用于烟气余热利用的换热器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910128371.0 (22)申请日 2019.02.21 (71)申请人 华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 张立麒张泽武李小姗罗聪 鲁博文赵征鸿陈爱玲李诗谙 (74)专利代理机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 11570 代理人 刘杰 (51)Int.Cl. F28D 1/053(2006.01) F28F 9/22(2006.01) F23J 15/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于烟气余热利。

2、用的换热器 (57)摘要 本发明涉及一种用于烟气余热利用的换热 器， 属于换热装置技术领域； 所述换热器包括第 一烟道、 第二烟道、 换热管、 挡板和过滤板； 所述 挡板和过滤板均设置在所述第一烟道内， 且所述 挡板设置在所述过滤板下游； 所述第二烟道穿透 所述第一烟道， 所述第二烟道设置在所述挡板下 游； 所述换热管穿透所述第一烟道、 挡板和过滤 板； 采用分级换热， 同时进行水/蒸汽-原烟气换 热和原烟气-循环烟气换热， 等效于传统的省煤 器和空气预热器的作用， 整个换热过程充分利用 加压富氧燃烧锅炉产生烟气中的余热， 具有结构 紧凑， 热利用效率高等优点。 权利要求书1页 说明书4页 附。

3、图2页 CN 109813143 A 2019.05.28 CN 109813143 A 1.一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 包括第一烟道、 第二烟道、 换热管、 挡 板、 过滤板； 所述挡板和过滤板均设置在所述第一烟道内， 且所述挡板设置在所述过滤板下 游； 所述第二烟道穿透所述第一烟道， 所述第二烟道设置在所述挡板下游； 所述换热管穿透 所述第一烟道、 挡板和过滤板。 2.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述换热管沿 所述第一烟道内介质流向进行布置， 且相邻所述换热管间间距相等， 所述间距为所述换热 管直径的1.5-2.5倍。 3.根据权利要。

4、求2所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述换热器还 包括水泵和集水箱， 所述换热管入口端与所述集水箱连通， 所述水泵与所述集水箱连接， 为 集水箱供水。 4.根据权利要求3所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述第二烟道 为U型管道， 所述第二烟道与所述第一烟道内介质流向正交布置， 且所述第二烟道位于所述 换热管外围， 所述第二烟道与所述换热管的距离为所述换热管直径的1.5-2.0倍， 所述第二 烟道与所述第一烟道的距离为所述第二烟道最大宽度的1.0-1.5倍。 5.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述第一烟道 内壁上安装多个。

5、挡板， 所述挡板在所述第一烟道内介质流向方向上交错布置， 所述挡板的 自由端与所述第一烟道内壁之间间隙的间距为第一烟道宽度的1/3-1/2倍。 6.根据权利要求5所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述挡板与所 述第一烟道内介质流向方向垂直， 优选的， 所述挡板可拆卸安装在所述第一烟道内壁上； 所 述过滤板设置在靠近所述第一烟道的进口处， 优选的， 所述过滤板可拆卸的连接在所述第 一烟道内壁。 7.根据权利要求6所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述过滤板上 开设多个孔， 所述过滤板与所述挡板间间距为相邻挡板间间距的1.0-1.5倍。 8.根据权利要求1-7的。

6、任一项所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所 述挡板和过滤板均为耐高温高热和耐积灰结渣材料。 9.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述换热管的 出口处设置有用于收集并排出蒸汽的蒸汽出口结构， 所述蒸汽出口结构为收缩段管道。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109813143 A 2 一种用于烟气余热利用的换热器 技术领域 0001 本发明涉及一种用于烟气余热利用的换热器， 属于换热装置技术领域。 背景技术 0002 富氧燃烧技术能大规模捕集化石燃料燃烧产生的CO2， 发展潜力巨大。 其特点在于 用燃料燃烧的烟气和纯氧混合(总氧量为25-35v。

7、ol)代替空气作为助燃剂。 相比于传统的 空气燃烧， 由于燃前氮气的分离， 加之燃烧过程中的不断烟气循环， 使得干烟气中的CO2浓 度可达80以上， 有利于CO2的封存及利用。 但是， 目前的富氧燃烧技术都在常压下进行， 空 气分离装置、 烟气循环以及烟气净化产生的能耗， 这些都导致富氧燃烧系统整体效率降低。 0003 加压富氧燃烧是指在烟气下游安装了换热装置的加压容器里发生的富氧燃烧。 其 特点在于能回收高压下烟气热量(主要是水蒸气潜热更大)， 并且由此产生的高温蒸汽可以 耦合到蒸汽循环系统， 提高燃煤电厂的发电效率。 传统锅炉系统内的省煤器和空气换热器 增加了锅炉系统的设备成本， 且用于加。

