本發(fā)明屬于熱能回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鍋爐煙氣余熱回收器。

背景技術(shù)：

隨著我國西氣東輸工程和其他天然氣工程的加快實(shí)施，可以預(yù)計(jì)天然氣在工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用將會(huì)有一個(gè)比較大的發(fā)展。天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣中水蒸氣的含量比其他燃料要高得多。水蒸氣凝結(jié)時(shí)有大量的熱量釋放，也就是釋放汽化潛熱。燃?xì)忮仩t正是利用了天然氣的這個(gè)特點(diǎn)，將冷凝凝結(jié)換熱原理應(yīng)用于鍋爐尾部受熱面的換熱。通過開展排煙溫度與冷凝量、鍋爐效率的關(guān)系和冷凝液對(duì)材料腐蝕速率、煙阻與燃燒背壓等實(shí)驗(yàn)研究，最大限度地提高鍋爐的換熱效率，提高鍋爐的熱效率、節(jié)約能源。

用蛇形管進(jìn)行熱量回收的設(shè)備很多，但是現(xiàn)有技術(shù)中大都采用單層蛇形管結(jié)構(gòu)來吸收帶熱流體中的熱能，比如中國發(fā)明專利(cn201611073037.2)公開了一種煙道除煙式煙氣冷凝余熱回收利用系統(tǒng)，包括水泵，水泵的出水口處安裝第一管路，第一管路連接至節(jié)能器的進(jìn)口，所述節(jié)能器包括安裝于支架上的煙氣通道，所述煙氣通道中的蛇形管，所述蛇形管上安裝有圓環(huán)狀的除煙片，位于相鄰蛇形管上的除煙片錯(cuò)開設(shè)置。又如中國發(fā)明專利(cn201110051127.2)公開了一種鍋爐濕法脫硫系統(tǒng)的煙氣余熱回收節(jié)能器，包括一煙道殼體及設(shè)在煙道殼體內(nèi)的傳熱管。煙道殼體的兩側(cè)面分別設(shè)置煙氣進(jìn)口和煙氣出口；傳熱管為一系列并聯(lián)的蛇形管，每一根蛇形管包括多根平行地并間隔一致地排列的直管和多根分別錯(cuò)落地連接在相鄰兩根直管的同一端的彎管；該傳熱管的進(jìn)水口設(shè)在靠近煙氣出口的一端，而出水口設(shè)在靠近煙氣進(jìn)口的一端，并使進(jìn)水口和出水口均從煙道殼體的與煙氣進(jìn)口和煙氣出口垂直的一側(cè)面引出……。這些現(xiàn)有技術(shù)都是采用一層蛇形管作為冷卻或吸熱設(shè)備，吸熱效果有限，且流體流過蛇形管的速度快，熱交換的時(shí)間短，熱量回收效率不高(尤其是壓力較高，流速較快的流體)，經(jīng)過蛇形管后的流體仍然攜帶大量的熱量，造成資源的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于，提供了一種鍋爐煙氣余熱回收器，使得煙氣在回收器內(nèi)停留的時(shí)間更長，煙氣和回收器的熱交換更加充分，煙氣的熱回收率得以提高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鍋爐煙氣余熱回收器，包括回收器本體，所述回收器本體為兩側(cè)開口的殼體結(jié)構(gòu)，回收器兩側(cè)的開口處設(shè)有進(jìn)氣管法蘭和出氣管法蘭，回收器內(nèi)部設(shè)有多層蛇形管，每層蛇形管交錯(cuò)排列，所述蛇形管外設(shè)有減流速組件，所述減流速組件用于減緩鍋爐煙氣的流速。

進(jìn)一步地，所述蛇形管設(shè)有6層，蛇形管的直線段設(shè)在所述回收器本體腔內(nèi)，蛇形管的圓弧段伸出所述回收器外。

進(jìn)一步地，所述減流速組件包覆在位于回收器本體腔內(nèi)的蛇形管管段外表面。

進(jìn)一步地，所述減流速組件為層狀翅片結(jié)構(gòu)，翅片面傾斜，翅片面和煙氣流動(dòng)的主方向呈10～15°夾角。

進(jìn)一步地，所述減流速組件包括滾子和轉(zhuǎn)子，所述滾子為球狀顆粒，蛇形管外壁和轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上均設(shè)有滾槽，滾子設(shè)在蛇形管和轉(zhuǎn)子之間的滾槽內(nèi)，所述滾子通過保持器固定，所述轉(zhuǎn)子包括圓環(huán)部，所述圓環(huán)部上設(shè)有葉片，葉片一側(cè)為平面狀，另一側(cè)為圓弧狀。

