧器6内加热蒸汽的用量，然后冷源介质从出口再次循环流入第一脉动热管换热组件2和高温部分烟气进行换热后再进入省煤器7，从而减少了省煤器7的换热面积。可以理解的是，上述流路布局仅需要外接一个冷源介质供给管路即可满足系统运行的需求，优化了管道布局，节省成本。

可选地，在另一些实施例中，除氧器6具有换热通道，换热通道的进口与介质出口连通，换热通道的出口与省煤器7连通。换言之，根据实际工程条件，除氧器6出口的冷源介质可以经第一脉动热管换热组件2换热后进入省煤器7，也可以只设置一组脉动热管换热组件，除氧器6出口的冷源介质直接进入省煤器7。

进一步地，如图1所示，排烟管道1朝向冷源室5的外侧面上设有隔热件8，隔热件8封堵冷源室5朝向排烟管道1的开口，脉动热管4穿设在隔热件8上，隔热件8具有绝热腔，绝热腔内填充有绝热材料。

需要说明的是，现有脉动热管4换热器通常在冷源室5和热源室之间设置厚度较大的钢板进行隔热，本申请通过在绝热腔内填充绝热材料层来代替原有的钢板以使穿设在其上的脉动热管4的绝热段不与热源介质或冷源介质接触，简化了生产工艺，降低了成本和整体重量。

进一步地，如图1所示，隔热件8包括沿脉动热管4的长度方向间隔布置的第一隔板和第二隔板，第一隔板和第二隔板之间填充有绝热材料，第一隔板和第二隔板上均设有装配槽，脉动热管4穿设于装配槽并与装配槽的槽壁密封连接。由此，在匹配不同长度的绝热段的装配需求时，只需要调整隔板间距以增大绝热材料的填充厚度即可，无需重新设计和更换，降低了设计难度和成本，提高了脉动热管4换热装置的通用性。

优选地，第一隔板和第二隔板均为弧状的不锈钢板，弧状钢板可以完美贴合在排烟管道1上。

优选地，如图2所示，排烟管道1内设有支撑梁9，支撑梁9上设有弹簧锤10。需要说明的是，在脉动热管4的热段积灰达到一定量后，观察换热器，判定换热管4的热段积灰规律，设定弹簧锤的启动频率，然后启动弹簧锤10对脉动热管4进行清灰。

进一步地，如图1所示，排烟管道1上设有蒸汽清灰孔11。需要说明的是，当积灰量不能靠弹簧锤10清除时，可以打开蒸汽清灰孔11，输入蒸汽进行清灰处理。

优选地，如图1和图2所示，脉动热管4在烟道的长度方向上间隔布置成多组，并在烟道的周向上呈多列并间隔设置。可选地，脉动热管4可按烟气来流方向根据热负荷设置不同组数，且每列脉动热管4均由多个子管呈单排设置，减少爆管后停炉检修风险。

优选地，脉动热管4选用铜管，不但有较高的换热系数，还会减少含有腐蚀性成分的烟气在换热过程中对管材的腐蚀。

优选地，脉动热管换热组件内选择充入去离子水，脉动热管4的倾斜角可以根据烟道角度调节。

本发明实施例的余热锅炉系统包括上述实施例的余热锅炉烟气余热回收系统。

本发明实施例的余热锅炉系统，通过采用上述余热锅炉烟气余热回收系统，脉动热管换热组件包括冷源室5、热源室和脉动热管4，脉动热管4的部分穿设在冷源室5内，另一部分穿设在热源室内，且热源室与排烟管道1连通，冷源室5具有介质进口和介质出口，介质进口用于通入冷源介质，介质出口连通省煤器7和/或除氧器6，由此，蕴含余热的烟气经热源室可与脉动热管4换热并最终将热能转移至冷源室5加热冷源介质，冷源介质可携带热能并最终流向除氧器6以减少除氧器6内加热蒸汽的用量或流向省煤器7进一步回收热能，从而可以提高余热回收率，节省能源。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。