螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊及含該模塊的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊及含該模塊的裝置，所述模塊包括外殼，所述外殼頂部設(shè)置有冷水進(jìn)口和熱水出口、底部設(shè)置有排污口，所述模塊還包括并排設(shè)置在外殼內(nèi)部且分別與冷水進(jìn)口和熱水出口連接的兩個(gè)換熱單元，兩個(gè)換熱單元中的一個(gè)換熱單元的頂部端口連接冷水進(jìn)口，另一個(gè)換熱單元的頂部端口連接熱水出口，兩個(gè)換熱單元的底部端口分別連接在底部換熱管束的兩端。本發(fā)明的換熱管束螺旋型布置，可在有限空間內(nèi)增大單位體積換熱面積；單根換熱管外壁面設(shè)置有向外凸起的球冠狀丁胞，有利于減緩受到煙氣顆粒的磨損；采用模塊化設(shè)計(jì)，可在線完成故障模塊檢修，提高設(shè)備利用率，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說明】
螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊及含該模塊的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)伴生廢氣余熱利用領(lǐng)域，尤其涉及一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊及含該模塊的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，能源消費(fèi)數(shù)量巨大，造成國(guó)內(nèi)環(huán)境出現(xiàn)很嚴(yán)重的問題，特別是大氣污染等。當(dāng)前，治理霧霾和其它環(huán)境問題，需要能源結(jié)構(gòu)快速調(diào)整。最近，我國(guó)政府出臺(tái)了許多政策性文件，旨在力促全國(guó)范圍的節(jié)能減排。
[0003]2013年9月，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中明確提出，所有燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)生產(chǎn)設(shè)備、石油煉制企業(yè)的催化裂化裝置、有色金屬冶煉企業(yè)都要安裝脫硫設(shè)施，每小時(shí)20蒸噸及以上的燃煤鍋爐要實(shí)施脫硫；除循環(huán)流化床鍋爐以外的燃煤機(jī)組均應(yīng)安裝脫硝設(shè)施，新型干法水泥窯要實(shí)施低氮燃燒技術(shù)改造并安裝脫硝設(shè)施；燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐現(xiàn)有除塵設(shè)施要實(shí)施升級(jí)改造；力爭(zhēng)到2017年，全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，優(yōu)良天數(shù)逐年提高；京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25 %、20 %、15 %左右，其中北京市細(xì)顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。2014年初，國(guó)家能源局印發(fā)的《2014年能源工作指導(dǎo)意見》中明確指出，要著力降低煤炭消費(fèi)比重，提高天然氣和非化石能源比重；2014年，京津冀魯分別削減原煤消費(fèi)300萬噸、200萬噸、800萬噸和400萬噸；全國(guó)淘汰煤炭落后產(chǎn)能3000萬噸，關(guān)停小火電機(jī)組200萬千瓦；力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)煤電脫硫比重接近100%，火電脫硝比重達(dá)到70%。2014年9月，國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》中明確提到，全國(guó)新建燃煤發(fā)電機(jī)組平均供電煤耗低于300克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)；到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時(shí)，其中現(xiàn)役60萬千瓦及以上機(jī)組(除空冷機(jī)組外)改造后平均供電煤耗低于300克/千瓦時(shí)；在執(zhí)行更嚴(yán)格能效環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，到2020年，力爭(zhēng)使煤炭占一次能源消費(fèi)比重下降到62%以內(nèi)，電煤占煤炭消費(fèi)比重提高到60%以上。