CN105180681A - 一种可拆卸管束烟道式集热设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废热烟气余热回收利用技术领域，公开的一种可拆卸管束烟道式集热设备，是采用烟气进口风道（1）通过位于构架总成（2）内换热管束总成的烟气风道（3）与烟气出口风道（1）1连通构成；所述的换热管束总成至少由多个可拆卸的换热管束单元（12）沿烟道方向串联构成，本发明具有结构紧凑、合理，便于检修、更换，节省设备维修费用等特点，减少了现场维修工作量，缩短设备维修停机时间，降低了生产成本。同时，本发明将为烟道式集热设备在工业余热回收领域内创造良好的产品竞争力，并在低温烟气余热回收***中更好地应用和推广，前景十分可观。

Description

一种可拆卸管束烟道式集热设备及方法

技术领域

本发明涉及废热烟气余热回收利用技术领域，具体涉及一种可拆卸管束烟道式集热设备及方法。

背景技术

近年来，随着能源短缺、环境污染和科技进步，国内外对低温废热烟气余热的回收利用日益重视并取得了新的进展。在低温工业余热回收***中，一般在低温烟道上设置有烟气余热回收***用于回收烟气余热。烟道式集热设备作为烟气余热回收***中的核心设备，其换热效率直接决定其所能回收到的余热量、投资产出比。烟气余热回收具有重大意义，可用于加热工艺流体，为供暖***提供热源，还可以作为余热发电的热源，达到节约能源，降低环境热污染的目的。

烟气余热回收设备，特别是中大型烟气余热锅炉，主要存在以下缺陷：一、设备体积庞大、运输不便，需要现场焊接、组装成型，工作量大、安装成本高；二、内置管束布置紧密，低温烟气中烟尘量大，且常含有腐蚀性极强的硫化物介质，设备长期运行，烟尘结垢将附着在换热管表面、聚集在管束支撑板死角位置等，难以彻底清理干净，垢层会越积越厚使余热回收设备烟气侧阻力远远超过设计值，大大降低了设备换热效率，三、由于产生高温烟气的介质中含硫量较高，燃烧时通常会产生硫氧化物，与水蒸气结合后即形成硫酸蒸汽(一般烟气的酸露温度为125~145℃）。当换热器的金属管壁温度低于硫酸蒸汽的凝结点（称为酸露点），就会在其表面形成液态硫酸（称为结露）对换热管壁产生酸露腐蚀泄漏，致使整套机组报废更换，给企业造成较大的经济损失。而目前解决酸露腐蚀的主要方法是：一、提高烟气余热回收设备的管壁温度，使排烟温度高于烟气的露点温度，这就造成大量的无法回收的热能浪费和环境污染。二、采用耐腐蚀材料，如不锈钢管、玻璃搪瓷管、耐腐蚀低合金管等，但由于这些材料价格或使用条件的限制造成设备成本极大的提高。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种可拆卸管束烟道式集热设备及方法，根据烟气温度、烟气含尘量的不同，对烟气余热回收设备进行分模块设计，通过快速拆卸和更换换热管束总成对集热设备的局部清灰、维修，以及对烟尘冲蚀、低温酸露腐蚀损坏的管束进行更换，这不但缩短了设备的维修时间，也可为企业避免较大的经济损失；该结构维修、安装方便、快捷，且避免了由于设备局部损坏而造成的整台设备的更换。

为解决上述技术问题的不足，本发明所采用的技术方案是：

一种可拆卸管束烟道式集热设备，该集热设备包括：高温烟气进口风道、构架总成、换热管束总成、低温烟气出口风道；所述的高温烟气进口风道通过位于构架总成内的换热管束总成的烟气风道与低烟气出口风道连通；

所述的换热管束总成由多个可拆卸换热管束单元沿烟道方向串联构成，或由多个可拆卸换热管束单元沿烟道方向并联构成；每个可拆卸换热管束单元之间的管程流体通过外连接管组件法兰方式连接；可拆卸换热管束单元端头的管箱法兰通过密封垫用螺栓与构架总成连接；

所述的构架总成包括有容纳多个可拆卸换热管束单元对应的换热管束单元架体，每个换热管束单元架体沿烟道方向串联构成；每个换热管束单元架体内设置有用以可拆卸换热管束单元相对于构架总成滑动的导轨，每个换热管束单元架体的侧面为焊接的钢板，构成密封结构的烟道箱体；

