專利名稱：一種煙氣熱回收用渦流熱泵及熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱回收技術(shù)，尤其涉及針對鍋爐、熔爐等有較高排煙溫度的 煙氣中的熱量進行回收的渦流熱泵及熱回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鍋爐、熔爐冶煉爐、窯爐是高熱高耗能設(shè)備，其排煙溫度遠高于環(huán)境溫度。目前已 經(jīng)有了一些成熟的熱回收技術(shù)，如在鍋爐上大量使用的省煤器、余熱鍋爐與預(yù)熱器以及在 熔爐上使用的蓄熱體空氣預(yù)熱器、燃料預(yù)熱器等。對于燃油、燃氣、燃煤鍋爐在設(shè)計制造時，為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰， 排煙溫度一般不低于180°C，最高可達250°C，高溫煙氣排放不但造成大量熱能浪費，同時 也污染了環(huán)境。為了回收浪費的熱量，鍋爐的排煙經(jīng)常使用省煤器對鍋爐的補水進行預(yù)熱 升溫，或安裝預(yù)熱器對鍋爐的送風或進入鍋爐的燃料進行預(yù)熱。但是，為了防止部件的腐 蝕，熱回收后的排煙溫度依然要高于酸露點溫度一般地，燃煤、燃油不小于130°C，而燃氣不 小于100°C，該溫度依然比大氣溫度高出很多，因此熱量的浪費依然嚴重。而排煙熱損失是 鍋爐的主要熱損失來源，因此降低排煙熱損失有利于提高其熱效率。對于熔爐而言，其排煙溫度通常更高。雖然目前的采用蓄熱體等方式的空氣預(yù)熱 器、燃料蓄熱器已經(jīng)得到普遍使用，但同樣基于防止腐蝕的原因，排煙溫度的極限為酸露 點，排煙熱量的浪費依然較為嚴重。同樣，排煙熱損失也是熔爐的重要能量損失來源，降低 其熱損失有利于提高其熱效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié) 能環(huán)保、熱回收利用率高的煙氣熱回收用渦流熱泵及熱回收系統(tǒng)。本實用新型的煙氣熱回收用渦流熱泵所采用的技術(shù)方案是本實用新型的煙氣熱 回收用渦流熱泵包括渦流管殼體，所述渦流管殼體上設(shè)有渦流室、與所述渦流室連通的進 氣端、冷出氣端、熱出氣端，所述冷出氣端、所述熱出氣端分別位于所述渦流管殼體的兩端， 所述熱出氣端處設(shè)有針閥，所述渦流室的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔，所述積灰腔 的外部設(shè)有與外界相通的排灰排酸口。所述針閥能對所述熱出氣端的出口開度進行調(diào)節(jié)。本實用新型的煙氣熱回收系統(tǒng)所采用的第一種技術(shù)方案是本實用新型的煙氣熱 回收系統(tǒng)包括煙氣熱回收用渦流熱泵、加壓風機、換熱器，煙氣熱回收用渦流熱泵包括渦流 管殼體，所述渦流管殼體上設(shè)有渦流室、與所述渦流室連通的進氣端、冷出氣端、熱出氣端， 所述冷出氣端、所述熱出氣端分別位于所述渦流管殼體的兩端，所述熱出氣端處設(shè)有針閥， 所述渦流室的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔，所述積灰腔的外部設(shè)有與外界相通的排 灰排酸口，所述加壓風機的出口與所述渦流熱泵的所述進氣端之間通過待處理煙氣管道相 連接，所述渦流熱泵的所述冷出氣端連接冷煙氣管道，所述渦流熱泵的所述熱出氣端與所述換熱器的熱側(cè)煙氣進口通過熱煙氣管道相連接，所述換熱器的熱側(cè)煙氣出口連接排煙管 道，所述換熱器的冷側(cè)連接預(yù)熱管道，所述渦流熱泵的所述排灰排酸口連接排灰排酸管道。所述針閥能對所述熱出氣端的出口開度進行調(diào)節(jié)。所述待處理煙氣管道與所述排煙管道之間連接第一旁通截止閥，所述熱煙氣管道 與所述排煙管道之間連接第二旁通截止閥，所述待處理煙氣管道上于所述渦流熱泵的所述 進氣端處設(shè)有第一截止閥，所述熱煙氣管道上于所述換熱器的熱側(cè)煙氣進口處設(shè)有第二截 止閥，所述排煙管道上于所述換熱器的熱側(cè)煙氣出口處設(shè)有第三截止閥，所述排灰排酸管 道上設(shè)有排煙排酸閥。