一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，該裝置包括煙氣進(jìn)口、煙氣出口、換熱流體進(jìn)口、蒸汽出口、換熱管、分流管、內(nèi)導(dǎo)流、外導(dǎo)流折流板、內(nèi)筒體、外筒體、內(nèi)導(dǎo)流折流板、集液管和集汽管；換熱管為經(jīng)專(zhuān)用機(jī)械加工成型的具有一定波距的橢圓波節(jié)管。換熱管束為多層組合的錯(cuò)流盤(pán)管結(jié)構(gòu)。橢圓波節(jié)管波節(jié)高度e和盤(pán)管組合方式由盤(pán)管直徑D、盤(pán)管間距s和煙氣流速μ確定，煙氣以射流方式360°方向依次擴(kuò)散、收縮。本發(fā)明的多層組合橢圓波節(jié)盤(pán)管余熱回收蒸汽發(fā)生裝置其煙氣以射流方式擴(kuò)散、收縮，增強(qiáng)了煙氣和管內(nèi)流體的蒸發(fā)傳熱過(guò)程，提高了煙氣余熱回收效率，縮小了余熱回收蒸汽發(fā)生裝置的體積，節(jié)省了制造成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣余熱回收裝置，具體涉及一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排是我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要決策，在我國(guó)能源中長(zhǎng)期發(fā)展綱要中，節(jié)能減排是我國(guó)能源戰(zhàn)略發(fā)展的重點(diǎn)，也是循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前我國(guó)的能源利用效率與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，造成能源效率低的原因主要是能源轉(zhuǎn)換裝備技術(shù)落后，導(dǎo)致廢熱和余熱利用效率低，現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程中常用的煙氣余熱回收裝置主要有翅片管換熱器和熱管換熱器，兩種技術(shù)均存在接觸熱阻大、換熱效率低、金屬材料消耗大和裝置龐大等缺陷，因此極需開(kāi)發(fā)新型高效的煙氣余熱回收技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，為工業(yè)過(guò)程中煙氣余熱回收提供一項(xiàng)高效、緊湊和環(huán)保的煙氣余熱回收技術(shù)。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，包括煙氣進(jìn)口 1、煙氣出口 2、換熱流體進(jìn)口 3、蒸汽出口 4、波節(jié)橢圓換熱管5、分流管6、集液管7、集汽管8、內(nèi)導(dǎo)流折流板9、外導(dǎo)流折流板10、內(nèi)筒體11和外筒體12 ;其特征在于:所述煙氣進(jìn)口 I和煙氣出口 2處于所述蒸汽發(fā)生裝置軸向的兩端位置，分別與所述內(nèi)筒體11連通；所述換熱流體進(jìn)口 3和蒸汽出口 4處于所述外筒體12靠近兩端的側(cè)壁上；所述波節(jié)橢圓換熱管5有多組，所述多組波節(jié)橢圓換熱管依次沿軸向排列在所述內(nèi)筒內(nèi)部，所述分流管6、集液管7和集汽管8處于所述內(nèi)筒體11和外筒體12之間的空間內(nèi)，并分別與相應(yīng)的波節(jié)橢圓換熱管5連通；所述內(nèi)導(dǎo)流折流板9和外導(dǎo)流折流板10均有多個(gè)，依次交替設(shè)置于所述波節(jié)換熱管5之間。
[0005]進(jìn)一步，所述波節(jié)橢圓換熱管5為鈦管或不銹鋼管；所述波節(jié)橢圓換熱管5為橢圓通道結(jié)構(gòu)，且為多層組合的錯(cuò)流盤(pán)管結(jié)構(gòu)，盤(pán)管以左、右旋多層交錯(cuò)組合結(jié)構(gòu)排列，形成棱形網(wǎng)格式流道結(jié)構(gòu)；所述波節(jié)橢圓換熱管5設(shè)有凸起波節(jié)14，所述波節(jié)14高度為3_—6mm,相鄰兩個(gè)波節(jié)14的距離為IOmm—16mm ;所述波節(jié)橢圓換熱管5層與層間距為5_8mm ；所述分流管6、集液管7和集汽管8縱向軸線一致且垂直于所述換熱流體進(jìn)口 