專利名稱：具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱風(fēng)系統(tǒng)，尤其是進行多級換熱-余熱回收并具有煙氣凈化 功能的熱風(fēng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)領(lǐng)域，有很多地方需要使用熱風(fēng)進行烘干、加熱、烤制等工藝，而 產(chǎn)生熱風(fēng)最直接的就是熱風(fēng)爐。我國最普遍使用的便是燃煤熱風(fēng)爐，它具有結(jié) 構(gòu)簡單造價低、維護頻繁壽命短的特點，由于燃煤，所以運行成本是最低但也 是污染最重的，在"節(jié)能減排"形勢下它被限制使用。
現(xiàn)在常見的熱風(fēng)系統(tǒng)是一臺造價低廉的熱風(fēng)爐和鼓風(fēng)機的簡單結(jié)合，燃料 燃燒產(chǎn)生的熱能一次性地通過間壁傳熱傳給空氣形成熱風(fēng)，在我國應(yīng)用非常廣
泛，熱效率大多數(shù)都低于60%。另有一些熱風(fēng)系統(tǒng)在其煙道上裝有余熱回收器達 到降低熱能浪費的目的，但由于回收溫度不能與熱風(fēng)溫度一致，即不能直接與 上述熱風(fēng)爐一次加熱產(chǎn)生的熱風(fēng)一起使用一功能單一，效果不理想。
另外從環(huán)保角度考慮，現(xiàn)今的煙塵凈化設(shè)備都是獨立于熱風(fēng)爐(或鍋爐)和 余熱回收裝置的，由于它的結(jié)構(gòu)所限，只能進行煙塵凈化，高溫?zé)焿m所攜帶的 大量熱量并沒有被回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，提出一種有機融合多種功能、使用效果良好并 且順應(yīng)市場要求的熱風(fēng)系統(tǒng)。
這種具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)主要由含爐內(nèi)換熱 器的熱風(fēng)爐、爐外換熱器和余熱回收器組成。它們?nèi)齻€部分依次串聯(lián)。
其中熱風(fēng)爐主要由燃燒室和爐內(nèi)換熱器組成，爐內(nèi)換熱器內(nèi)部有換熱火 管。這里與常規(guī)一次換熱熱風(fēng)爐的不同在于，燃燒室產(chǎn)生的熱全部由煙氣帶出 并進入爐內(nèi)換熱器的換熱火管中與空氣換熱，即換熱火管內(nèi)走煙氣和火，熱 風(fēng)從其外空間通過。換熱火管連接燃燒室和一級煙道。為使熱風(fēng)與換熱火管內(nèi) 的煙氣充分換熱，在爐內(nèi)換熱器中設(shè)置一道或多道導(dǎo)流墻，效果是使熱風(fēng)以U 型或S型的長路徑通過爐內(nèi)換熱器，最后在爐內(nèi)換熱器設(shè)置熱風(fēng)出口，使被加 熱的高溫空氣一熱風(fēng)進入用熱設(shè)備或其它用熱的地方。
如上所述換熱火管連接燃燒室和一級煙道， 一級煙道則連接熱風(fēng)爐和爐外 換熱器兩大組件。爐外換熱器分上下兩部分，熱風(fēng)從上部通過，煙氣從下部通 過，上下兩部分的換熱通過置于爐外換熱器中連接上下兩部分的換熱器完成， 這里的換熱器不僅指熱管式或其它可以獨立于爐外換熱器且中用于換熱的組件 也可以是具有換熱功能的爐外換熱器本身的材料，比如上下兩部分之間的間隔 物。上部兩端分別與一級熱風(fēng)通道和二級熱風(fēng)通道連接，通過一級熱風(fēng)通道與
4余熱回收器的換熱套筒相連，通過二級熱風(fēng)通道與熱風(fēng)爐的爐內(nèi)換熱器相連；
下部兩端分別與一級煙道和二級煙道連接，二級煙道的出口插入煙氣凈化換熱 箱的水面以下。
余熱回收器主要由換熱套筒、煙氣凈化換熱箱、熱管、空氣進口、排氣口 和排污口以及其它附件組成。它兼?zhèn)渥詈笠患壍臒煔庥酂峄厥蘸蜔煔鈨艋瘍煞N 功能并且這兩個功能的實現(xiàn)是同步的。換熱套筒包圍在煙氣凈化換熱箱外，換 熱套筒內(nèi)的熱管穿過它通入煙氣凈化換熱箱內(nèi)，熱管可以是一支一支地環(huán)形排 列在換熱套筒內(nèi)，或以環(huán)形聯(lián)通熱管式形式置于其中，或以其它方式內(nèi)置。煙 氣凈化換熱箱內(nèi)盛有水，水中可以溶入脫硫脫氮等藥品，水面高度最低應(yīng)該同 時達到使水與熱管接觸和沒過二級煙道出口兩個條件。煙氣凈化換熱箱的下部