所述換熱器為煙氣-水換熱器或煙氣-空氣換熱器。本實用新型的煙氣熱回收系統(tǒng)所采用的第二種技術(shù)方案是本實用新型的煙氣熱 回收系統(tǒng)包括煙氣熱回收用渦流熱泵、冷端負壓風機、排煙負壓風機、換熱器，煙氣熱回收 用渦流熱泵包括渦流管殼體，所述渦流管殼體上設(shè)有渦流室、與所述渦流室連通的進氣端、 冷出氣端、熱出氣端，所述冷出氣端、所述熱出氣端分別位于所述渦流管殼體的兩端，所述 熱出氣端處設(shè)有針閥，所述渦流室的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔，所述積灰腔的外 部設(shè)有與外界相通的排灰排酸口，所述渦流熱泵的所述進氣端連接待處理煙氣管道，所述 渦流熱泵的所述冷出氣端與所述冷端負壓風機之間連接冷煙氣管道，所述渦流熱泵的所述 熱出氣端與所述換熱器的熱側(cè)煙氣進口通過熱煙氣管道相連接，所述換熱器的熱側(cè)煙氣出 口與所述排煙負壓風機之間連接排煙管道，所述換熱器的冷側(cè)連接預(yù)熱管道，所述渦流熱 泵的所述排灰排酸口連接排灰排酸管道。所述針閥能對所述熱出氣端的出口開度進行調(diào)節(jié)。所述待處理煙氣管道與所述排煙管道之間連接第一旁通截止閥，所述熱煙氣管道 與所述排煙管道之間連接第二旁通截止閥，所述待處理煙氣管道上于所述渦流熱泵的所述 進氣端處設(shè)有第一截止閥，所述熱煙氣管道上于所述換熱器的熱側(cè)煙氣進口處設(shè)有第二截 止閥，所述排煙管道上于所述換熱器的熱側(cè)煙氣出口處設(shè)有第三截止閥，所述排灰排酸管 道上設(shè)有排煙排酸閥。所述換熱器為煙氣-水換熱器或煙氣-空氣換熱器。本實用新型的有益效果是由于本實用新型所述煙氣熱回收用渦流熱泵及熱回收 系統(tǒng)對傳統(tǒng)的渦流熱泵進行了改進，使之適合煙氣的特點，可以從接近酸露點的煙氣中吸 收熱量并升高回收后的溫度，即能將通常情況下對達到酸露點溫度無法進行熱回收的煙氣 的部分根據(jù)渦流效應(yīng)進行溫度提升，降低煙氣的熱損失，有利于溫度提升后煙氣的進一步 熱回收，同時起到對煙氣進行除灰和除酸的作用，以較小的代價提高了能量的利用率，可以 產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益，故本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、熱回收利用率高。

圖1是本實用新型的煙氣熱回收渦流熱泵的主視圖；圖2是圖1所示煙氣熱回收渦流熱泵的俯視圖；圖3是圖1所示煙氣熱回收渦流熱泵的左視圖；圖4是圖3所示煙氣熱回收渦流熱泵的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4所示煙氣熱回收渦流熱泵的B-B斷面結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖6是本實用新型實施例一的煙氣熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型實施例二的煙氣熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖1 圖6所示，本實施例的煙氣熱回收系統(tǒng)包括煙氣熱回收用渦流熱泵11、 加壓風機21、換熱器13，所述煙氣熱回收用渦流熱泵11包括渦流管殼體12，所述渦流管殼 體12上設(shè)有渦流室6、與所述渦流室6連通的進氣端2、冷出氣端1、熱出氣端3，所述冷出 氣端1、所述熱出氣端3分別位于所述渦流管殼體12的兩端，所述熱出氣端3處設(shè)有針閥 4，所述針閥4能對所述熱出氣端3的出口開度進行調(diào)節(jié)，控制所述針閥4的開度，可調(diào)節(jié)冷 煙氣9與熱煙氣10的流量比例及溫度，從而可以控制熱煙氣10的溫度與酸露點的溫度差， 從而控制空氣熱回收的溫度與熱量，所述渦流室6的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔7， 所述積灰腔7的外部設(shè)有與外界相通的排灰排酸口 