進(jìn)一步地，所述葉片設(shè)有12個(gè)，以蛇形管中線為軸線環(huán)形陣列分布。

進(jìn)一步地，所述減流速組件為固定設(shè)在蛇形管外表面的擋板，所述擋板上加工有通孔，所述通孔延伸方向傾斜。

進(jìn)一步地，所述減流速組件采用高導(dǎo)熱率材料制成，優(yōu)選鋁合金或銅合金，所述減流速組件的外表面涂覆有吸附層，所述吸附層由沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr復(fù)合而成，所述沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr的質(zhì)量比為10:3～5:3～5:0.5:3。

進(jìn)一步地，所述吸附層的涂覆方法為：

1)將沸石粉、caco3和高嶺土按質(zhì)量比混合，混合物經(jīng)球磨處理；

2)將球磨后的混合粉過1500目的篩子，過篩后的粉末備用；

3)將cmc、sbr按照質(zhì)量比溶解在水中制得漿液，使得sbr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%；

4)將所述過篩后的粉末倒入所述漿液中攪拌均勻，用毛刷將混合液涂覆在所述減流速組件的表面，在400～600℃范圍內(nèi)煅燒2h以上即可。

進(jìn)一步地，所述回收器本體下側(cè)設(shè)有冷凝水出口管，所述出氣管法蘭附近安裝有熱電偶。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明公開的回收器采用多層交錯(cuò)的蛇形管，極大地增加了煙氣和回收器的接觸面積，使得煙氣和蛇形管的接觸更加充分；且交錯(cuò)式蛇形管對(duì)回收器內(nèi)的空氣流動(dòng)起到一定的阻礙作用，使得煙氣和蛇形管的熱交換時(shí)間延長。

2.本發(fā)明通過在蛇形管表面安裝減流速組件，使得煙氣在回收器內(nèi)流動(dòng)速度降低的同時(shí)，產(chǎn)生大量的渦流，渦流的流體在回收器內(nèi)運(yùn)動(dòng)路徑長，且容易擴(kuò)散充滿整個(gè)回收器內(nèi)腔體，使得流過腔體后煙氣溫度明顯更低，熱回收效率成倍提高。

3.本發(fā)明通過在減流速組件的外表面涂覆吸附層，使得煙氣中的水蒸氣十分容易吸附在減流速組件的外表面形成液滴，同時(shí)對(duì)蛇形管釋放冷凝潛熱，通過回收器后的煙氣含水量下降，熱回收效率有所提高。

附圖說明

圖1為鍋爐煙氣余熱回收器的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為回收器的俯視方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為回收器的左視結(jié)構(gòu)示意圖(其中進(jìn)氣管法蘭只畫出了一半)；

圖4為所述翅片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例2所述減流速組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例3所述減流速組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1～3所示，一種鍋爐煙氣余熱回收器，包括回收器本體1，回收器本體1為兩側(cè)開口的殼體結(jié)構(gòu)，回收器兩側(cè)的開口處設(shè)有進(jìn)氣管法蘭2和出氣管法蘭6?；厥掌鲀?nèi)部設(shè)有多層蛇形管8，蛇形管8設(shè)有6層，每層蛇形管8交錯(cuò)排列。蛇形管8的直線段設(shè)在回收器本體1腔內(nèi)，蛇形管8的圓弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外設(shè)有減流速組件9，減流速組件9包覆在位于回收器本體1腔內(nèi)的蛇形管8管段外表面，減流速組件9用于減緩鍋爐煙氣的流速。

減流速組件9為層狀翅片12結(jié)構(gòu)，如圖4所示，翅片面傾斜，翅片面和煙氣流動(dòng)的主方向呈10～15°夾角。

翅片12采用高導(dǎo)熱率的鋁合金制成，翅片的外表面涂覆有吸附層，所述吸附層由沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr復(fù)合而成，所述沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr的質(zhì)量比為10:3:3:0.5:3。