2014年9月，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)的《國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014-2020年)》中明確提出，到2020年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%?45%，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重到15%左右，尤其要重點(diǎn)推進(jìn)電力、鋼鐵、建材、有色、化工和石化等高能耗行業(yè)重大節(jié)能技術(shù)與裝備研發(fā)，開展能源梯級(jí)綜合利用技術(shù)研發(fā)。
[0004]我國(guó)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，燃煤火力發(fā)電仍將占據(jù)我國(guó)發(fā)電領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，截至2014年7月底，我國(guó)6000千瓦及以上電廠裝機(jī)容量12.6億千瓦，同比增長(zhǎng)9.5%，其中，火電廠裝機(jī)容量創(chuàng)新高，達(dá)8.81億千瓦?；痣姍C(jī)組提供了我國(guó)70%以上的社會(huì)用電量，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。但同時(shí)，火電機(jī)組也消耗了全國(guó)約50 %的燃煤和20 %的工業(yè)水，排放出的SO2、啤和CO 2分別約占全國(guó)總量的45 %、50 %和 48%。
[0005]電站鍋爐的排煙是豐富的低溫余熱資源。我國(guó)燃煤電站鍋爐的設(shè)計(jì)排煙溫度大多在120?140°C，實(shí)際運(yùn)行排煙溫度一般還要略高些，約高出20?50°C，而一部分燃用高硫煤和褐煤的電站鍋爐排煙溫度可達(dá)160°C，甚至更高。鍋爐效率約為88%?94%。鍋爐的各項(xiàng)熱損失包括排煙熱損失、化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失、鍋爐散熱損失等。其中，排煙熱損失是鍋爐熱損失中最多的一項(xiàng)，占鍋爐熱損失的60%?70%，而排煙溫度為影響排煙熱損失的主要因素。排煙溫度每增加10°C，排煙熱損失約增加0.6%?1%，相應(yīng)多耗煤1.2%?2.4%。因此，降低排煙溫度是提高鍋爐效率的關(guān)鍵。若能有效降低電站鍋爐的排煙溫度至70?90°C，鍋爐效率將提高2?5個(gè)百分點(diǎn)，供電煤耗將下降
2 ?6g/ (kff.h) ο
[0006]為回收電站鍋爐的排煙余熱，可以在煙道上加裝低溫省煤器，其具體方案為:部分或全部凝結(jié)水在低溫省煤器內(nèi)吸收排煙熱量，降低排煙溫度，自身被加熱后再返回汽輪機(jī)低壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱低加)系統(tǒng)，從而提高機(jī)組效率。同時(shí)，由于進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度下降，還可以節(jié)約脫硫工藝水的消耗量。低溫省煤器與低加系統(tǒng)的連接形式包括串聯(lián)和并聯(lián)，前者指串于兩級(jí)低加之間，但串聯(lián)易出現(xiàn)因低溫省煤器故障而造成停機(jī)事故；后者中低溫省煤器和某級(jí)低加并聯(lián)，不存在低溫省煤器故障停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，該連接方式比較常用。至于低溫省煤器的具體布置方式，根據(jù)其在煙氣系統(tǒng)中的位置可分為除塵器前、吸風(fēng)機(jī)前、吸風(fēng)機(jī)后和除塵器前后二級(jí)布置等。