3和蒸汽出口4的軸線，所述集汽管8和所述蒸汽出口 4連通，所述集液管7位于所述分流管6和所述集汽管8之間；所述外導(dǎo)流折流板10為中間有通孔環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，外周邊緣與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁接觸連接；所述內(nèi)導(dǎo)流折流板9為設(shè)有支撐架15的實(shí)心環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，外周邊與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁不接觸留有間隙；所述煙氣進(jìn)口 I和煙氣出口 2分別通過(guò)內(nèi)導(dǎo)流13連通所述內(nèi)筒體11。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:對(duì)工業(yè)過(guò)程中煙氣余熱的回收高效，克服常用的煙氣余熱回收裝置中翅片管換熱器和熱管換熱器存在接觸熱阻大、換熱效率低、金屬材料消耗大和裝置龐大等的缺陷。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明所述一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置全剖結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明波節(jié)橢圓換熱管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明所述外導(dǎo)流折流板正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4為圖3的A —A剖視圖；
[0011]圖5為本發(fā)明所述內(nèi)導(dǎo)流折流板正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6為圖5的B —B剖視圖。
[0013]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0014]1、煙氣進(jìn)口，2、煙氣出口，3、換熱流體進(jìn)口，4、蒸汽出口，5、波節(jié)橢圓換熱管，6、分流管，7、集液管，8、集汽管，9、內(nèi)導(dǎo)流型折流板，10、外導(dǎo)流型折流板，11、內(nèi)筒體，12、外筒體，13、內(nèi)導(dǎo)流，14、波節(jié)，15、支架。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0016]如圖1-圖6所示，一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，包括煙氣進(jìn)口 1、煙氣出口 2、換熱流體進(jìn)口 3、蒸汽出口 4、波節(jié)橢圓換熱管5、分流管6、集液管7、集汽管8、內(nèi)導(dǎo)流折流板9、外導(dǎo)流折流板10、內(nèi)筒體11、外筒體12和內(nèi)導(dǎo)流13 ;如圖1所示，所述煙氣進(jìn)口 I和煙氣出口 2處于軸向兩端位置，分別通過(guò)內(nèi)導(dǎo)流13連通所述內(nèi)筒體11，煙氣進(jìn)口 I和煙氣出口 2分別用于進(jìn)煙和出煙，煙氣換熱前通過(guò)一個(gè)內(nèi)導(dǎo)流13產(chǎn)生擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)筒體11，煙氣換熱后通過(guò)另外一個(gè)內(nèi)導(dǎo)流13壓縮由煙氣出口 2排出；所述換熱流體進(jìn)口 3和蒸汽出口 4處于所述外筒體12靠近兩端的側(cè)壁上，換熱流體進(jìn)口 3和蒸汽出口 4分別用于換熱流體與煙氣對(duì)流的方式進(jìn)入換熱管5和輸出蒸汽產(chǎn)生能量；所述波節(jié)橢圓換熱管5有多組，所述多組波節(jié)橢圓換熱管依次沿軸向排列，且為多層組合的錯(cuò)流盤(pán)管結(jié)構(gòu)，盤(pán)管以左、右旋多層交錯(cuò)組合結(jié)構(gòu)排列，形成棱形網(wǎng)格式流道結(jié)構(gòu)；所述分流管6、集液管7和集汽管8處于內(nèi)筒體11和外筒體12之間的空間內(nèi)并分別與相應(yīng)的波節(jié)橢圓換熱管5連通；所述外導(dǎo)流折流板10和內(nèi)導(dǎo)流折流板9均有多個(gè)，依次交替設(shè)置于所述換熱管5之間，相鄰兩組波節(jié)橢圓換熱管5由外導(dǎo)流折流板10或者內(nèi)導(dǎo)流折流板9隔開(kāi)；所述分流管6、集液管7和集汽管8縱向軸線一致且垂直于所述換熱流體進(jìn)口 