吸附層的涂覆方法為：

1)將沸石粉、caco3和高嶺土按質(zhì)量比混合，混合物經(jīng)球磨處理；

2)將球磨后的混合粉過1500目的篩子，過篩后的粉末備用；

3)將cmc、sbr按照質(zhì)量比溶解在水中制得漿液，使得sbr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%；

4)將所述過篩后的粉末倒入所述漿液中攪拌均勻，用毛刷將混合液涂覆在所述減流速組件的表面，在400～600℃范圍內(nèi)煅燒2h以上即可。

回收器本體1下側(cè)設(shè)有冷凝水收集箱10，在回收器內(nèi)冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10內(nèi)一起從冷凝水出口管11排出。出氣管法蘭附近安裝有熱電偶5，用于檢測經(jīng)過熱量回收后的煙氣體的溫度值。

所述蛇形管兩端為進(jìn)水口3和出水口4，如圖1～3所示，進(jìn)水口3和出水口4分別接鍋爐給水管道和鍋爐供水入口，為節(jié)約生產(chǎn)成本和空間，每層蛇形管的兩端匯集在一起共用一套進(jìn)水口3和出水口4。

本實(shí)施例所述回收器的使用方法為：

1．將回收器安裝在鍋爐出煙口，回收器的進(jìn)氣管法蘭2和鍋爐出煙口的法蘭相連，使得鍋爐煙氣排入回收器內(nèi)；

2.將回收器的冷卻水進(jìn)水口3接鍋爐給水管道，出水口4接鍋爐供水入口，使蛇形管內(nèi)保持冷卻水流動(dòng)；

3.鍋爐出口煙氣經(jīng)回收器進(jìn)氣端進(jìn)入回收器內(nèi)，使煙氣橫向沖刷帶翅片蛇形管，煙氣經(jīng)過層狀蛇形管和翅片的阻擋后流動(dòng)速度下降，經(jīng)過翅片表面改變流動(dòng)方向產(chǎn)生大量渦流，由于翅片的導(dǎo)熱作用，使得蛇形管內(nèi)的水充分吸收煙氣余熱，蛇形管內(nèi)水溫升高并加入鍋爐里，提高鍋爐給水溫度，使鍋爐效率提高，節(jié)約燃料，從而達(dá)到回收煙氣余熱，節(jié)約能源；同時(shí)，煙氣中含有的水汽在翅片表面的吸附層上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱內(nèi)一起從冷凝水出口管排出。

設(shè)在出氣管法蘭6附近安裝有熱電偶5測量回收器出氣端的煙氣溫度，將溫度值傳輸?shù)斤@示器內(nèi)顯示出來，其溫度讀數(shù)值如表1所示。同時(shí)檢測回收器出氣端氣體的濕度值，其濕度讀數(shù)如表1所示。

實(shí)施例2

如圖1～3所示，一種鍋爐煙氣余熱回收器，包括回收器本體1，回收器本體1為兩側(cè)開口的殼體結(jié)構(gòu)，回收器兩側(cè)的開口處設(shè)有進(jìn)氣管法蘭2和出氣管法蘭6?；厥掌鲀?nèi)部設(shè)有多層蛇形管8，蛇形管8設(shè)有6層，每層蛇形管8交錯(cuò)排列。蛇形管8的直線段設(shè)在回收器本體1腔內(nèi)，蛇形管8的圓弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外設(shè)有減流速組件9，減流速組件9包覆在位于回收器本體1腔內(nèi)的蛇形管8管段外表面，減流速組件9用于減緩鍋爐煙氣的流速。

減流速組件9包括滾子13和轉(zhuǎn)子，如圖5所示。滾子13為球狀顆粒，蛇形管8外壁和轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上均設(shè)有滾槽，滾子13設(shè)在蛇形管8和轉(zhuǎn)子之間的滾槽內(nèi)，滾子通過保持器固定。所述轉(zhuǎn)子包括圓環(huán)部，所述圓環(huán)部上設(shè)有葉片，葉片一側(cè)為平面狀91，另一側(cè)為圓弧狀92。葉片設(shè)有12個(gè)，以蛇形管中線為軸線環(huán)形陣列分布。

葉片采用高導(dǎo)熱率的銅合金制成，葉片的外表面涂覆有吸附層，所述吸附層由沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr復(fù)合而成，所述沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr的質(zhì)量比為10:5:5:0.5:3。