[0007]對(duì)于現(xiàn)有低溫省煤器中的換熱管而言，一般采用普通不銹鋼金屬管，有以下幾點(diǎn)缺陷:1)由于換熱管壁面溫度遠(yuǎn)低于煙氣酸露點(diǎn)，在低溫管束壁面會(huì)產(chǎn)生酸露，造成低溫腐蝕；2)受低溫腐蝕限制，普通不銹鋼金屬管不能將煙氣余熱吸收過多，須保證煙氣溫度在酸露點(diǎn)以上，以致煙氣余熱不能深度回收；3)燃用燃煤等化石燃料的鍋爐產(chǎn)生的煙氣中含有一定量的煙塵，酸露與煙塵接觸，結(jié)垢問題不可避免，且傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置易出現(xiàn)死角區(qū)，即使采用蒸汽吹掃等措施也難消除。低溫省煤器中的換熱管還有一些是采用可以承受低溫腐蝕的特種合金鋼，但高昂的價(jià)格難以接受。亦有一些換熱管采用金屬管加防腐襯層技術(shù)，如煙氣側(cè)襯搪瓷、襯氟塑料、襯特氟龍涂料、噴涂二氧化硅或氧化鋁等。但由于換熱器本身前后溫差較大，襯硬質(zhì)材料的都難以避免發(fā)生襯層開裂，導(dǎo)致內(nèi)部金屬管局部腐蝕，最終影響設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0008]為提高低溫省煤器的使用壽命，選用耐腐蝕材料是抗腐蝕的常用方法。而常用的抗腐蝕材料分為金屬材料與非金屬材料。金屬材料，國(guó)內(nèi)的低溫省煤器多選用ND鋼，而非金屬材料，主要包括玻璃管、搪瓷管、氟塑料材質(zhì)等。玻璃管雖防腐，性能好但易碎，不是理想材料；搪瓷管是較理想的抗腐蝕材料，但搪瓷管難加工，只能做成光管的型式，難以翅片化；氟塑料材質(zhì)可有效解決煙氣腐蝕問題，對(duì)煙氣組分、壁溫、酸露點(diǎn)無特殊要求，可以超低溫運(yùn)行，使用壽命長(zhǎng)達(dá)15年。
[0009]除了電站鍋爐的排煙余熱之外，工業(yè)生產(chǎn)中還存在大量的間歇性余熱源。比如鋼鐵工業(yè)制造流程中的燒結(jié)工序。就一般鋼鐵企業(yè)燒結(jié)廠而言，燒結(jié)機(jī)主煙道氣余熱約占燒結(jié)工序能耗的13%?23%，冷卻機(jī)(環(huán)冷機(jī)、帶冷機(jī))熱廢氣余熱占燒結(jié)工序能耗的19%?35%。兩種低品位氣相余熱回收主要有如下幾個(gè)途徑:將燒結(jié)礦冷卻熱廢氣直接用作燒結(jié)點(diǎn)火空氣或預(yù)熱助燃空氣；或直接作為預(yù)熱燒結(jié)混合料的預(yù)熱熱源；或利用余熱鍋爐為企業(yè)生產(chǎn)、生活提供蒸汽或熱水；或通過鍋爐與汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)換成電力。而燒結(jié)機(jī)主煙道氣和冷卻機(jī)熱廢氣具有如下特點(diǎn):熱源品質(zhì)整體較低；熱廢氣溫度波動(dòng)大；熱源的連續(xù)性難以保證等。
[0010]再者，水泥工業(yè)中排出的廢氣和其它行業(yè)廢氣相比，具有如下特點(diǎn):1)廢氣的品味較低，工況波動(dòng)很大。通常而言窯頭廢氣溫度在250?350°C之間，而窯尾的廢氣溫度在320?400°C之間。窯頭篦冷機(jī)的熱慣性較小，對(duì)窯況變化非常敏感，廢氣參數(shù)波動(dòng)較大，溫度波動(dòng)在100?150°C之間。但窯尾不同，窯尾系統(tǒng)熱容量非常大，廢氣參數(shù)較穩(wěn)定，熱慣性較強(qiáng)，溫度波動(dòng)通常低于15°C，熱差異在舊式篦冷機(jī)上表現(xiàn)更明顯。2)廢氣中通常含有大量的粉塵，且粉塵濃度較高，有強(qiáng)烈的腐蝕性。窯頭廢氣中粉塵濃度達(dá)到30?50g/Nm3，且粉塵有較強(qiáng)的腐蝕性；窯尾廢氣中粉塵濃度達(dá)到60?80g/Nm3，且粉塵很粘。
[0011]囿于傳統(tǒng)回收技術(shù)與方法，鋼鐵及水泥等高耗能行業(yè)的低品位余熱余能雖早有回收，但能量利用率較低，且未實(shí)現(xiàn)深度利用。
[0012]如前所述，以氟塑料為材質(zhì)，可以制成換熱器。氟塑料換熱器一般采用小直徑薄壁管來間接的提高傳熱面積和換熱系數(shù)。美國(guó)杜邦公司曾用過最小外徑2.5_，壁厚0.25mm的塑料管子，管心距4?6.4mm的管束來提高傳熱效率。國(guó)內(nèi)制造的氟塑料換熱器常采用的管束規(guī)格為外徑6mm，壁厚0.5mm的管子，管心距8.5mm ;外徑5mm，壁厚0.5mm,管心距
7.5mm ;外徑3.6mm,壁厚0.7mm,管心距5.5mm。國(guó)外緊湊式的氟塑料換熱器單位體積換熱面積可達(dá)到650m2/m3，而國(guó)內(nèi)的一般均在200m2/m3以下，甚至低到102m2/m3。由此可見，國(guó)內(nèi)在氟塑料換熱器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面還有很大的提升空間。
[0013]中國(guó)專利CN102607299B (【公開日】為2012年7月25日)的發(fā)明專利《模塊式氟塑料管煙氣換熱器》提供一種適用于火電廠鍋爐排煙余熱回收的換熱器，換熱模式為煙氣與水間接換熱。該換熱器中的換熱管采用氟塑料材質(zhì)，能有效解決煙氣換熱器的腐蝕問題和結(jié)垢問題，實(shí)現(xiàn)了低溫?fù)Q熱。而且，整套換熱器采用模塊化設(shè)計(jì)，易于安裝，方便維修。