所述可拆卸换热管束单元包括有进出液集管、蛇形或U型换热管、滚轮组、管箱法兰、支撑板和连接拉杆；多个均布排列的蛇形或U型换热管上均纵向布置有若干支撑板，多个均布排列的蛇形或U型换热管上设置有至少四组滚轮组，滚轮组固定在多个均布排列的蛇形或U型换热管上均纵向布置的若干支撑板上，蛇形或U型换热管同端的进、出液管口分别设置有进出液集管；该同端的进出液集管设置有固定管束的管箱法兰，管箱法兰通过密封垫用螺栓与构架总成固定连接。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成由每个换热管束单元架体沿烟道方向垂直向下串联组成，组成一体的立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中每个换热管束单元架体内设置有一个可拆卸换热管束单元。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联组成，组成一体的并联立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中并联立式可拆卸管束烟道式集热架体的上端设置有烟气进口风道，下端设置有烟气出口风道。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联结合，其中并联的两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体的底端设置有转向风道；顶端并联的两个相同结构一端设置有烟气进口风道，另一端设置有烟气出口风道，构成一体式U形烟道或W形烟道及波纹管烟道串并联组合的可拆卸管束烟道式集热架体结构。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的换热管束总成由位于每个换热管束单元架体内逆烟道垂直方向排列的可拆卸换热管束单元通过外连接管组件串联组成立式结构的可拆卸管束；其中，立式结构的可拆卸管束内的介质流动方向与烟道内烟气流动方向相反。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述可拆卸换热管束单元由一组或多组的蛇形或U型换热管通过进出液集管组焊连接构成，每组所述的蛇形或U型换热管为多排或多列。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的蛇形或U型换热管为光管或翅片管式的高效换热管。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述可拆卸换热管束单元为多列或多排布置。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成为长方形体构架，长方形体构架为由纵梁、横梁、立柱以及支撑可拆卸换热管束单元的导轨组成的箱体结构；箱体结构的上、下或左、右侧面设置有烟气进口风道和烟气出口风道。

一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的集热设备整体结构或为立式安装，或为水平安装结构。

一种可拆卸管束烟道式集热设备的工作方法，其步骤如下：

一、组装：

1）制备高温烟气进口风道、构架总成、换热管束总成、低温烟气出口风道；

2）安装，首先安装构架总成，构架总成的每个换热管束单元架体内安装可拆卸换热管束单元，构成管状的烟气风道，每个换热管束单元架体内的可拆卸换热管束单元通过外连接管组件串联组成；烟气风道顶部的换热管束单元架体上安装高温烟气进口风道；烟气风道底部的换热管束单元架体上安装低温烟气出口风道；

3）工作时，当构架总成的换热管束单元架体内安装的可拆卸换热管束单元出现故障，可拆卸外连接管组件、拆卸与构架总成连接的可拆卸换热管束单元端头管箱法兰的螺栓，使可拆卸换热管束单元通过换热管束单元架体内的导轨滑动出来，换上新的可拆卸换热管束单元，保证集热设备继续工作。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

根据烟气温度、烟气含尘量的不同，对烟气余热回收设备进行分模块设计，在易酸露腐蚀的部位设置可快速拆卸和更换的换热管束单元，通过快速拆卸和更换换热管束总成对集热设备的局部清灰、维修，以及对烟尘冲蚀、低温酸露腐蚀损坏管束进行更换，缩短了设备的维修时间，也可为企业避免较大的经济损失；具有结构紧凑、合理，便于检修、更换，节省设备维修费用等特点，减少了现场维修工作量，缩短设备维修停机时间，降低了生产成本；同时，本发明将为烟道式集热设备在工业余热回收领域内创造良好的产品竞争力，并在低温烟气余热回收***中更好地应用和推广，前景十分可观。

附图说明

图1为可拆卸管束烟道式集热设备的结构示意图。

图2为可拆卸换热管束单元的结构示意图。

图3为直烟道多个可拆卸换热管束单元串联组合的结构示意图。

图4为直烟道多个可拆卸换热管束的串并联组合结构示意图。

图5为U烟道多个可拆卸换热管束单元串并联组合结构示意图。

图中：1、烟气进口风道，2、构架总成，3、烟气风道，4、外连接管组件，5、进出液集管，6、蛇形或U型换热管，7、滚轮组，8、连接管箱，9、支撑板，10、连接拉杆，11、烟气出口风道，12、可拆卸换热管束单元。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明：

如图1、2、3、4、5所示，一种可拆卸管束烟道式集热设备，该集热设备包括：高温烟气进口风道1、构架总成2、换热管束总成、低烟气出口风道11；所述的高温烟气进口风道1通过位于构架总成2内的换热管束总成的烟气风道3与低温烟气出口风道11连通；烟气进口风道1、烟气出口风道3可根据烟道的形状和截面积以及和构架总成2的连接面形状设计。

所述的换热管束总成由多个可拆卸换热管束单元12沿烟道方向串联构成，或由多个可拆卸换热管束单元12沿烟道方向并联构成；每个可拆卸换热管束单元12之间的管程流体通过外连接管组件4法兰方式连接；可拆卸换热管束单元12端头的管箱法兰8通过密封垫用螺栓与构架总成2连接；