設(shè)有排污閥，用于排放其屮的水；在上部或側(cè)面有排氣口，用于排放凈化和余 熱回收后的廢氣。煙氣凈化換熱箱內(nèi)水具有余熱回收和煙氣凈化雙重作用。 為提高熱利用率降低熱量損失，系統(tǒng)外面附有保溫層。
系統(tǒng)運行按煙氣路徑和空氣路徑分別說明
燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生攜帶大量熱的煙氣。 本系統(tǒng)產(chǎn)生的熱不在燃燒室內(nèi)交換，而由煙氣攜帶，從燃燒室進入換熱火
管將高溫?zé)崮芡ㄟ^火管傳遞到爐內(nèi)換熱器中，換熱火管內(nèi)有高溫明火竄入； 再通過一級煙道進入爐外換熱器，通過換熱器再次散失部分熱能； 然后通過二級煙氣通道進入余熱回收器進行最后一次熱交換，將全部的可
利用熱能留在水中，還有所有的灰塵和絕大多數(shù)的硫、氮化合物也溶入水中； 最后，凈化換熱完成后的廢氣通過排氣口排放出去。
煙氣的多級換熱使其溫度逐級降低，并且最后在余熱回收器的凈化作用下 僅剩廢氣不再有有害氣體和灰塵顆粒。
空氣首先通過余熱回收器的空氣入口進入換熱套筒進行第一次加熱，成為 低溫?zé)犸L(fēng)，在這里需要指出的是余熱回收器內(nèi)進行的是煙氣-水-空氣二次換 熱，水起到了換熱介質(zhì)的作用；
低溫?zé)犸L(fēng)穿過換熱套筒通過一級熱風(fēng)通道進入爐外換熱器的上部吸收其中 換熱器傳遞來的煙氣的熱能，溫度再次升高；
再通過二級熱風(fēng)通道進入熱風(fēng)爐的爐內(nèi)換熱器，通過導(dǎo)流墻進行U型或S 型長路徑流動穿過換熱火管吸收煙氣的高溫?zé)崮?，再從熱風(fēng)出口放出進入用熱 設(shè)備或其它用熱的地方；
空氣通過多級加熱溫度逐級升高。
本發(fā)明與其它技術(shù)和現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)勢在于以下幾點
1、 本發(fā)明系統(tǒng)有著完整的燃燒、換熱、余熱回收和煙氣凈化組件和功能，各種 功能有機結(jié)合自然銜接，而非簡單地將各種組件組合。
2、 本發(fā)明對如上所述功能整體設(shè)計，有利于對系統(tǒng)進行優(yōu)化。如果分離設(shè)計安 裝其劣勢不僅在于表面的接口不易兼容，重要的是實現(xiàn)功能的各組件不可能進
5行優(yōu)化設(shè)計，甚至在實現(xiàn)每個組件在實現(xiàn)自身功能的時候會影響其它組件功能 的實現(xiàn)，其中一例是單獨的旋風(fēng)除塵器實現(xiàn)除塵功能后，將來有大量的熱能 得不到回收；
3、 從熱利用率和換熱效率的角度講，多級換熱-余熱回收使得本系統(tǒng)的熱效率 可以達到90%。
4、 對第3條所述的多級換熱-余熱回收方式，可以利用自動控制系統(tǒng)(由于控制 系統(tǒng)多種多樣，本發(fā)明不舉實例)的控制達到精確控制熱風(fēng)溫度、風(fēng)壓、風(fēng)速、 風(fēng)量等參數(shù)的目的以適應(yīng)某些高標(biāo)準(zhǔn)工藝的要求。
5、 對于單獨的組件，余熱回收器的設(shè)計融合了余熱回收和煙氣凈化兩大功能并 將它們有機結(jié)合，如第1條所舉例子，在煙氣凈化的同時，它可以完美地實現(xiàn) 余熱回收，水的熱容量大，可以吸收更多的煙氣低溫?zé)崮懿⑶宜屑尤胨幤房?以方便地達到凈化煙氣的作用，不用再增加凈化裝置一通入水中凈化與水膜和 旋風(fēng)除塵相比，煙氣與水100%接觸，效果最好。


圖l是熱風(fēng)系統(tǒng)，圖2是二級換熱器，圖3是余熱回收器。