[0014]中國(guó)專利CN102607306B (【公開日】為2012年7月25日)的發(fā)明專利《新型煙氣余熱回收系統(tǒng)》提供一種適用于火電廠鍋爐尾氣余熱回收的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過設(shè)置二次換熱器，利用煙氣直接加熱冷媒水，冷媒水升溫后作為熱源再去加熱最終被加熱介質(zhì)，如:電廠的高品質(zhì)凝結(jié)水，一次風(fēng)，熱網(wǎng)水等。該系統(tǒng)有效避免了最終被加熱介質(zhì)的污染。
[0015]剖析上述兩項(xiàng)專利技術(shù)后不難發(fā)現(xiàn)，雖用到氟塑料換熱器，但由于氟塑料換熱管設(shè)計(jì)成U型，在使用過程中，若U型管前段或后段磨損后，必須更換整根換熱管，造成管材浪費(fèi)，且塑料管表面不耐磨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的在于，提供了一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊及含該模塊的裝置，解決了當(dāng)前塑料換熱器換熱效率低、且塑料管壁面易磨損的技術(shù)問題，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于沖洗，便于安裝與維修。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0018]—種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，所述模塊包括外殼1，所述外殼I頂部設(shè)置有冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2、底部設(shè)置有排污口 5，所述模塊還包括并排設(shè)置在外殼I內(nèi)部且分別與冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2連接的兩個(gè)換熱單元4 ；
[0019]兩個(gè)換熱單元4中的一個(gè)換熱單元的頂部端口連接冷水進(jìn)口 3，另一個(gè)換熱單元的頂部端口連接熱水出口 2，兩個(gè)換熱單元4的底部端口分別連接在底部換熱管束6的兩端;
[0020]所述的兩個(gè)換熱單元4中的任一個(gè)換熱單元包括連接于該換熱單元頂部端口和底部端口之間的中間換熱管束7，以及支撐中間換熱管束7的若干支撐柱8、若干支撐環(huán)9和若干支撐盤10，所述中間換熱管束7沿?fù)Q熱單元軸向螺旋盤繞在換熱單元中。
[0021]進(jìn)一步地，所述任一支撐柱8包括支撐外柱8-1和支撐內(nèi)柱8-2，所述任一支撐環(huán)9包括支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2 ;其中，支撐外柱8-1 —端連接于其所在換熱單元的頂部端口，另一端連接于底部端口 ；支撐內(nèi)柱8-2 —端與靠近其所在換熱單元的頂部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)9-2連接，另一端與靠近底部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)9-2連接；所述支撐外柱8-1與支撐外環(huán)9-1連接構(gòu)成換熱單元的外骨架，所述支撐內(nèi)柱8-2與支撐內(nèi)環(huán)9-2連接構(gòu)成換熱單元的內(nèi)骨架，外骨架與內(nèi)骨架之間通過若干根支粱12連接，所述中間換熱管束7沿?fù)Q熱單元軸向螺旋盤繞在由外骨架和內(nèi)骨架構(gòu)成的環(huán)形空間中。
[0022]進(jìn)一步地，所述任一支撐盤10為換熱管束順排支撐盤或換熱管束叉排支撐盤；所述任一支撐盤10盤面上開設(shè)有與所述的中間換熱管束7排列方式相對(duì)應(yīng)的換熱管插孔13。
[0023]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)換熱單元4的頂部端口與冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2之間、底部端口與底部換熱管束6之間均采用可拆卸連接。優(yōu)選地，所述可拆卸連接為螺栓連接。
[0024]優(yōu)選地，所述底部換熱管束6和中間換熱管束7的管束中任一根換熱管的管壁14夕卜側(cè)設(shè)置有規(guī)則排列的向外凸起的若干個(gè)丁胞15。
[0025]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述丁胞15為球冠狀，且沿單根換熱管橫截面圓周方向等間隔排列。