吸附層的涂覆方法為：

1)將沸石粉、caco3和高嶺土按質(zhì)量比混合，混合物經(jīng)球磨處理；

2)將球磨后的混合粉過1500目的篩子，過篩后的粉末備用；

3)將cmc、sbr按照質(zhì)量比溶解在水中制得漿液，使得sbr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；

4)將所述過篩后的粉末倒入所述漿液中攪拌均勻，用毛刷將混合液涂覆在所述減流速組件的表面，在400～600℃范圍內(nèi)煅燒2h以上即可。

回收器本體1下側(cè)設(shè)有冷凝水收集箱10，在回收器內(nèi)冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10內(nèi)一起從冷凝水出口管11排出。出氣管法蘭附近安裝有熱電偶5，用于檢測經(jīng)過熱量回收后的煙氣體的溫度值。

所述蛇形管兩端為進(jìn)水口3和出水口4，如圖1～3所示，進(jìn)水口3和出水口4分別接鍋爐給水管道和鍋爐供水入口，為節(jié)約生產(chǎn)成本和空間，每層蛇形管的兩端匯集在一起共用一套進(jìn)水口3和出水口4。

本實(shí)施例所述回收器的使用方法為：

1．將回收器安裝在鍋爐出煙口，回收器的進(jìn)氣管法蘭2和鍋爐出煙口的法蘭相連，使得鍋爐煙氣排入回收器內(nèi)；

2.將回收器的冷卻水進(jìn)水口3接鍋爐給水管道，出水口4接鍋爐供水入口，使蛇形管內(nèi)保持冷卻水流動(dòng)；

3.鍋爐出口煙氣經(jīng)回收器進(jìn)氣端進(jìn)入回收器內(nèi)，煙氣經(jīng)過層狀蛇形管后流動(dòng)速度下降，同時(shí)，煙氣沖刷葉片使得減流速組件9開始轉(zhuǎn)動(dòng)，煙氣在回收器內(nèi)產(chǎn)生渦流，蛇形管內(nèi)的水充分吸收煙氣余熱，蛇形管內(nèi)水溫升高并加入鍋爐里，提高鍋爐給水溫度，使鍋爐效率提高，節(jié)約燃料，從而達(dá)到回收煙氣余熱，節(jié)約能源；同時(shí)，煙氣中含有的水汽在葉片表面的吸附層上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱內(nèi)一起從冷凝水出口管排出。

設(shè)在出氣管法蘭6附近安裝有熱電偶5測量回收器出氣端的煙氣溫度，將溫度值傳輸?shù)斤@示器內(nèi)顯示出來，其溫度讀數(shù)值如表1所示。同時(shí)檢測回收器出氣端氣體的濕度值，其濕度讀數(shù)如表1所示。

實(shí)施例3

如圖1～3所示，一種鍋爐煙氣余熱回收器，包括回收器本體1，回收器本體1為兩側(cè)開口的殼體結(jié)構(gòu)，回收器兩側(cè)的開口處設(shè)有進(jìn)氣管法蘭2和出氣管法蘭6?；厥掌鲀?nèi)部設(shè)有多層蛇形管8，蛇形管8設(shè)有6層，每層蛇形管8交錯(cuò)排列。蛇形管8的直線段設(shè)在回收器本體1腔內(nèi)，蛇形管8的圓弧段伸出所述回收器外。蛇形管8外設(shè)有減流速組件9，減流速組件9包覆在位于回收器本體1腔內(nèi)的蛇形管8管段外表面，減流速組件9用于減緩鍋爐煙氣的流速。

減流速組件9為固定設(shè)在蛇形管外表面的擋板，擋板上加工有通孔7，通孔7延伸方向傾斜，如圖6所示。

擋板采用高導(dǎo)熱率的銅合金材料制成，擋板的外表面涂覆有吸附層，所述吸附層由沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr復(fù)合而成，所述沸石粉、caco3、高嶺土、cmc和sbr的質(zhì)量比為10:3.7:3.7:0.5:3。

吸附層的涂覆方法為：

1)將沸石粉、caco3和高嶺土按質(zhì)量比混合，混合物經(jīng)球磨處理；

2)將球磨后的混合粉過1500目的篩子，過篩后的粉末備用；

3)將cmc、sbr按照質(zhì)量比溶解在水中制得漿液，使得sbr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；