1:熱風(fēng)爐；2:爐外換熱器；3:余熱回收器;4: 一級煙道；5: 二級煙道； 6:排氣口； 7:空氣入口； 8: —級熱風(fēng)通道；9: 二級熱風(fēng)通道； 10:熱風(fēng)出口； 11:爐內(nèi)換熱器；12:燃燒室；13:換熱火管；14:導(dǎo)流墻； 15:換熱器；16:換熱套筒；17:熱管；18:煙氣凈化換熱箱；19:排污口 。 圖中虛線表示空氣流動路徑，實線表示煙氣流動路徑，箭頭表示它們的走向。
具體實施例方式
現(xiàn)在結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明所包含的不僅限于
下述內(nèi)容
實例一
具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)主要由含爐內(nèi)換熱器(ll) 的熱風(fēng)爐(l)、爐外換熱器(2)和余熱回收器(3)依次串聯(lián)而成，也包含連接、保 溫和管道等附件。
熱風(fēng)爐(1)主要包含燃燒室(12)和爐內(nèi)換熱器(11)器，兩者之間由耐火磚徹
成的一道火墻隔開或采用填充保溫材料形成隔熱火墻，爐內(nèi)換熱器(ll)內(nèi)部插
有換熱火管(13)。換熱火管連接燃燒室(12)和一級煙道(4)。為使熱風(fēng)與換熱火 管(13)內(nèi)的煙氣充分換熱，在爐內(nèi)換熱器(11)中設(shè)置一道或多道導(dǎo)流墻(14)， 效果是使熱風(fēng)以U型或S型的長路徑通過爐內(nèi)換熱器(ll)，最后在爐內(nèi)換熱器 (ll)設(shè)置熱風(fēng)出口(lO),使被加熱的高溫空氣一熱風(fēng)進入用熱設(shè)備。熱風(fēng)出口 (10)以及下文將說明的二級熱風(fēng)通道(9)、 一級熱風(fēng)通道(8)等的朝向不一定必 須如圖所示，而是根據(jù)工程需要而定。
換熱火管(13)連接燃燒室(12)和一級煙道(4)， 一級煙道(4)則連接熱風(fēng)爐(I) 和爐外換熱器(2)兩大組件，由于設(shè)備實際較大安裝完成后一般不移動，所 以三大組件的連接通過一級煙道(4)及下文將述的連接部件都是焊接而成。
爐外換熱器(2)為鋼板悍接而成，外面包有保溫層。本系統(tǒng)的其它兩大組件 和連接部件等，凡是表面產(chǎn)生高溫的部分均進行保溫，目的是降低熱損失提高
熱效率。爐外換熱器(2)分上下兩部分，使熱風(fēng)從上部通過，煙氣從下部通過， 上下兩部分的換熱通過置于爐外換熱器中連接上下兩部分的換熱器(15)完成， 這里的換熱器(15)不僅指熱管式或其它可以獨立于爐外換熱器且中用于換熱的 組件也可以是具有換熱功能的爐外換熱器(2)本身的材料，比如上下兩部分之間 的間隔物；如果是前述的可以單獨制造并且專用于換熱的換熱器(15)，那么它 也是焊接在爐外換熱器(2)巾的。上部兩端分別通過一級熱風(fēng)通道(8)與余熱回 收器(3)的換熱套筒(16)相連，通過二級熱風(fēng)通道(9)與熱風(fēng)爐(1)的爐內(nèi)換熱器
(II) 相連;下部兩端分別與一級煙道(4)和一級煙道連接(5)， 二級煙道(9)的出 口插入煙氣凈化換熱箱(18)的水面以下。
余熱回收器(3)主要由換熱套筒(16)、熱管(17)、煙氣凈化換熱箱(18)、排 污口(19)、空氣進口(7)和排氣口(6)以及其它附件組成，它們都是焊接而成并 且它們的位置和開口朝向并非一定如圖所示，根據(jù)工程需要而定。余熱回收器 (3)兼?zhèn)渥詈笠患壍臒煔庥酂嵛魇蘸蜔煔鈨艋瘍煞N功能并且這兩個功能的實現(xiàn) 是同歩的。換熱套筒(16)包圍在煙氣凈化換熱箱(18)外，并在兩者之間的壁上 打- 圈孔，換熱套筒(16)內(nèi)的熱管(17)穿過孔通入煙氣凈化換熱箱(18)內(nèi)，熱 管(17)是-J支一支地環(huán)形排列在換熱套筒(18)內(nèi)，如果空間足夠可以打兩排孔 放置兩圈熱管(17)。煙氣凈化換熱箱(18)內(nèi)盛有水，水中可以溶入脫硫脫氮等 藥品，水面高度最低應(yīng)該同時達到使水與熱管(17)接觸和沒過二級煙道(5)出口 兩個條件。煙氣凈化換熱箱(18)的底部設(shè)有排污閥(19)，用于排放其中的水； 在上部或側(cè)面有排氣口(6)，用于排放凈化和余熱回收后的廢氣。煙氣凈化換熱 箱(1S)內(nèi)水具有余熱回收和煙氣凈化雙重作用。