[0026]本發(fā)明中，所述模塊中的外殼I及兩個(gè)換熱單元4均采用氟塑料材質(zhì)制成。
[0027]—種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收裝置，所述裝置包括并排設(shè)置在工業(yè)伴生廢氣通道11內(nèi)徑向的若干組上述模塊，所述任一組模塊中的冷水進(jìn)口 3通過冷水支管16與冷水母管17相連通；所述任一組模塊中的熱水出口 2通過熱水支管18與熱水母管19相連通。
[0028]優(yōu)選地，所述冷水支管16和熱水支管18上均設(shè)置截止閥20。
[0029]本發(fā)明中，支撐柱8起到縱向支撐作用，其豎直放置且沿支撐環(huán)9水平圓周方向等間隔布置；支撐環(huán)9起到橫向支撐作用，其水平放置且沿支撐柱8豎直方向等間隔布置；支撐盤10起到約束塑料換熱管束的作用，其沿塑料換熱管束螺旋盤繞方向等間隔布置。
[0030]本發(fā)明中所述的底部或中間換熱管束由若干根換熱管組成，換熱管束可布置為順排方式或叉排方式，且螺旋盤繞的螺距S需根據(jù)推算出的余熱回收裝置的整體換熱面積確定。
[0031]本發(fā)明中支撐外柱8-1和支撐內(nèi)柱8-2的數(shù)量需根據(jù)換熱單元4的尺寸確定；所述的支撐環(huán)9包括支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2，其中，支撐外環(huán)9-1緊貼支撐外柱8-1布置，支撐內(nèi)環(huán)9-2緊貼支撐內(nèi)柱8-2布置，且支撐外環(huán)9-1直徑0。2要大于支撐內(nèi)環(huán)9-2直徑Dm，但數(shù)值大小需根據(jù)塑料換熱管束尺寸確定，支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2的數(shù)量需根據(jù)換熱單元4的尺寸確定。
[0032]本發(fā)明所述的支撐盤10可布置為管束順排時(shí)的支撐盤或管束叉排時(shí)的支撐盤，支撐盤10盤面開設(shè)有與所述的塑料換熱管束排列方式對(duì)應(yīng)的換熱管插孔13，且換熱管插孔13的橫向間距Cl1和縱向間距d2的數(shù)值大小需根據(jù)推算出的余熱回收裝置的整體換熱面積確定，而換熱管插孔13的直徑需根據(jù)單根塑料換熱管尺寸確定。
[0033]本發(fā)明所述的單根換熱管管壁14外側(cè)設(shè)置有規(guī)則排列的向外凸起的若干個(gè)球冠狀丁胞15，沿單根塑料換熱管橫截面圓周方向等間隔排列，丁胞15的總數(shù)量以及相關(guān)參數(shù)，包括投影直SD1、間距D2、半徑r、高度h、夾角α等需根據(jù)單根塑料換熱管的內(nèi)徑r。確定。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著進(jìn)步和積極效果:
[0035]I)換熱管束螺旋型布置，可在有限空間內(nèi)增大單位體積換熱面積，且管束內(nèi)水流旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，可增大裝置的整體換熱系數(shù)；
[0036]2)單根換熱管外壁面設(shè)置有向外凸起的若干個(gè)球冠狀丁胞，有利于減緩受到煙氣顆粒的磨損，延長(zhǎng)塑料換熱管束的使用壽命，節(jié)省成本；
[0037]3)兩個(gè)換熱單元構(gòu)成一組換熱模塊的連接形式，若某個(gè)換熱管束受損，更換其中一個(gè)換熱單元即可，節(jié)省材料；
[0038]4)多組換熱模塊可構(gòu)成換熱模塊組共同完成工業(yè)伴生廢氣余熱回收，且每組換熱模塊可單獨(dú)工作，彼此間互不影響，若某個(gè)模塊出現(xiàn)破損或泄露，關(guān)閉該模塊冷水支管及熱水支管上的截止閥后，可在線進(jìn)行更換，不影響機(jī)組的安全運(yùn)行，提高設(shè)備利用率；
[0039]5)換熱管束布置在由外骨架和內(nèi)骨架構(gòu)成的環(huán)形空間中，所有支撐內(nèi)環(huán)內(nèi)部可形成一定的柱狀空間，可將高壓水槍深入到柱狀空間內(nèi)部，由內(nèi)向外進(jìn)行環(huán)形噴射，可有效脫除塑料換熱管束表面淤積的灰垢，且沖洗不留死角，節(jié)約耗水量。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為本發(fā)明模塊內(nèi)部的一個(gè)換熱單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為圖2中A-A剖面示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明管束順排支撐盤的橫截面示意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明管束叉排支撐盤的橫截面示意圖；
