一种烟气余热回收利用方法技术

本发明专利技术属于能源回收利用工艺技术领域，涉及一种烟气余热回收利用方法，烟气依次通过第1个省煤器热管循环的热管蒸发器、第2个省煤器热管循环的热管蒸发器、...、第n个省煤器热管循环的热管蒸发器，然后再通过第1个空气预热器热管循环的热管蒸发器、第2个空气预热器热管循环的热管蒸发器、...、第m个空气预热器热管循环的热管蒸发器，其中1≤n≤10，1≤m≤10；n+m个热管蒸发器内热管工质吸收烟气余热后发生气液相变过程，降低烟气温度，实现烟气余热的高效回收利用；其工艺过程简单，原理科学可靠，操作方便，所用装置使用寿命长，余热回收效率高，环境友好，可广泛用于工业生产中的余热回收利用。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术属于能源回收利用工艺
，涉及，特别 是涉及一种将动力型热管应用于对锅炉（窑炉或各种工业生产过程）产生的烟气余热进行 高效回收利用的方法。
技术介绍
： 能源的高效利用与节能环保已成为决定人类社会能否长期可持续快速发展的关 键问题，正日益受到人们的重视，而如何利用好锅炉（窑炉或各种工业生产过程）的烟气余 热，对解决能源的高效利用与节能环保问题具有十分重要的意义。从总体上看，目前我国 锅炉或窑炉的能源利用效率低，能源经济效益差，能源利用系统的技术和管理落后的局面 没有得到根本转变，比国外先进国家规模经济效益差。很多产品的单位能耗与发达国家相 比差距很大，如钢铁、发电、建材、化工等行业的主要工业产品单位能耗高出20% -80%，有 很大的节能潜力。钢铁、发电、建材、化工、轻纺和机械等主要耗能工业的余热利用率仅为 4% -5%，工业锅炉和窑炉的热效率为70%左右。因此，依靠科技进步，利用现代技术，改造 工业锅炉及窑炉，提高热效率，首先应减少余热排空，同时提高隔热、绝热、保温性能。 目前，锅炉（窑炉或各种工业生产过程）产生的烟气余热回收主要是通过利用水 的显热来回收余热的省煤器和通过利用空气的显热来回收余热的空气预热器，其中利用水 的显热来回收烟气余热的省煤器水流量大，水泵耗功多，换热系数低，经济性差；而且，只要 有一根水管破裂，就会影响锅炉（窑炉或各种工业生产过程）的正常运行，存在安全隐患； 此外，当进口水温较低时，常出现部分省煤器管道低于酸露点温度而造成管道酸腐蚀现象； 利用空气显热来回收余热的空气预热器的主要缺点是：无论是间壁式空气预热器，还是回 转式空气预热器，空气通道和烟气通道必须紧连在一起，工程布置难度大，还存在空气与烟 气互混等现象；而且，由于气气换热系数低，换热器庞大，使烟道也很庞大；此外，当进口空 气温度较低时，常出现空气预热器低于酸露点温度而造成的换热器腐蚀现象。为解决利用 水的显热回收余热的省煤器和利用空气的显热回收余热的空气预热器存在的上述问题，出 现了热管省煤器和热管空气预热器，现有的热管省煤器和热管空气预热器应用的都是重力 式热管，由几十、几百乃至几千根热管构成热管省煤器或热管空气预热器，这种热管省煤器 或热管空气预热器较利用水的显热回收余热的省煤器和利用空气的显热回收余热的空气 预热器提高了部分换热效率，减小了换热面积，但仍存在许多不足，水路与烟道、被加热的 空气与烟道还是必须紧连在一起，工程布置难度大；几十、几百乃至几千根热管紧密布置， 不易于检修，也难以发现哪根热管已失效；几十、几百乃至几千根热管的工作工况各不相 同，整体换热量无法控制，排烟温度也无法控制，同样难以避免出现酸露点而造成管道或换 热器的腐蚀现象。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种烟气余热回收利 用方法，实现烟气余热的高效回收利用，解决现有技术中烟气余热回收利用时存在的问题。 为了实现上述目的，本专利技术在烟气余热回收装置中实现，其具体回收利用的过程 是：烟气依次通过第1个省煤器热管循环的热管蒸发器、第2个省煤器热管循环的热管蒸 发器.....第η个省煤器热管循环的热管蒸发器，然后再通过第1个空气预热器热管循环 的热管蒸发器、第2个空气预热器热管循环的热管蒸发器.....第m个空气预热器热管循 环的热管蒸发器，其中1彡η彡10,1彡m彡10 ;n+m个热管蒸发器内热管工质吸收烟气 余热后发生气液相变过程，降低烟气温度，实现烟气余热的高效回收利用；每个热管的具体 工作过程是：溶液泵通过输液管从多功能储液罐中抽取液体工质，提升压力后的液体工质 由供液母管和均液管均匀地分配到热管蒸发器中，在热管蒸发器中的液体工质吸收烟气余 热，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后经气液收集管流入气液两相流母管，该气液 两相流经气液分配管均匀分配到热管冷凝器中，气液两相流工质在热管冷凝器中将热量传 递给被加热的水或空气后，完全冷凝为液体工质，该液体工质由冷凝器到多功能罐连管输 送到多功能储液罐，多功能储液罐中的液体工质再次经输液管进入溶液泵，如此循环往复， 连续不断地将烟气余热传递给被加热的水或空气，实现烟气余热的高效回收利用。 