系統(tǒng)的運行按煙氣路徑和空氣路徑分別說明
燃料在燃燒室(12)內(nèi)燃燒產(chǎn)生攜帶大量熱的煙氣，如上所述，燃燒室(12) 內(nèi)外做保溫，不在其中散熱。
高溫?zé)煔鈹y帶熱量，從燃燒室(12)進入換熱火管(13)并通過它將高溫?zé)崮?傳遞到爐內(nèi)換熱器(ll)中，換熱火管(13)內(nèi)有高溫明火竄入；
中溫?zé)煔馔ㄟ^一級煙道(4)進入爐外換熱器(2)，通過換熱器(15)再次散失 部分熱能；
散失大部分熱后的低溫?zé)煔馔ㄟ^二級煙氣通道(5)進入余熱回收器(3)進行 最后一次熱交換，將全部的可利用熱能和所有的灰塵留在煙氣凈化換熱箱(18) 的水中，水中加入脫硫、氮化合物的藥品再使絕大多數(shù)的氣態(tài)硫、氮化合物也 存留在水中；
最后，凈化換熱完成后的廢氣通過排氣口 (6)排放出去。 煙氣的多級換熱使其溫度逐級降低，并且最后在余熱回收器的凈化作用下僅剩廢氣不再有有害氣體和灰塵顆粒。
空氣首先通過余熱回收器(7)的空氣入口(7)進入換熱套筒進行第一次加熱，成為低溫?zé)犸L(fēng)，在這里需要指出的是余熱回收器(3)內(nèi)進行的是煙氣-水-空氣—次換熱，水起到了換熱介質(zhì)的作用并如上(煙氣流通路徑)所述，水還有煙氣凈化的作用；
低溫?zé)犸L(fēng)穿過換熱套筒通過一級熱風(fēng)通道進入爐外換熱器的上部吸收其中換熱器傳遞來的煙氣的熱能，溫度再次升高；
中溫?zé)犸L(fēng)通過二級熱風(fēng)通道進入熱風(fēng)爐的爐內(nèi)換熱器，通過導(dǎo)流墻進行U型或S型長路徑流動穿過換熱火管(13)吸收煙氣的高溫?zé)崮?，再從熱風(fēng)出口 (10)放出進入用熱設(shè)備或其它用熱的地方；
空氣通過多級加熱溫度逐級升高。
由于控制系統(tǒng)復(fù)雜而且多種多樣，圖中并未標(biāo)注，但操作使用時需要控制系統(tǒng)進行各種參數(shù)的感知和控制，尤其對熱風(fēng)溫度、風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)力中某個或某些參數(shù)的檢測，以達到控制安全，保證工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。
實例二
上述三大組件和它們各自部件的連接，在允許的情況也使用除焊接外的工藝，將各組件采用法蘭連接或直接套接。
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權(quán)利要求
1、具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)，主要由熱風(fēng)爐(1)、爐外換熱器(2)和余熱回收器(3)組成，其特征是包含熱風(fēng)爐(1)、爐外換熱器(2)和余熱回收器(3)而不僅限于擁有三個部分；熱風(fēng)爐(1)內(nèi)置爐內(nèi)換熱器(11)，后者位于燃燒室(12)后，里面有換熱火管(13)；爐外換熱器(2)是一個熱管式換熱器，上部通過二級熱風(fēng)通道(9)與爐內(nèi)換熱器(11)內(nèi)腔相連，下部通過一級煙道與換熱火管(13)相聯(lián)；余熱回收器(3)的換熱套筒(16)包圍在煙氣凈化換熱箱(18)外，換熱套筒(16)內(nèi)的熱管(17)通入煙氣凈化換熱箱(18)內(nèi)，爐外換熱器(2)下部通過二級煙道(5)與煙氣凈化換熱箱(18)相聯(lián)，上部通過一級熱風(fēng)通道(8)與換熱套筒(16)相聯(lián)。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)， 其特征是熱風(fēng)爐(1)包含燃燒室(12)和爐內(nèi)換熱器(11)，而后者內(nèi)部包含允許煙氣通 過的換熱火管(13)和引導(dǎo)熱風(fēng)流動路徑的導(dǎo)流墻(14)。