[0045]圖6為本發(fā)明單根換熱管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖7為圖6中B-B剖面示意圖；
[0047]圖8為圖6中I處區(qū)域放大示意圖；
[0048]圖9為設(shè)置有四組回收模塊的本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]附圖標(biāo)記:1為外殼；2為熱水出口 ；3為冷水進(jìn)口 ；4為換熱單元；5為排污口 ；6為底部換熱管束；7為中間換熱管束；8為支撐柱；8-1為支撐外柱；8-2為支撐內(nèi)柱；9為支撐環(huán)；9-1為支撐外環(huán)；9-2為支撐內(nèi)環(huán)；10為支撐盤；11為工業(yè)伴生廢氣通道；12為支粱；13為換熱管插孔；14為換熱管管壁；15為丁胞；16為冷水支管；17為冷水母管；18為熱水支管；19為熱水母管；20為截止閥。
【具體實(shí)施方式】
[0050]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0051]實(shí)施例1
[0052]如圖1所示，一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，所述模塊包括外殼1，所述外殼I頂部設(shè)置有冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2、底部設(shè)置有排污口 5，所述模塊還包括并排設(shè)置在外殼I內(nèi)部且分別與冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2連接的兩個(gè)換熱單元4 ;
[0053]兩個(gè)換熱單元4中的一個(gè)換熱單元的頂部端口連接冷水進(jìn)口 3，另一個(gè)換熱單元的頂部端口連接熱水出口 2，兩個(gè)換熱單元4的底部端口分別連接在底部換熱管束6的兩端;
[0054]所述的兩個(gè)換熱單元4中的任一個(gè)換熱單元包括連接于該換熱單元頂部端口和底部端口之間的中間換熱管束7，以及支撐中間換熱管束7的若干支撐柱8、若干支撐環(huán)9和若干支撐盤10 ;
[0055]如圖2和圖3所示，所述任一支撐柱8包括支撐外柱8-1和支撐內(nèi)柱8_2，所述任一支撐環(huán)9包括支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2 ;其中，支撐外柱8-1 —端連接于其所在換熱單元的頂部端口，另一端連接于底部端口 ；支撐內(nèi)柱8-2—端與靠近其所在換熱單元的頂部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)9-2連接，另一端與靠近底部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)9-2連接；所述支撐外柱8-1與支撐外環(huán)9-1連接構(gòu)成換熱單元的外骨架，所述支撐內(nèi)柱8-2與支撐內(nèi)環(huán)9-2連接構(gòu)成換熱單元的內(nèi)骨架，外骨架與內(nèi)骨架之間通過若干根支粱12連接，所述中間換熱管束7沿?fù)Q熱單元軸向螺旋盤繞在由外骨架和內(nèi)骨架構(gòu)成的環(huán)形空間中；
[0056]如圖4和圖5所示，所述任一支撐盤10為換熱管束順排支撐盤或換熱管束叉排支撐盤；所述任一支撐盤10盤面上開設(shè)有與所述的中間換熱管束7排列方式相對(duì)應(yīng)的換熱管插孔13。
[0057]所述兩個(gè)換熱單元4的頂部端口與冷水進(jìn)口 3和熱水出口 2之間、底部端口與底部換熱管束6之間均采用螺栓可拆卸連接。
[0058]如圖6、圖7和圖8所不，所述底部換熱管束6和中間換熱管束7的管束中任一根換熱管的管壁14外側(cè)設(shè)置有規(guī)則排列的向外凸起的若干個(gè)球冠狀丁胞15。所述丁胞15沿單根換熱管橫截面圓周方向等間隔排列。
[0059]本發(fā)明中，所述模塊中的外殼I及兩個(gè)換熱單元4均采用氟塑料材質(zhì)制成。
[0060]本發(fā)明中，支撐柱8起到縱向支撐作用，其豎直放置且沿支撐環(huán)9水平圓周方向等間隔布置；支撐環(huán)9起到橫向支撐作用，其水平放置且沿支撐柱8豎直方向等間隔布置；支撐盤10起到約束塑料換熱管束的作用，其沿塑料換熱管束螺旋盤繞方向等間隔布置。
[0061]本發(fā)明中所述的底部或中間換熱管束由若干根換熱管組成，換熱管束可布置為順排方式或叉排方式，且螺旋盤繞的螺距S需根據(jù)推算出的余熱回收裝置的整體換熱面積確定。