3和蒸汽出口 4的軸線，所述分流管6和所述換熱流體進(jìn)口 3連通，所述集汽管8和所述蒸汽出口 4連通，所述集液管7位于所述分流管6和所述集汽管8之間，換熱流體從換熱流體進(jìn)口 3進(jìn)入分流管6后流過(guò)波節(jié)橢圓換熱管5、集液管7、集汽管8與煙氣換熱不斷受熱，發(fā)生汽化生成蒸汽經(jīng)集汽管8由蒸汽出口 4排出，進(jìn)入另一熱力循環(huán)系統(tǒng)，做功后冷凝回流入煙氣余熱氣回收蒸汽發(fā)生
>j-U ρ?α裝直。
[0017]如圖2所示，所述波節(jié)橢圓換熱管5為設(shè)有波節(jié)14的鈦管或不銹鋼管，同一組的波節(jié)橢圓換熱管5層與層的間距為5_—8mm,所述波節(jié)橢圓換熱管5經(jīng)專(zhuān)用機(jī)械加工成型為波節(jié)橢圓通道結(jié)構(gòu)，波節(jié)橢圓換熱管5上的波節(jié)14高度e為3mm—6mm,波節(jié)距h為IOmm — 16mm，所述波節(jié)橢圓換熱管5上的波節(jié)14高度e和盤(pán)管組合方式由盤(pán)管直徑D、盤(pán)管間距s和煙氣流速μ確定；煙氣從煙氣進(jìn)口 I進(jìn)入內(nèi)筒體11從波節(jié)橢圓換熱管5層與層的間距通過(guò)，波節(jié)14是波節(jié)橢圓換熱管5管壁的凸起，管壁的凸起波節(jié)14對(duì)煙氣有定位、限流、增大波節(jié)橢圓換熱管5外表面積從而增加換熱流體與煙氣的接觸面積的三重作用，螺旋狀管使得換熱流體流動(dòng)路徑增加，管內(nèi)流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，提高了單位體積內(nèi)煙氣與換熱管表面的接觸面積，可以延長(zhǎng)換熱流體與煙氣換熱時(shí)間，充分增大換熱流體通過(guò)波節(jié)橢圓換熱管5與煙氣的接觸面積，最終提高換熱效率。
[0018]如圖3、4所示，所述外導(dǎo)流折流板10為中間有通孔的環(huán)狀環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，外周邊與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁接觸連接，所述內(nèi)導(dǎo)流折流板9為設(shè)有支撐架15的實(shí)心環(huán)狀環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，通過(guò)支撐架15內(nèi)導(dǎo)流折流板9安裝在內(nèi)筒體11內(nèi)，外周邊與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁不接觸留有間隙，煙氣從煙氣進(jìn)口 I經(jīng)過(guò)第一組波節(jié)橢圓換熱管5后，通過(guò)外導(dǎo)流折流板10中間的通孔或者內(nèi)導(dǎo)流折流板9外周邊與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁之間的間隙進(jìn)入下一組波節(jié)橢圓換熱管5，可通過(guò)煙氣流量V確定外導(dǎo)流折流板10和內(nèi)導(dǎo)流折流板9在360°方
向上的射流速度，其流速按以下公式計(jì)算:《 = Λ A..V..- ，f = n XDXP 。 [0019]本發(fā)明主要是為運(yùn)載動(dòng)力燃燒尾氣之煙氣余熱回收，應(yīng)用換熱流體蒸發(fā)產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，用于推動(dòng)透平發(fā)電、余熱制冷、系統(tǒng)加熱等，換熱流體為液體水或有機(jī)介質(zhì)，運(yùn)載動(dòng)力燃燒做功后尾氣以煙氣形式由排氣管通過(guò)煙氣進(jìn)口I進(jìn)入本發(fā)明裝置內(nèi)，經(jīng)擴(kuò)散段的射流方式流經(jīng)左、右旋多層交錯(cuò)式波節(jié)橢圓換熱管5，經(jīng)回流段在內(nèi)筒體9內(nèi)壁同樣以360°射流方式掠過(guò)左、右旋多層交錯(cuò)波節(jié)橢圓換熱管5表面依次擴(kuò)散、收縮，經(jīng)與波節(jié)橢圓換熱管5內(nèi)換熱流體換熱，煙氣溫度降低，由煙氣出口 2排出，工業(yè)過(guò)程中排放的煙氣通過(guò)煙氣進(jìn)口 I經(jīng)過(guò)內(nèi)導(dǎo)流13擴(kuò)散沿著內(nèi)筒體11壁從360°方向上以射流的方式進(jìn)入內(nèi)筒體11內(nèi)的第一組波節(jié)橢圓換熱管5內(nèi)，煙氣充滿(mǎn)波節(jié)橢圓換熱管5層與層之間的間隙，與從換熱流體進(jìn)口 3進(jìn)入到波節(jié)橢圓換熱管5內(nèi)的換熱流體換熱，波節(jié)橢圓換熱管5為橢圓通道結(jié)構(gòu)，可使管內(nèi)換熱流體均勻分布，溫度梯度集中換熱管5管壁附近，減薄了換熱流體的邊界厚度。煙氣側(cè)的波節(jié)橢圓通道盤(pán)管結(jié)構(gòu)，由于其左、右旋交錯(cuò)形成棱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，煙氣流動(dòng)狀態(tài)分布更趨均勻，增強(qiáng)了煙氣氣體的湍流，提高了煙氣側(cè)的熱效率。同時(shí)與翅片管相比，利用波節(jié)橢圓管和多層組合盤(pán)管結(jié)構(gòu)可使單位體積內(nèi)煙氣換熱表面積提高I倍以上，使其結(jié)構(gòu)更緊湊；所述外導(dǎo)流折流板10和內(nèi)導(dǎo)流折流板9均有多個(gè)，依次交替設(shè)置于所述換熱管5之間，內(nèi)導(dǎo)流折流板9與所述內(nèi)筒體11內(nèi)壁之間留有間隙，煙氣從由內(nèi)導(dǎo)流折流板9與內(nèi)筒體11內(nèi)壁的間隙由一組波節(jié)橢圓換熱管5經(jīng)過(guò)內(nèi)導(dǎo)流折流板9進(jìn)入下一組波節(jié)橢圓換熱管5時(shí)，間隙收縮煙氣，煙氣由一組波節(jié)橢圓換熱管5單元經(jīng)過(guò)外導(dǎo)流折流板10中間通孔進(jìn)入下一組波節(jié)橢圓換熱管5時(shí)，擴(kuò)散煙氣，煙氣通過(guò)外導(dǎo)流折流板10和內(nèi)導(dǎo)流折流板9多次循環(huán)重復(fù)擴(kuò)散、收縮，增長(zhǎng)了煙氣的流動(dòng)路線，交變沖刷波節(jié)橢圓換熱管5管壁充分提高流動(dòng)液體與煙氣的換熱效率；煙氣與換熱流體經(jīng)綜上所述收蒸汽發(fā)生裝置一系列的高效換熱，換熱流體最終成為一定壓力的蒸汽從蒸汽出口 4輸出，可用于推動(dòng)透平發(fā)電、余熱制冷和系統(tǒng)加熱等，煙氣降溫后經(jīng)煙氣內(nèi)導(dǎo)流13收縮后從煙氣出口 2排出，減少了對(duì)環(huán)境的污染，換熱流體經(jīng)換熱成蒸汽做功后冷凝回流入煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置后可循環(huán)使用，節(jié)約資源。[0020]具體實(shí)施例:某運(yùn)載動(dòng)力煙氣排量1450 kg /h進(jìn)入緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，該排量汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣煙氣流量為V，由此確定其在360°方向上的射流速度為u(經(jīng)傳熱與流體力學(xué)系統(tǒng)計(jì)算的取值范圍)。汽車(chē)燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒做功后尾氣以煙氣形式由排氣管進(jìn)入緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置的煙氣入口 1，經(jīng)擴(kuò)散段的射流方式流經(jīng)左、右旋多層交錯(cuò)式波節(jié)橢圓盤(pán)管，經(jīng)回流段在內(nèi)筒體壁同樣以360°射流方式掠過(guò)左、右旋多層交錯(cuò)波節(jié)橢圓盤(pán)管表面依次擴(kuò)散、收縮，經(jīng)與換熱管5內(nèi)的換熱流體換熱，煙氣溫度由450°C降低至150°C，由煙氣出口排出。蒸汽發(fā)生的換熱流體經(jīng)波節(jié)橢圓換熱管5、分液管