8、压系统中， 由于烟气体积减少， 其结构不紧凑， 不利 于强化烟气的传热。 发明内容 0004 针对上述技术问题， 本发明的目的在于提供一种用于烟气余热利用的换热器， 其 结构紧凑， 降低了设备尺寸成本； 多级换热提升了换热效率。 由于充分利用高温高压烟气中 的水蒸气潜热特别适用于加压富氧燃烧系统。 0005 本发明提供一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 包括第一烟道、 第二烟 道、 换热管、 挡板和过滤板； 所述挡板和过滤板均设置在所述第一烟道内， 且所述挡板设置 在所述过滤板下游； 所述第二烟道穿透所述第一烟道， 所述第二烟道设置在所述挡板下游； 所述换热管穿透所述第一烟道、 挡板。

9、和过滤板。 0006 进一步的， 根据权利要求1所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述换热管沿所述第一烟道内介质流向进行布置， 且相邻所述换热管间间距相等， 所述间 距为所述换热管直径的1.5-2.5倍。 0007 进一步的， 根据权利要求2所述的一种用于烟气余热利用的换热器， 其特征在于， 所述换热器还包括水泵和集水箱， 所述换热管入口端与所述集水箱连通， 所述水泵与所述 集水箱连接， 为集水箱供水。 0008 进一步的， 所述第二烟道为U型管道， 所述第二烟道与所述第一烟道内介质流向正 交布置， 且所述第二烟道位于所述换热管外围， 所述第二烟道与所述换热管的距离为所述 换。

10、热管直径的1.5-2.0倍， 所述第二烟道与所述第一烟道的距离为所述第二烟道最大宽度 的1.0-1.5倍。 0009 进一步的， 所述第一烟道内壁上安装多个挡板， 所述挡板在所述第一烟道内介质 流向方向上交错布置， 所述挡板的自由端与所述第一烟道内壁之间间隙的间距为第一烟道 宽度的1/3-1/2倍。 说明书 1/4 页 3 CN 109813143 A 3 0010 进一步的， 所述挡板与所述第一烟道内介质流向方向垂直， 所述挡板可拆卸安装 在所述第一烟道内壁上。 0011 进一步的， 所述过滤板设置在靠近所述第一烟道的进口处。 0012 进一步的， 所述过滤板可拆卸的连接在所述第一烟道内壁，。

11、 过滤烟气中粒径大的 固体颗粒物。 0013 进一步的， 所述过滤板上开设多个孔， 所述过滤板与所述挡板间间距为相邻挡板 间间距的1.0-1.5倍。 0014 进一步的， 所述挡板和过滤板均为耐高温高热和耐积灰结渣材料。 0015 进一步的， 所述换热管的出口处设置有用于收集并排出蒸汽的蒸汽出口结构， 所 述蒸汽出口结构为收缩段管道， 便于蒸汽的流动。 0016 相比于现有技术， 本发明具有以下优点： 0017 1、 本发明的换热器采用分级换热， 首先利用布置在第一烟道内的换热管， 进行水 与烟气进行换热， 其次， 利用布置在第一烟道内的第二烟道， 进行原烟气和净烟气的换热， 等效于传统的省煤。

12、器和空气预热器的作用， 由于采用原烟气-蒸汽-净烟气换热一体式设 计， 整个换热过程充分利用加压富氧燃烧锅炉产生烟气中的余热， 结构紧凑， 热利用效率 高。 0018 2、 本发明中换热管沿第一烟道内介质流向逆流布置， 且相邻所述换热管间等距布 置， 强化原烟气与热管之间的传热， 换热效率更高。 0019 3、 本发明中第二烟道为U型管道， 第二烟道与第一烟道内介质流向正交布置， 且所 述第二烟道位于所述换热管外围， 增加第二烟道与烟气之间的接触面积， 有利于烟气的余 热利用。 0020 4、 本发明中交错布置的挡板可以起到减缓烟气流动速度， 延长烟气与换热管接触 时间， 提高换热效率。 00。

13、21 5、 本发明中过滤板和挡板可拆卸安装， 且采用耐高温高压和耐积灰结渣的材料， 避免积灰、 结渣。 附图说明 0022 图1为本发明的一种实施例的结构示意图； 0023 其中： 1.水泵， 2.集水箱， 3.换热管， 4.第二烟道， 5.挡板， 6.过滤板， 7.第一烟道入 口， 8.蒸汽出口， 9.第一烟道， 10.第一烟道出口； 0024 图2为图1中A-A剖面结构示意图； 0025 其中： 41.第二烟道入口， 42.第二烟道出口。 具体实施方式 0026 下文将结合具体实施方式和实施例， 具体阐述本发明， 本发明的优点和各种效果 将由此更加清楚地呈现。 本领域技术人员应理解， 这些。