[0062]本發(fā)明中支撐外柱8-1和支撐內(nèi)柱8-2的數(shù)量需根據(jù)換熱單元4的尺寸確定；所述的支撐環(huán)9包括支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2，其中，支撐外環(huán)9-1緊貼支撐外柱8-1布置，支撐內(nèi)環(huán)9-2緊貼支撐內(nèi)柱8-2布置，且支撐外環(huán)9-1直徑0。2要大于支撐內(nèi)環(huán)9-2直徑Dm，但數(shù)值大小需根據(jù)塑料換熱管束尺寸確定，支撐外環(huán)9-1和支撐內(nèi)環(huán)9-2的數(shù)量需根據(jù)換熱單元4的尺寸確定；
[0063]本發(fā)明所述的支撐盤10可布置為管束順排時(shí)的支撐盤或管束叉排時(shí)的支撐盤，支撐盤10盤面開設(shè)有與所述的塑料換熱管束排列方式對(duì)應(yīng)的換熱管插孔13，且換熱管插孔13的橫向間距Cl1和縱向間距d2的數(shù)值大小需根據(jù)推算出的余熱回收裝置的整體換熱面積確定，而換熱管插孔13的直徑需根據(jù)單根塑料換熱管尺寸確定。
[0064]本發(fā)明所述的單根換熱管管壁14外側(cè)設(shè)置有規(guī)則排列的向外凸起的若干個(gè)球冠狀丁胞15，沿單根塑料換熱管橫截面圓周方向等間隔排列，丁胞15的總數(shù)量以及相關(guān)參數(shù)，包括投影直SD1、間距D2、半徑r、高度h、夾角α等需根據(jù)單根塑料換熱管的內(nèi)徑r。確定。
[0065]實(shí)施例2
[0066]如圖9所示，一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收裝置，所述裝置包括并排設(shè)置在工業(yè)伴生廢氣通道11內(nèi)徑向的若干組上述模塊，所述任一組模塊中的冷水進(jìn)口 3通過冷水支管16與冷水母管17可拆卸的相連通；所述任一組模塊中的熱水出口 2通過熱水支管18與熱水母管19可拆卸的相連通。
[0067]所述冷水支管16和熱水支管18上均設(shè)置截止閥20。
[0068]設(shè)置在每組模塊冷水支管16和熱水支管18上的截止閥20可控制相應(yīng)模塊的運(yùn)行。當(dāng)裝置的中間換熱管束7發(fā)生泄漏時(shí)，可先同時(shí)關(guān)閉某個(gè)模塊冷水支管16和熱水支管18上的截止閥20，使其與其它運(yùn)行中的模塊隔離，通過觀察判斷是否該模塊中的中間換熱管束7泄漏。若未發(fā)生泄漏，開啟該模塊冷水支管16和熱水支管18上的截止閥20，使之繼續(xù)投入運(yùn)行，然后轉(zhuǎn)到下一模塊進(jìn)行查找。這樣逐一進(jìn)行排查，直至找到泄漏點(diǎn)為止，且保持發(fā)生泄漏的模塊冷水支管16和熱水支管18上的截止閥20處于關(guān)閉狀態(tài)。之后，就可以只針對(duì)有故障的模塊進(jìn)行相應(yīng)的維修工作，而其它正常的模塊仍繼續(xù)工作，以保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0069]具體實(shí)施例中，本發(fā)明裝置中外殼1、端口、中間換熱管束7、支撐柱8、支撐環(huán)9、支撐盤10和支梁12，均采用氟塑料材質(zhì)。
[0070]僅以2X220t/h的鍋爐煙氣余熱回收為例，在鍋爐尾部煙氣通道中加裝煙氣余熱回收裝置，使之向廠外熱用戶提供熱水。初始設(shè)計(jì)條件為:煙氣流量490000Nm3/h，排煙溫度130°C，冷水入口溫度35°C，要求提供85°C熱水，換熱效率按90%計(jì)。采用普通金屬管余熱回收裝置時(shí)，受低溫腐蝕的限制，煙氣溫度一般只降低到100°C。而采用本發(fā)明裝置時(shí)，煙氣溫度可降低到70°C，能夠向熱用戶提供121.2t/h的熱水，比采用普通金屬管余熱回收裝置時(shí)多提供熱水60.6t/h。若熱水售價(jià)20元/t，電廠年利用小時(shí)數(shù)按5500小時(shí)計(jì)，則每年可比采用普通金屬管余熱回收裝置多獲利潤(rùn)666.6萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0071]余熱回收裝置采用Φ6Χ0.5mm的柔性氟塑料管作為換熱管束，管心距8.5mm，管束總換熱面積約1360m2，由四組換熱模塊構(gòu)成換熱模塊組，每個(gè)換熱模塊有效高度Sm，包括兩個(gè)換熱單元，其塑料管束換熱面積為340m2，總共800根，塑料管束螺旋盤繞時(shí)的螺距為
0.4m，盤繞20圈，投影直徑為0.42m。該裝置的整體換熱系數(shù)約為130W/(m2.Κ)。對(duì)單根塑料換熱管而言，投影直徑0丨為0.1mm,間距D 2為0.5mm,半徑r為0.058mm,高度h為0.2mm,夾角α為120°。