5，所述積灰腔7起到了收集煙塵及析 出硫酸的雙重重要作用，從而降低了熱煙氣10的含酸量，可通過開啟所述排煙排酸閥15進 行定時或不定時的排灰及排酸，考慮到灰塵和酸腐蝕，所述渦流熱泵11可使用陶瓷等耐腐 蝕、耐磨材料制造；所述加壓風機21的出口與所述渦流熱泵11的所述進氣端2之間通過待 處理煙氣管道22相連接，所述渦流熱泵11的所述冷出氣端1連接冷煙氣管道17，所述渦流 熱泵11的所述熱出氣端3與所述換熱器13的熱側(cè)煙氣進口通過熱煙氣管道沈相連接，所 述換熱器13的熱側(cè)煙氣出口連接排煙管道M，所述換熱器13的冷側(cè)連接預(yù)熱管道四，所 述渦流熱泵11的所述排灰排酸口 5連接排灰排酸管道16 ；所述待處理煙氣管道22與所述 排煙管道M之間連接第一旁通截止閥23，所述熱煙氣管道沈與所述排煙管道M之間連 接第二旁通截止閥20，所述待處理煙氣管道22上于所述渦流熱泵11的所述進氣端2處設(shè) 有第一截止閥19，所述熱煙氣管道沈上于所述換熱器13的熱側(cè)煙氣進口處設(shè)有第二截止 閥18，所述排煙管道M上于所述換熱器13的熱側(cè)煙氣出口處設(shè)有第三截止閥觀，所述排 灰排酸管道16上設(shè)有排煙排酸閥15，所述換熱器13為煙氣-水換熱器。所述渦流熱泵11的工作過程及原理如下當無法用傳統(tǒng)方法進行熱回收的待處 理煙氣8 (溫度達到酸露點即含氣態(tài)酸量已經(jīng)達到飽和)經(jīng)過加壓后從所述進氣端2進入 所述渦流熱泵11，在所述渦流室6中產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的渦流；由于煙氣中煙塵的比重比氣體 大，故煙塵將沿所述渦流室6的壁面在所述渦流室6末端的所述積灰腔7中聚集；進行除灰 后的煙氣沿所述渦流管殼體12的內(nèi)壁面繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到所述熱出氣端3的所述針閥4處，一部 分煙氣從所述針閥4與所述熱出氣端3形成的縫隙處排出，另一部分煙氣在所述熱出氣端 3處被所述針閥4阻擋，在所述渦流管殼體12的軸線中心反向所述冷出氣端1方向旋轉(zhuǎn)流 動，從所述冷出氣端1排出；根據(jù)渦流原理，在所述渦流管殼體12的軸線中心向所述冷出 氣端1流動的煙氣將其能量不斷傳遞給沿管壁向所述熱出氣端3流動的煙氣，因此向所述 熱出氣端3流動的煙氣越接近所述針閥4處溫度越高，最后被排出一部分，成為熱煙氣10 ； 而沿所述渦流管殼體12的軸線中心的煙氣越接近所述冷出氣端1處溫度越低，在從所述冷 出氣端1排出時達到最低溫度，成為冷煙氣9 ；在此過程中，由于向所述冷出氣端1流動的 煙氣的溫度降低，其中的水蒸氣會析出并與SO2氣體結(jié)合形成密度較高的硫酸液體，硫酸液 體又被卷入向所述熱出氣端3流動的熱氣流而可能重新氣化形成水蒸氣和氣體，但是，由于流向所述冷出氣端1的煙氣和流向所述熱出氣端3的煙氣越靠近冷端溫度越低，兩者 的溫差也越大，故流向所述冷出氣端1的煙氣析出的酸液也越多，而由于越接近所述冷出 氣端1的流向所述熱出氣端3的煙氣其含酸飽和程度越大，故流向所述冷出氣端1的煙氣 析出的硫酸進入流向所述熱出氣端3的煙氣后重新蒸發(fā)的酸也越少，未蒸發(fā)的液態(tài)酸在經(jīng) 過所述積灰腔7時被所述積灰腔7收集，因此，從所述冷出氣端1排出的冷煙氣9的溫度達 到酸露點，而最終排出所述熱出氣端3的熱煙氣10的溫度將高于酸露點即含氣態(tài)酸量不飽 和，因此，熱煙氣10的溫度與待處理煙氣8相比其溫度更高，且其酸露點更低，具有進一步 熱回收的可能。本實施例的煙氣熱回收系統(tǒng)工作過程如下待處理煙氣8被所述加壓風機21加 壓，通過所述待處理煙氣管道22進入所述渦流熱泵11中，其中部分煙氣溫度升高成為熱煙 氣10進入所述換熱器13，為煙氣-水換熱器的冷側(cè)預(yù)熱管道四內(nèi)的水27加熱以制取熱水 或蒸汽，其余煙氣成為冷煙氣9排出所述渦流熱泵11進行進一步處理；在所述渦流熱泵11 由于維修等原因停用時，可打開所述第一旁通截止閥23并關(guān)閉所述第一截止閥19、所述第 二旁通截止閥20、所述第三截止閥觀，將待處理煙氣8直接排到所述排煙管道M中；在所 述換熱器13由于維修等原因停用時，可打開所述第二旁通截止閥20并關(guān)閉所述第二截止 閥18、所述第三截止閥觀，將熱煙氣10直接排到所述排煙管道M中。