14、具体实施方式和实施例是用于说明 本发明， 而非限制本发明。 0027 在整个说明书中， 除非另有特别说明， 本文使用的术语应理解为如本领域中通常 所使用的含义。 因此， 除非另有定义， 本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领 说明书 2/4 页 4 CN 109813143 A 4 域技术人员的一般理解相同的含义。 若存在矛盾， 本说明书优先。 0028 除非另有特别说明， 本发明中用到的各种原材料、 试剂、 仪器和设备等， 均可通过 市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。 0029 实施例1 0030 如图1所示， 本实施例提供一种用于烟气余热利用的换热器， 包括第一烟道9、 第二。

15、 烟道4、 换热管3、 挡板5和过滤板6； 0031 具体而言， 第一烟道设置为： 第一烟道9垂直放置， 第一烟道入口7设置在一侧上 部， 第一烟道出口10设置在另一侧下部； 第一烟道9可以是长方体或圆柱体等类似的规则的 长条柱形状。 0032 所述挡板5和过滤板6均固定连接在所述第一烟道9内， 且所述挡板5在所述过滤板 6下游； 所述第二烟道4穿透所述第一烟道9， 所述第二烟道4设置在所述挡板5下游； 所述换 热管3穿透所述第一烟道9、 挡板5和过滤板6烟气进入第一烟道9， 首先经过过滤板6过滤掉 颗粒物， 然后经过挡板5， 在挡板5间流动时与换热管3进行换热。 0033 具体而言， 如图2。

16、所示， 换热管3设置为： 换热管16根， 呈矩形阵列分布。 0034 为了使换热管3中的介质与第一烟道9中的烟气热交换效率更高， 提高接触面积， 本实施中， 换热管3沿第一烟道9内介质流向逆流布置， 且相邻所述换热管间等距布置。 0035 作为换热管3中蒸汽的发生器， 本实施例的换热器3还包括水泵1和集水箱2， 所述 换热管3入口端与所述集水箱2连通， 所述水泵1与所述集水箱2连接， 为集水箱2供水， 给水 由集水箱2进入换热管3， 经换热后， 产生高温蒸汽。 0036 如图2所示， 第一烟道9内的介质为原烟气， 第二烟道4内的介质为净烟气， 为了使 原烟气和净烟气换热效率高， 具体而言， 第。

17、二烟道4为U型管道， 所述第二烟道4与所述第一 烟道9内介质流向正交布置， 且所述第二烟道4位于所述换热管3外围， 所述第二烟道4与所 述换热管3的距离为所述换热管3直径的1.5-2.0倍， 所述第二烟道4与所述第一烟道9的距 离为所述第二烟道4最大宽度的1.0-1.5倍。 0037 具体而言， 挡板5设置为： 第一烟道9内壁上安装5个挡板， 所述挡板5在所述第一烟 道9内介质流向方向上交错布置， 所述挡板5的自由端与所述第一烟道9内壁之间间隙的间 距大于所述第一烟道9宽度的1/3-1/2； 且挡板5与所述第一烟道9内介质流向方向垂直。 0038 为了便于蒸汽的流动， 所述换热管3的出口处设置。

18、有用于收集并排出蒸汽的蒸汽 出口结构， 所述蒸汽出口结构为收缩段管道。 0039 具体而言， 过滤板设置为： 过滤板6上开设多个孔， 所述过滤板6与所述挡板5间间 距为相邻挡板间间距的1.0-1.5倍。 0040 具体而言， 挡板5和过滤板6均为耐高温高热和耐积灰结渣材料。 0041 实施例2 0042 如图1所示， 本实施例提供一种用于烟气余热利用的换热器。 0043 在实施例1的基础上， 对挡板5和过滤板6的连接方式进行改进。 0044 具体而言， 挡板5的另一种设置方式为： 挡板5可拆卸安装在所述第一烟道内壁上。 0045 具体而言， 过滤板6的另一种设置方式为： 所述过滤板6可拆卸的设。

19、置在靠近所述 第一烟道的进口处。 过滤烟气中粒径大的固体颗粒物。 0046 最后， 还需要说明的是， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非排他 说明书 3/4 页 5 CN 109813143 A 5 性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要素， 而且 还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备所固有的 要素。 0047 尽管已描述了本发明的优选实施例， 但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念， 则可对这些实施例作出另外的变更和修改。 所以， 所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 0048 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说明书 4/4 页 6 CN 109813143 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 109813143 A 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 109813143 A 8 。