6、集液管7、集汽管8不斷受熱，發(fā)生汽化生成0.3MPa-l.8MPa蒸汽由集汽管進(jìn)入車(chē)載透平發(fā)電系統(tǒng)，做功后冷凝再回流至尾氣余熱發(fā)電換熱裝置。
[0021 ] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，包括煙氣進(jìn)口(I)、煙氣出口(2)、換熱流體進(jìn)口(3)、蒸汽出口(4)、波節(jié)橢圓換熱管(5)、分流管(6)、集液管(7)、集汽管(8)、內(nèi)導(dǎo)流折流板(9)、外導(dǎo)流折流板(10)、內(nèi)筒體(11)和外筒體(12);其特征在于:所述煙氣進(jìn)口(I)和煙氣出口(2 )處于所述蒸汽發(fā)生裝置軸向的兩端位置，分別與所述內(nèi)筒體(11)連通；所述換熱流體進(jìn)口(3)和蒸汽出口(4)處于所述外筒體(12)靠近兩端的側(cè)壁上；所述波節(jié)橢圓換熱管(5)有多組，所述多組波節(jié)橢圓換熱管依次沿軸向排列在所述內(nèi)筒內(nèi)部，所述分流管(6)、集液管(7)和集汽管(8)處于所述內(nèi)筒體(11)和外筒體(12)之間的空間內(nèi)，并分別與相應(yīng)的波節(jié)橢圓換熱管(5)連通；所述內(nèi)導(dǎo)流折流板(9)和外導(dǎo)流折流板(10)均有多個(gè)，依次交替設(shè)置于所述換熱管(5)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述波節(jié)橢圓換熱管(5)為鈦管或不銹鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述波節(jié)橢圓換熱管(5)為橢圓通道結(jié)構(gòu)，且為多層組合的錯(cuò)流盤(pán)管結(jié)構(gòu)，盤(pán)管以左、右旋多層交錯(cuò)組合結(jié)構(gòu)排列，形成棱形網(wǎng)格式流道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述波節(jié)橢圓換熱管(5)設(shè)有凸起波節(jié)(14),所述波節(jié)(14)高度為3_—6mm,相鄰兩個(gè)波節(jié)(14)的距離為IOmm—16_。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述波節(jié)橢圓換熱管(5)層與層間距為5-8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述分流管(6 )、集液管(7 )和集汽管(8 )縱向軸線一致且垂直于所述換熱流體進(jìn)口( 3 )和蒸汽出口(4)的軸線，所述集汽管(8)和所述蒸汽出口(4)連通，所述集液管(7)位于所述分流管(6 )和所述集汽管(8 )之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述外導(dǎo)流折流板(10)為中間有通孔環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，外周邊緣與所述內(nèi)筒體(II)內(nèi)壁接觸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述內(nèi)導(dǎo)流折流板(9)為設(shè)有支撐架(15)的實(shí)心環(huán)狀射流型結(jié)構(gòu)，外周邊與所述內(nèi)筒體(11)內(nèi)壁不接觸留有間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊式煙氣余熱回收蒸汽發(fā)生裝置，其特征在于:所述煙氣進(jìn)口( I)和煙氣出口( 2 )分別通過(guò)內(nèi)導(dǎo)流(13 )連通所述內(nèi)筒體(11)。
【文檔編號(hào)】F22B1/18GK103471074SQ201310421248
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】陸應(yīng)由, 陸剛, 黃艷瓊, 張正國(guó), 高學(xué)農(nóng) 申請(qǐng)人:桂林新藝制冷設(shè)備有限責(zé)任公司