[0072]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，所述模塊包括外殼(I)，所述外殼(I)頂部設(shè)置有冷水進(jìn)口(3)和熱水出口(2)、底部設(shè)置有排污口(5)，所述模塊還包括并排設(shè)置在外殼(I)內(nèi)部且分別與冷水進(jìn)口(3)和熱水出口(2)連接的兩個(gè)換熱單元(4)，其特征在于: 兩個(gè)換熱單元(4)中的一個(gè)換熱單元的頂部端口連接冷水進(jìn)口(3)，另一個(gè)換熱單元的頂部端口連接熱水出口(2)，兩個(gè)換熱單元(4)的底部端口分別連接在底部換熱管束(6)的兩端； 所述的兩個(gè)換熱單元(4)中的任一個(gè)換熱單元包括連接于該換熱單元頂部端口和底部端口之間的中間換熱管束(7)，以及支撐中間換熱管束(7)的若干支撐柱(8)、若干支撐環(huán)(9)和若干支撐盤(10)，所述中間換熱管束(7)沿?fù)Q熱單元軸向螺旋盤繞在換熱單元中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述任一支撐柱(8)包括支撐外柱(8-1)和支撐內(nèi)柱(8-2)，所述任一支撐環(huán)(9)包括支撐外環(huán)(9-1)和支撐內(nèi)環(huán)(9-2);其中，支撐外柱(8-1) —端連接于其所在換熱單元的頂部端口，另一端連接于底部端口 ；支撐內(nèi)柱(8-2) —端與靠近其所在換熱單元的頂部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)(9-2)連接，另一端與靠近底部端口側(cè)的第一個(gè)的支撐內(nèi)環(huán)(9-2)連接；所述支撐外柱(8-1)與支撐外環(huán)(9-1)連接構(gòu)成換熱單元的外骨架，所述支撐內(nèi)柱(8-2)與支撐內(nèi)環(huán)(9-2)連接構(gòu)成換熱單元的內(nèi)骨架，外骨架與內(nèi)骨架之間通過若干根支粱(12)連接，所述中間換熱管束(7)沿?fù)Q熱單元軸向螺旋盤繞在由外骨架和內(nèi)骨架構(gòu)成的環(huán)形空間中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述任一支撐盤(10)為換熱管束順排支撐盤或換熱管束叉排支撐盤；所述任一支撐盤(10)盤面上開設(shè)有與所述的中間換熱管束(7)排列方式相對(duì)應(yīng)的換熱管插孔(13)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述兩個(gè)換熱單元(4)的頂部端口與冷水進(jìn)口(3)和熱水出口(2)之間、底部端口與底部換熱管束(6)之間均采用可拆卸連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述可拆卸連接為螺栓連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述底部換熱管束(6)和中間換熱管束(7)的管束中任一根換熱管的管壁(14)外側(cè)設(shè)置有規(guī)則排列的向外凸起的若干個(gè)丁胞(15)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述丁胞(15)為球冠狀，且沿單根換熱管橫截面圓周方向等間隔排列。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收模塊，其特征在于:所述模塊中的外殼(I)及兩個(gè)換熱單元(4)均采用氟塑料材質(zhì)制成。9.一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收裝置，其特征在于:所述裝置包括并排設(shè)置在工業(yè)伴生廢氣通道(11)內(nèi)徑向的若干組權(quán)利要求1-8任一所述模塊，所述任一組模塊中的冷水進(jìn)口(3)通過冷水支管(16)與冷水母管(17)相連通；所述任一組模塊中的熱水出口⑵通過熱水支管(18)與熱水母管(19)相連通。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種螺旋式工業(yè)伴生廢氣余熱深度回收裝置，其特征在于: 所述冷水支管(16)和熱水支管(18)上均設(shè)置截止閥(20)。
【文檔編號(hào)】F28D7/02GK105890401SQ201510038879
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日
【發(fā)明人】黃云, 姚華, 鄭新港, 王家安
【申請(qǐng)人】江蘇鵬飛集團(tuán)股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所