3、 如權(quán)利要求1所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱屈收熱風(fēng)系統(tǒng)， 其特征是爐外換熱器(2)的上部與下部通過內(nèi)置的換熱器(15)進行換熱聯(lián)系，也通過 爐外換熱器(2)本身的材料換熱。
4、 如權(quán)利要求3所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng) 的爐外換熱器(2)，其特征是換熱器(15)是聯(lián)通爐外換熱器上下兩部分的熱管； 或者是金屬棒；或者是不存在可以分離的換熱器，而利用爐外換熱器(2)內(nèi)的部分可以換熱 的材料，而這種材料本身不僅可以起換熱作用。
5、 如權(quán)利要求1所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)， 其特征是余熱回收器(3)包含換熱套筒(16)、熱管(17)、煙氣凈化換熱箱(18)和排污口 (19);煙氣凈化換熱箱(18)內(nèi)盛有水，排污口 (19)位于其下部；空氣入口 (7)與換熱套筒(16)相接并相通，連接方式是焊接， 或者是法蘭連接，或者是螺紋連接。
6、 如權(quán)利要求4所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)的余熱回收器(3)，其特征是煙氣凈化換熱箱(18)內(nèi)盛的水中含有脫硫脫氮藥品，水可以通過排污閥(19) 排放；水面高度可以沒過伸出在煙氣凈化換熱箱(18)部分的熱管(17)和二級煙道 (5)的出口。
7、 如權(quán)利要求1所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)，煙氣流動途徑及其散熱方式是燃燒室(12)產(chǎn)生的煙氣通過后面爐內(nèi)換熱器(11)內(nèi)的換熱火管(13)并將部 分熱能放出，完成第一級換熱流程；再通過一級煙道(4)進入爐外換熱器(2)并將部分熱能傳遞給換熱器(15)， 完成第二級換熱；再通過二級煙道(5)進入余熱回收器(3)中的煙氣凈化換熱箱(18)，其中的 所有的煙塵和絕大部分含硫、氮化合物的氣體以及最后可被利用的熱能被煙氣 凈化換熱箱(18)吸收，部分不溶于水的氣體通過排氣口 (6)排放；煙氣逐級換熱，溫度逐級降低。
8、 如權(quán)利要求1所述的具有煙氣凈化功能的多級換熱-余熱回收熱風(fēng)系統(tǒng)， 空氣流動途徑及吸熱方式是空氣從空氣入口(7)進入余熱回收器(3)的換熱套筒，吸收熱管(17)從煙氣 凈化換熱箱(18)傳遞的熱能，成為熱風(fēng)；熱風(fēng)通過一級熱風(fēng)通道(8)進入爐外換熱器(2)上部，吸收其中換熱器(15) 傳遞來的煙氣的熱能；再通過二級熱風(fēng)通道(9)進入熱風(fēng)爐(1)的爐內(nèi)換熱器(11)，通過導(dǎo)流墻(14) 進行U型或S型長路徑流動穿過換熱火管(13)吸收煙氣的高溫?zé)崮?，再從熱風(fēng)出口 (IO)放出；空氣通過多級加熱溫度逐級升高。
全文摘要
本系統(tǒng)主要由內(nèi)含爐內(nèi)換熱器的熱風(fēng)爐、爐外換熱和余熱回收器三大組件有機地組成，三者對熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱能以高中低溫加熱空氣的方式充分利用，熱效率遠高于單級換熱和沒有余熱回收的熱風(fēng)爐。而且最后一級的余熱回收采用煙-水-氣二次換熱，在中間物-水中加入凈化藥品便可在已有除塵功能的基礎(chǔ)上達到凈化煙氣脫硫脫氮的作用且?guī)缀跬耆珒艋?。整體設(shè)計的好處在于可以對系統(tǒng)進行優(yōu)化并且實現(xiàn)各種設(shè)備實現(xiàn)其功能同時不會影響其它功能實現(xiàn)的效果。
文檔編號F24H3/00GK101650072SQ20081006349
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
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