實施例二 如圖1 圖5、圖7所示，本實施例的煙氣熱回收系統(tǒng)包括煙氣熱回收用渦流熱泵 11、冷端負壓風機30、排煙負壓風機25、換熱器13，所述渦流熱泵11同實施例一的特征相 同，所述渦流熱泵11的所述進氣端2連接待處理煙氣管道22，所述渦流熱泵11的所述冷 出氣端1與所述冷端負壓風機30之間連接冷煙氣管道17，所述渦流熱泵11的所述熱出氣 端3與所述換熱器13的熱側(cè)煙氣進口通過熱煙氣管道沈相連接，所述換熱器13的熱側(cè)煙 氣出口與所述排煙負壓風機25之間連接排煙管道M，所述換熱器13的冷側(cè)連接預(yù)熱管道 四，所述渦流熱泵11的所述排灰排酸口 5連接排灰排酸管道16，所述待處理煙氣管道22與 所述排煙管道M之間連接第一旁通截止閥23，所述熱煙氣管道沈與所述排煙管道24之間 連接第二旁通截止閥20，所述待處理煙氣管道22上于所述渦流熱泵11的所述進氣端2處 設(shè)有第一截止閥19，所述熱煙氣管道沈上于所述換熱器13的熱側(cè)煙氣進口處設(shè)有第二截 止閥18，所述排煙管道M上于所述換熱器13的熱側(cè)煙氣出口處設(shè)有第三截止閥觀，所述 排灰排酸管道16上設(shè)有排煙排酸閥15，所述換熱器13為煙氣-空氣換熱器。本實施例的煙氣熱回收系統(tǒng)工作過程如下開啟所述冷端負壓風機30、所述排煙 負壓風機25，待處理煙氣8通過所述待處理煙氣管道22進入所述渦流熱泵11中，其中部 分煙氣溫度升高成為熱煙氣10進入所述換熱器13，為煙氣-水換熱器的冷側(cè)預(yù)熱管道四 內(nèi)的空氣31預(yù)熱，其余煙氣成為冷煙氣9被所述排煙負壓風機25抽出所述渦流熱泵11進 行進一步處理；在所述渦流熱泵11由于維修等原因停用時，可可打開所述第一旁通截止閥 23并關(guān)閉所述第一截止閥19、所述第二旁通截止閥20、所述第三截止閥觀，將待處理煙氣 8直接抽到所述排煙管道M中；在所述換熱器13由于維修等原因停用時，可打開所述第二 旁通截止閥20并關(guān)閉所述第二截止閥18、所述第三截止閥觀，將熱煙氣10直接抽到所述 排煙管道M中。本實用新型對傳統(tǒng)的渦流熱泵進行了改進，使之適合煙氣的特點，可以從接近酸露點的煙氣中吸收熱量并升高回收后的溫度，即能將通常情況下對達到酸露點溫度無法進 行熱回收的煙氣的部分根據(jù)渦流效應(yīng)進行溫度提升，降低煙氣的熱損失，有利于溫度提升 后煙氣的進一步熱回收，同時起到對煙氣進行除灰和除酸的作用，以較小的代價提高了能 量的利用率，可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益，因此本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、熱回收利用率高。 本實用新型可廣泛應(yīng)用于煙氣余熱回收利用領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種煙氣熱回收用渦流熱泵，包括渦流管殼體(12)，其特征在于所述渦流管殼體 (12)上設(shè)有渦流室(6)、與所述渦流室(6)連通的進氣端( 、冷出氣端(1)、熱出氣端(3)， 所述冷出氣端(1)、所述熱出氣端C3)分別位于所述渦流管殼體(1 的兩端，所述熱出氣 端C3)處設(shè)有針閥G)，所述渦流室(6)的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔(7)，所述積 灰腔(7)的外部設(shè)有與外界相通的排灰排酸口(5)。