本专利技术所述烟气余热回收利用装置的主体结构包括烟气入口、烟道、省煤器用热 管循环、气液收集管、热管蒸发器、均液管、分液器、空气预热器用热管循环、烟气出口、省煤 器后温度传感器、空气预热器后温度传感器、气液两相流母管、热管冷凝器、供液母管、中央 控制器、空气预热风道、空气出口、空气入口、气液分配管、省煤器加热水出口、省煤器加热 水入口、排气阀、多功能储液罐、排污阀、输液管、溶液泵和连接管，按功能分为逆流复合式 气液两相流热管余热回收省煤器子系统、逆流复合式气液两相流热管余热回收空气预热器 子系统和中央控制子系统；烟道的两端分别为烟气入口和烟气出口，η(1 < η < 10)个省煤 器用热管循环按照逆流结构形式布置构成逆流复合式气液两相流热管余热回收省煤器子 系统，m(l 10)个空气预热器用热管循环按照逆流结构形式布置构成逆流复合式气 液两相流热管余热回收空气预热器子系统，每个省煤器用热管循环和空气预热器用热管循 环上端均设有安装在烟道内的热管蒸发器，每个热管蒸发器的两侧均分别设有气液收集管 和均液管；气液收集管下端通过气液两相流母管与气流分配管相连通，气流分配管的一侧 连接有与热管蒸发器对应的热管冷凝器，热管冷凝器的下端分别开制有省煤器加热水入口 和省煤器加热水出口，相邻两个省煤器用热管循环之间通过第一个热管冷凝器的省煤器加 热水出口和第二个热管冷凝器的省煤器加热水入口连通；均液管的下端设置有分液器，分 液器通过供液母管与溶液泵连通；热管冷凝器通过连接管与多功能储液罐连通；热管冷凝 器和多功能储液罐的上端均设有排气阀，多功能储液罐的下端设有排污阀；多功能储液罐 和溶液泵之间通过输液管连通；m个空气预热器用热管循环的下端的热管冷凝器通过空气 预热风道连通；空气预热风道的两端分别为空气入口和空气出口；逆流复合式气液两相流 热管余热回收省煤器子系统和逆流复合式气液两相流热管余热回收空气预热器子系统的 后方分别设有省煤器后温度传感器和空气预热器后温度传感器，中央控制子系统通过中央 控制器控制并获取省煤器后温度传感器和空气预热器后温度传感器测得的烟气温度。 本专利技术所述逆流复合式气液两相流热管余热回收省煤器子系统中的逆流是指烟 气是从第1个省煤器用热管循环的热管蒸发器流入，依次流过第2个、第3个，直到最后从 第η个省煤器用热管循环的热管蒸发器流出，而被加热的水是从第η个省煤器加热水入口 流入，第η个省煤器加热水出口流出，依次流过第n-1个、第n-2个，最后从第1个省煤器 加热水入口流入，第1个省煤器加热水出口流出，这种逆向流动，使烟气与水之间形成最大 换热温差，减小换热面积，提高换热效率，使热力学不可逆损失达到最小。 本专利技术所述逆流复合式气液两相流热管余热回收空气预热器子系统中的逆流是 指烟气是从第1个空气预热器用热管循环的热管蒸发器流入，依次流过第2个、第3个，直 到最后从第m个空气预热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气余热回收利用方法，其特征在于在烟气余热回收装置中实现，其具体回收利用的过程是：烟气依次通过第1个省煤器热管循环的热管蒸发器、第2个省煤器热管循环的热管蒸发器、...、第n个省煤器热管循环的热管蒸发器,然后再通过第1个空气预热器热管循环的热管蒸发器、第2个空气预热器热管循环的热管蒸发器、...、第m个空气预热器热管循环的热管蒸发器,其中1≤n≤10，1≤m≤10；n+m个热管蒸发器内热管工质吸收烟气余热后发生气液相变过程，降低烟气温度，实现烟气余热的高效回收利用；每个热管的具体工作过程是：溶液泵通过输液管从多功能储液罐中抽取液体工质，提升压力后的液体工质由供液母管和均液管均匀地分配到热管蒸发器中，在热管蒸发器中的液体工质吸收烟气余热，发生液‑气相变过程，转化为气液两相流后经气液收集管流入气液两相流母管，该气液两相流经气液分配管均匀分配到热管冷凝器中，气液两相流工质在热管冷凝器中将热量传递给被加热的水或空气后，完全冷凝为液体工质，该液体工质由冷凝器到多功能罐连管输送到多功能储液罐，多功能储液罐中的液体工质再次经输液管进入溶液泵，如此循环往复，连续不断地将烟气余热传递给被加热的水或空气，实现烟气余热的高效回收利用。...