4)將所述過篩后的粉末倒入所述漿液中攪拌均勻，用毛刷將混合液涂覆在所述減流速組件的表面，在400～600℃范圍內(nèi)煅燒2h以上即可。

回收器本體1下側(cè)設(shè)有冷凝水收集箱10，在回收器內(nèi)冷凝的水滴滑落到冷凝水收集箱10內(nèi)一起從冷凝水出口管11排出。出氣管法蘭附近安裝有熱電偶5，用于檢測經(jīng)過熱量回收后的煙氣體的溫度值。

所述蛇形管兩端為進(jìn)水口3和出水口4，如圖1～3所示，進(jìn)水口3和出水口4分別接鍋爐給水管道和鍋爐供水入口，為節(jié)約生產(chǎn)成本和空間，每層蛇形管的兩端匯集在一起共用一套進(jìn)水口3和出水口4。

本實(shí)施例所述回收器的使用方法為：

1．將回收器安裝在鍋爐出煙口，回收器的進(jìn)氣管法蘭2和鍋爐出煙口的法蘭相連，使得鍋爐煙氣排入回收器內(nèi)；

2.將回收器的冷卻水進(jìn)水口3接鍋爐給水管道，出水口4接鍋爐供水入口，使蛇形管內(nèi)保持冷卻水流動(dòng)；

3.鍋爐出口煙氣經(jīng)回收器進(jìn)氣端進(jìn)入回收器內(nèi)，煙氣經(jīng)過層狀蛇形管和擋板的阻擋作用后流動(dòng)速度下降，同時(shí)，煙氣經(jīng)過通孔7后在回收器內(nèi)產(chǎn)生渦流，蛇形管內(nèi)的水充分吸收煙氣余熱，蛇形管內(nèi)水溫升高并加入鍋爐里，提高鍋爐給水溫度，使鍋爐效率提高，節(jié)約燃料，從而達(dá)到回收煙氣余熱，節(jié)約能源；同時(shí)，煙氣中含有的水汽在葉片表面的吸附層上冷凝成液滴，并滑落到冷凝水收集箱內(nèi)一起從冷凝水出口管排出。

設(shè)在出氣管法蘭6附近安裝有熱電偶5測量回收器出氣端的煙氣溫度，將溫度值傳輸?shù)斤@示器內(nèi)顯示出來，其溫度讀數(shù)值如表1所示。同時(shí)檢測回收器出氣端氣體的濕度值，其濕度讀數(shù)如表1所示。

對(duì)比例1

一種鍋爐煙氣余熱回收器，其結(jié)構(gòu)和使用方法與實(shí)施例1相同，其區(qū)別僅在于，蛇形管表面不安裝翅片(即減流速組件9)。吸附層按同樣的方法涂覆在蛇形管表面。同樣地，將此對(duì)比例所示回收器按照實(shí)施例1的使用方法進(jìn)行煙氣熱量回收，并測量出氣管法蘭6附近煙氣的溫度和濕度值，其讀數(shù)如表1所示。

對(duì)比例2

一種鍋爐煙氣余熱回收器，其結(jié)構(gòu)和使用方法與實(shí)施例1相同，其區(qū)別僅在于，翅片的外表面不涂覆吸附層，也不包含任何涂層。同樣地，將此對(duì)比例所示回收器按照實(shí)施例1的使用方法進(jìn)行煙氣熱量回收，并測量出氣管法蘭6附近煙氣的溫度和濕度值，其讀數(shù)如表1所示。

表1

由表可知，通過在蛇形管表面安裝減流速組件，使得煙氣在回收器內(nèi)流動(dòng)速度降低的同時(shí)，產(chǎn)生大量的渦流，渦流的流體在回收器內(nèi)運(yùn)動(dòng)路徑長，且容易擴(kuò)散充滿整個(gè)回收器內(nèi)腔體，使得流過腔體后煙氣溫度明顯更低，熱回收效率成倍提高。

在減流速組件的外表面涂覆吸附層，使得煙氣中的水蒸氣十分容易吸附在減流速組件的外表面形成液滴，同時(shí)對(duì)蛇形管釋放冷凝潛熱，通過回收器后的煙氣含水量(即濕度值)明細(xì)下降，熱回收效率有所提高。