2.一種熱回收系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的煙氣熱回收用渦流熱泵(11)、 加壓風機(21)、換熱器(13)，所述加壓風機的出口與所述渦流熱泵(11)的所述進氣 端( 之間通過待處理煙氣管道0 相連接，所述渦流熱泵(11)的所述冷出氣端(1)連 接冷煙氣管道(17)，所述渦流熱泵(11)的所述熱出氣端(3)與所述換熱器(1 的熱側(cè)煙 氣進口通過熱煙氣管道06)相連接，所述換熱器(1 的熱側(cè)煙氣出口連接排煙管道04)， 所述換熱器(13)的冷側(cè)連接預(yù)熱管道(四)，所述渦流熱泵(11)的所述排灰排酸口(5)連 接排灰排酸管道(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述待處理煙氣管道0 與所述 排煙管道04)之間連接第一旁通截止閥(23)，所述熱煙氣管道06)與所述排煙管道04) 之間連接第二旁通截止閥(20)，所述待處理煙氣管道0 上于所述渦流熱泵(11)的所述 進氣端( 處設(shè)有第一截止閥(19)，所述熱煙氣管道06)上于所述換熱器(1 的熱側(cè)煙 氣進口處設(shè)有第二截止閥(18)，所述排煙管道04)上于所述換熱器(1 的熱側(cè)煙氣出口 處設(shè)有第三截止閥( )，所述排灰排酸管道(16)上設(shè)有排煙排酸閥(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器(13)為煙氣-水換熱 器或煙氣-空氣換熱器。
5.一種熱回收系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的煙氣熱回收用渦流熱泵 (11)、冷端負壓風機(30)、排煙負壓風機0 、換熱器(13)，所述渦流熱泵(11)的所述進氣 端( 連接待處理煙氣管道(22)，所述渦流熱泵(11)的所述冷出氣端(1)與所述冷端負 壓風機(30)之間連接冷煙氣管道(17)，所述渦流熱泵(11)的所述熱出氣端C3)與所述換 熱器(1 的熱側(cè)煙氣進口通過熱煙氣管道06)相連接，所述換熱器(1 的熱側(cè)煙氣出口 與所述排煙負壓風機0 之間連接排煙管道(M)，所述換熱器(1 的冷側(cè)連接預(yù)熱管道 (四)，所述渦流熱泵(11)的所述排灰排酸口(5)連接排灰排酸管道(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述待處理煙氣管道0 與所述 排煙管道04)之間連接第一旁通截止閥(23)，所述熱煙氣管道06)與所述排煙管道04) 之間連接第二旁通截止閥(20)，所述待處理煙氣管道0 上于所述渦流熱泵(11)的所述 進氣端( 處設(shè)有第一截止閥(19)，所述熱煙氣管道06)上于所述換熱器(1 的熱側(cè)煙 氣進口處設(shè)有第二截止閥(18)，所述排煙管道04)上于所述換熱器(1 的熱側(cè)煙氣出口 處設(shè)有第三截止閥( )，所述排灰排酸管道(16)上設(shè)有排煙排酸閥(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱回收系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器(13)為煙氣-水換熱 器或煙氣-空氣換熱器。
專利摘要本實用新型公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、熱回收利用率高的煙氣熱回收渦流熱泵及熱回收系統(tǒng)。熱回收系統(tǒng)包括煙氣熱回收用渦流熱泵(11)、換熱器(13)、加壓風機(21)或者同時具有冷端負壓風機(30)和排煙負壓風機(25)，渦流熱泵(11)包括渦流管殼體(12)，渦流管殼體(12)上設(shè)有渦流室(6)、與渦流室(6)連通的進氣端(2)、冷出氣端(1)、熱出氣端(3)，冷出氣端(1)、熱出氣端(3)分別位于渦流管殼體(12)的兩端，熱出氣端(3)處設(shè)有針閥(4)，渦流室(6)的內(nèi)壁沿蝸殼的切線方向設(shè)有積灰腔(7)，積灰腔(7)的外部設(shè)有與外界相通的排灰排酸口(5)。本實用新型可廣泛應(yīng)用于煙氣余熱回收利用領(lǐng)域。
文檔編號F22D1/00GK201819196SQ20102050481
公開日2011年5月4日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者任松保 申請人:任松保