所述的构架总成2包括有容纳多个可拆卸换热管束单元对应的换热管束单元架体，每个换热管束单元架体沿烟道方向串联构成；每个换热管束单元架体内设置有用以可拆卸换热管束单元12相对于构架总成2滑动的导轨，每个换热管束单元架体的侧面为焊接的钢板，构成密封结构的烟道箱体；

如图2所示，所述可拆卸换热管束单元12包括有进出液集管5、蛇形或U型换热管6、滚轮组7、管箱法兰8、支撑板9和连接拉杆10；所述的蛇形或U型换热管6上均纵向布置有支撑板9，根据可拆卸换热管束单元12的重力分配将每组可拆卸换热管束单元12上设置有至少四组滚轮组7，滚轮组固定在支撑板9上，蛇形或U型换热管6同端的进、出液管口分别设置有进出液集管5；该同端的进出液集管5设置有固定管束的管箱法兰6，管箱法兰6通过密封垫用螺栓与构架总成2固定连接。

所述的换热管束总成由多个可拆卸换热管束单元2和固定式换热管束单元组成；多个所述的可拆卸换热管束单元2沿烟道方向串联或并联设置；固定式换热管束单元至少为两个，所述的固定式换热管束单元分别位于多个可拆卸换热管束单元的两端。

所述可拆卸换热管束单元12由一组或多组的蛇形或U型换热管3通过进出液集管5组焊连接构成，每组所述的蛇形或U型换热管6为多排或多列。

所述的蛇形或U型换热管6为光管或翅片管式的高效换热管。

所述可拆卸换热管束单元12为多列或多纵排布置。

所述的构架总成2由每个换热管束单元架体沿烟道方向垂直向下串联组成，组成一体的立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中每个换热管束单元架体内设置有一个可拆卸换热管束单元12。

所述的构架总成2为长方形体构架，长方形体构架为由纵梁、横梁、立柱以及支撑可拆卸换热管束单元的导轨组成的箱体结构；箱体结构的上、下或左、右侧面设置有烟气进口风道1和烟气出口风道11。

如图3所示，为直烟道多个可拆卸换热管束单元串联组合的立式放置结构的一种可拆卸管束烟道式集热设备，包括烟气进口风道1、构架总成2、换热管束总成、烟气风道3和烟气出口风道11；所述的烟气进口风道1通过位于构架总成2内换热管束总成的烟气风道3与烟气出口风道11上下垂直连通，构成立式集热设备；所述的构架总成2的每个换热管束单元架体为串联结构；所述换热管束总成的每个可拆卸换热管束单元为上下垂直串联结构。即换热管束总成由位于每个换热管束单元架体内逆烟道垂直方向排列的可拆卸换热管束单元12通过外连接管组件4串联组成立式结构的可拆卸管束；其中，可拆卸管束内的介质流动方向与烟道内烟气流动方向相反。

如图4所示，为直烟道多个可拆卸换热管束的串并联组合的立式放置结构，一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成2由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联组成，组成一体的并联立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中并联立式可拆卸管束烟道式集热架体的上端设置有烟气进口风道1，下端设置有烟气出口风道11。

如图5所示，为U烟道多个可拆卸换热管束单元串并联组合结构的一种可拆卸管束烟道式集热设备，所述的构架总成2由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联结合，其中并联的两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体的底端设置有转向风道13；顶端并联的两个相同结构一端设置有烟气进口风道1，另一端设置有烟气出口风道11，构成一体式U形烟道串并联组合的可拆卸管束烟道式集热架体结构。

或采用上述方式构成一体式W形烟道，及一体式波纹管烟道串并联组合的可拆卸管束烟道式集热架体结构。

一种可拆卸管束烟道式集热设备的工作方法，其步骤如下：

一、组装：

1）制备高温烟气进口风道1、构架总成2、换热管束总成、低温烟气出口风道11；

2）安装，首先安装构架总成2，构架总成2的每个换热管束单元架体内安装可拆卸换热管束单元12，构成管状的烟气风道3，每个换热管束单元架体内的可拆卸换热管束单元12通过外连接管组件4串联组成；烟气风道3顶部的换热管束单元架体上安装高温烟气进口风道1；烟气风道3顶部的换热管束单元架体上安装低温烟气出口风道11；

3）工作时，当构架总成2的换热管束单元架体内安装的可拆卸换热管束单元12出现故障，可拆卸外连接管组件4、拆卸与构架总成2连接的可拆卸换热管束单元12端头管箱法兰8的螺栓，使可拆卸换热管束单元12通过换热管束单元架体内的导轨滑动出来，换上新的可拆卸换热管束单元12，保证集热设备继续工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：该集热设备包括：高烟气进口风道（1）、构架总成（2）、换热管束总成、低烟气出口风道（11）；所述的高温烟气进口风道（1）通过位于构架总成（2）内的换热管束总成的烟气风道（3）与低烟气出口风道（11）连通；