【技术特征摘要】
1. 一种烟气余热回收利用方法，其特征在于在烟气余热回收装置中实现，其具体回收 利用的过程是：烟气依次通过第1个省煤器热管循环的热管蒸发器、第2个省煤器热管循环 的热管蒸发器.....第η个省煤器热管循环的热管蒸发器，然后再通过第1个空气预热器 热管循环的热管蒸发器、第2个空气预热器热管循环的热管蒸发器.....第m个空气预热器 热管循环的热管蒸发器，其中1彡η彡10,1彡m彡10 ;n+m个热管蒸发器内热管工质吸收 烟气余热后发生气液相变过程，降低烟气温度，实现烟气余热的高效回收利用；每个热管的 具体工作过程是：溶液泵通过输液管从多功能储液罐中抽取液体工质，提升压力后的液体 工质由供液母管和均液管均匀地分配到热管蒸发器中，在热管蒸发器中的液体工质吸收烟 气余热，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后经气液收集管流入气液两相流母管，该 气液两相流经气液分配管均匀分配到热管冷凝器中，气液两相流工质在热管冷凝器中将热 量传递给被加热的水或空气后，完全冷凝为液体工质，该液体工质由冷凝器到多功能罐连 管输送到多功能储液罐，多功能储液罐中的液体工质再次经输液管进入溶液泵，如此循环 往复，连续不断地将烟气余热传递给被加热的水或空气，实现烟气余热的高效回收利用。2. 根据权利要求1所述烟气余热回收利用方法，其特征在于所述烟气余热回收装置的 主体结构包括烟气入口、烟道、省煤器用热管循环、气液收集管、热管蒸发器、均液管、分液 器、空气预热器用热管循环、烟气出口、省煤器后温度传感器、空气预热器后温度传感器、气 液两相流母管、热管冷凝器、供液母管、中央控制器、空气预热风道、空气出口、空气入口、气 液分配管、省煤器加热水出口、省煤器加热水入口、排气阀、多功能储液罐、排污阀、输液管、 溶液泵和连接管，按功能分为逆流复合式气液两相流热管余热回收省煤器子系统、逆流复 合式气液两相流热管余热回收空气预热器子系统和中央控制子系统；烟道的两端分别为烟 气入口和烟气出口，η个省煤器用热管循环按照逆流结构形式布置构成逆流复合式气液两 相流热管余热回收省煤器子系统，m个空气预热器用热管循环按照逆流结构形式布置构成 逆流复合式气液两相流热管余热回收空气预热器子系统，其中1彡η彡10,1彡m彡10 ;每 个省煤器用热管循环和空气预热器用热管循环上端均设有安装在烟道内的热管蒸发器，每 个热管蒸发器的两侧均分别设有气液收集管和均液管；气液收集管下端通过气液两相流母 管与气流分配管相连通，气流分配管的一侧连接有与热管蒸发器对应的热管冷凝器，热管 冷凝器的下端分别开制有省煤器加热水入口和省煤器加热水出口，相邻两个省煤器用热管 循环之间通过第一个热管冷凝器的省煤器加热水出口和第二个热管冷凝器的省煤器加热 水入口连通；均液管的下端设置有分液器，分液器通过供液母管与溶液泵连通；热管冷凝 器通过连接管与多功能储液罐连通；热管冷凝器和多功能储液罐的上端均设有排气阀，多 功能储液罐的下端设有排污阀；多功能储液罐和溶液泵之间通过输液管连通;m个空气预 热器用热管循环的下端的热管冷凝器通过空气预热风道连通；空气预热风道的两端分别为 空气入口和空气出口；逆流复合式气液两相流热管余热回收省煤器子系统和逆流复合式气 液两相流热管余热回收空气预热器子系统的后方分别设有省煤器后温度传感器和空气预 热器后温度传感器，中央控制子系统通过中央控制器控制并获取省煤器后温度传感器和空 气预热器后温度传感器测得的烟气温度。3. 根据权利要求2所述烟气余热回收利用方法，其特征在于所述热管蒸发器和热管冷 凝器的布管方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田小亮，李晓花，孙晖，邵杰，任杰，刘瑞璟，王伟，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37