所述的换热管束总成由多个可拆卸换热管束单元（12）沿烟道方向串联构成，或由多个可拆卸换热管束单元（12）沿烟道方向并联构成；

每个可拆卸换热管束单元（12）之间的管程流体通过外连接管组件（4）法兰方式连接；可拆卸换热管束单元（12）端头的管箱法兰（8）通过密封垫用螺栓与构架总成（2）连接；

所述的构架总成（2）包括有容纳多个可拆卸换热管束单元对应的换热管束单元架体，每个换热管束单元架体沿烟道方向串联构成；每个换热管束单元架体内设置有用以可拆卸换热管束单元（12）相对于构架总成（2）滑动的导轨，每个换热管束单元架体的侧面为焊接的钢板，构成密封结构的烟道箱体；

所述可拆卸换热管束单元（12）包括有进出液集管（5）、蛇形或U型换热管（6）、滚轮组（7）、管箱法兰（8）、支撑板（9）和连接拉杆（10）；多个均布排列的蛇形或U型换热管（6）上均纵向布置有若干支撑板（9），多个均布排列的蛇形或U型换热管（6）上设置有至少四组滚轮组7，滚轮组7固定在多个均布排列的蛇形或U型换热管（6）上均纵向布置的若干支撑板（9）上，蛇形或U型换热管（6）同端的进、出液管口分别设置有进出液集管（5）；该同端的进出液集管（5）设置有固定管束的管箱法兰（6），管箱法兰（6）通过密封垫用螺栓与构架总成（2）固定连接。

2.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的构架总成（2）由每个换热管束单元架体沿烟道方向垂直向下串联组成，组成一体的立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中每个换热管束单元架体内设置有一个可拆卸换热管束单元（12）。

3.如权利要求2所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的构架总成（2）由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联组成，组成一体的并联立式可拆卸管束烟道式集热架体；其中并联立式可拆卸管束烟道式集热架体的上端设置有烟气进口风道（1），下端设置有烟气出口风道（11）。

4.如权利要求2所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的构架总成（2）由两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体并联结合，其中并联的两个相同结构的一体立式可拆卸管束烟道式集热架体的底端设置有转向风道（13）；顶端并联的两个相同结构一端设置有烟气进口风道（1），另一端设置有烟气出口风道（11），构成一体式U形烟道或W形烟道及波纹管烟道串并联组合的可拆卸管束烟道式集热架体结构。

5.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的换热管束总成由位于每个换热管束单元架体内逆烟道垂直方向排列的可拆卸换热管束单元（12）通过外连接管组件（4）串联组成立式结构的可拆卸管束；其中，立式结构的可拆卸管束内的流体方向与烟道方向相反。

6.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述可拆卸换热管束单元（12）由一组或多组的蛇形或U型换热管（3）通过进出液集管（5）组焊连接构成，每组所述的蛇形或U型换热管（6）为多排或多列。

7.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的蛇形或U型换热管（6）为光管或翅片管式的高效换热管。

8.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述可拆卸换热管束单元（12）为多列或多排布置。

9.如权利要求1所述的一种可拆卸管束烟道式集热设备，其特征在于：所述的构架总成（2）为长方形体构架，长方形体构架为由纵梁、横梁、立柱以及支撑可拆卸换热管束单元的导轨组成的箱体结构；箱体结构的上、下或左、右侧面设置有烟气进口风道（1）和烟气出口风道（11）。

10.如权利要求1所述一种可拆卸管束烟道式集热设备的工作方法，其特征在于：其步骤如下：

一、组装：

1）制备高温烟气进口风道（1）、构架总成（2）、换热管束总成、低温烟气出口风道（11）；

2）安装，首先安装构架总成（2），构架总成（2）的每个换热管束单元架体内安装可拆卸换热管束单元（12），构成管状的烟气风道（3），每个换热管束单元架体内的可拆卸换热管束单元（12）通过外连接管组件（4）串联组成；烟气风道（3）顶部的换热管束单元架体上安装高温烟气进口风道（1）；烟气风道（3）底部的换热管束单元架体上安装低温烟气出口风道（11）；

3）工作时，当构架总成（2）的换热管束单元架体内安装的可拆卸换热管束单元（12）出现故障，可拆卸外连接管组件4、拆卸与构架总成（2）连接的可拆卸换热管束单元（12）端头管箱法兰（8）的螺栓，使可拆卸换热管束单元（12）通过换热管束单元架体内的导轨滑动出来，换上新的可拆卸换热管束单元（12），保证集热设备继续工作。