一种低温烟气余热回收蒸发装置的制作方法

1.本实用新型涉及余热回收的领域，尤其涉及一种低温烟气余热回收蒸发装置。

背景技术：

2.工业余热资源来源于工业生产中各种炉窖、余热利用装置和化工过程中的反应等。这些余热能源经过一定的技术手段加以利用，可进一步转换成其他机械能、电能、热能或冷能等。利用不同的余热回收技术回收不同温度的余热资源，对降低企业能耗，实现我国节能减排、环保发展战略目标具有重要的现实意义。
3.余热温度范围广、能量载体的形式多样，又由于所处环境和工艺流程不同及场地等固有条件的限制，余热回收设备的型式多样，如有空气预热器、窑炉蓄热室、余热锅炉，低温汽轮机等。根据余热的温度范围，可将目前的工业余热技术分为中高温余热回收技术和低温余热回收技术。中高温余热回收技术主要有三种：余热锅炉、燃气轮机、高温空气燃烧技术。低温余热回收技术主要有有机工质朗肯循环发电、热泵技术、热管技术、温差发电技术、热声技术。
4.从目前工业余热的现状来看，高温余热回收技术已在我国的钢铁、水泥、冶金等行业广泛应用。但除了高温余热外，还有大量的低温余热未得到充分利用，我国对于低温余热的利用还处于尝试和发展阶段，低温余热回收技术不成熟，导致这部分余热多直接排放至大气中，造成了巨大的能源浪费。
5.在现有技术中，有机朗肯循环是将热能转化为机械能的系统，与常规的蒸汽发电装置的热力循环原理相似，但有机工质低温余热发电不是用水作为工质，而是用有机物为工质的朗肯循环发电系统。在现有技术中，系统由蒸发器、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成，有机工质在蒸发器中从低温热流中吸收热量，生成具有一定压力和温度的蒸汽，蒸汽推动透平机械做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平机排出的有机蒸汽在冷凝器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到蒸发器，如此不断地循环下去。
6.这样的技术存在如下缺点：有机工质的循环过程中，需要用到透平机、工质泵协同工作，透平机排出的凝结成液态的冷凝介质，如果需要重新回到蒸发器中，则必须通过工质泵，才能达到循环利用的效果。整个系统更加复杂，工作消耗的能量也更多。

技术实现要素：

7.针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种低温烟气余热回收蒸发装置，以解决现有技术中的一个或多个问题。
8.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
9.一种低温烟气余热回收蒸发装置，包括：一分配管，用于接收外部有机工质并将所述有机工质分散；一汽包，用于收集经过换热的有机工质；一烟气通道，用于通过烟气；一换热装置，包括：至少一下分集管，固定于所述分配管并与所述分配管相连通；至少一上分集
管，固定于所述汽包并与所述汽包相连通；至少一翅片换热管，用于连通所述上分集管以及所述下分集管，且所述翅片换热管穿过所述烟气通道；至少一下降管，连通所述分配管与所述汽包。
10.其进一步的技术方案为，所述下降管垂直于水平面。
11.其进一步的技术方案为，所述汽包包括：排出口；气液分离器，位于所述汽包的最高点，包括：进气端，固定连接于所述汽包并与所述排出口相连通；出气端，设置为蒸汽出口，用于排出蒸汽。
12.其进一步的技术方案为，所述气液分离器为丝网状结构。
13.其进一步的技术方案为，所述下分集管设置有多根，多根所述下分集管连接于所述分配管；所述上分集管设置有多根，与所述下分集管位置对应；多根所述上分集管连接于所述汽包；每根所述下分集管和与所述下分集管位置对应的每根所述上分集管之间通过一排所述翅片换热管连通。
14.其进一步的技术方案为，多根所述下分集管相互之间平行，间隔距离相等的连接于所述分配管上，多根所述上分集管相互之间平行，间隔距离相等的连接于所述汽包；所述翅片换热管竖直设置。
15.其进一步的技术方案为，所述烟气通道，包括：两块水平板，设置于所述上分集管与所述下分集管之间；两块竖直板，分别设置于所述翅片换热管两侧。
16.其进一步的技术方案为，两块所述水平板分别靠近于所述翅片换热管的两个端部。
17.其进一步的技术方案为，包括：进料管，固定于所述分配管并与所述分配管连通。
18.其进一步的技术方案为，所述进料管的进料端连接有安装法兰。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果如下：
20.1、能源回收可产生较高价值：低温烟气通入到烟气通道中，与翅片换热管进行充分换热，翅片换热管中的有机工质与低温烟气进行热量交换，将有机工质蒸汽化，为后续发电提供蒸汽，产生的电能可供客户自己使用，也可并网供给国家；
21.2、循环过程自动化：有机工质进入到分配管中，经过分配管均匀分配到每一根下分集管中，再通过下分集管分配到每根翅片换热管中，经过换热过程后，有机工质汽化后向上运动至上分集管中，然后汇集在汽包中。在汽包最高点设置的气液分离器，通过自身的丝网状结构，对蒸汽中的液珠进行拦截，保证排出的蒸汽质量，提高做功能力。经过拦截的液珠从下降管重新滴落回分配管中，再循环之前的换热流程。整个蒸发过程可以自动有效进行循环，无需人工操作，也无需使用工质泵辅助循环，即可为发电装置提供高效洁净的有机蒸汽；
22.3、换热装置的传热效率高：由于翅片换热管上的翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，使翅片换热管可以达到很高的传热效率；
23.4、换热装置结构紧凑：由于翅片换热管具有扩展的二次表面，使得它的比表面积可达到1000
㎡
/m3；
24.5、造价成本低，安装方便：换热装置整体结构简单，加工难度低，使用翅片换热管作为换热元件，以最低的造价时效内最优的回收效率。设备体积小，只要将设备放置在指定
位置，与原有的烟气管道连接即可，整体改造施工难度低。
附图说明
25.图1示出了本实用新型实施例装置的主视图。
26.图2示出了本实用新型实施例装置的侧视图。
27.附图中标记：
28.1、分配管；2、汽包；3、进料管；4、安装法兰；5、气液分离器；51、蒸汽出口；6、换热装置；61、上分集管；62、下分集管；63、翅片换热管；7、水平板；8、竖直板；9、烟气通道；10、下降管。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
30.在本实用新型的描述中，限定术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.图1示出了本实用新型实施例装置的主视图。图2示出了本实用新型实施例装置的侧视图。如图1和图2所示，本实施例中的低温烟气余热回收蒸发装置包括分配管1、汽包2、烟气通道9、换热装置和下降管10。其中分配管1用于接收外部有机工质并将有机工质分散。汽包2用于收集经过换热的有机工质。烟气通道9用于通过低温烟气。其中低温烟气指的是温度在200℃左右的烟气。换热装置6包括至少一根下分集管62和至少一根上分集管61。下分集管62固定于分配管1并与分配管1相连通。上分集管61固定于汽包2并与汽包2相连通。至少一翅片换热管63，用于连通位置相互对应的上分集管61和下分集管62，具体的，翅片换热管63的上端固定于上分集管61并与上分集管61相连通，翅片换热管63的下端固定于下分集管62并与下分集管62相连通。且翅片换热管63穿过烟气通道9之中。下降管10，将分配管1和汽包2连通，具体的，下降管10的上端固定于汽包2并与汽包2连通，下降管10的下端固定于分配管1并与分配管1连通。
32.在图1、图2所示的实施例中，分配管1平行于水平面设置。在分配管1上安装有进料管3。进料管3的进料端固定连接有安装法兰4，进料管3的出料端固定于分配管1且与分配管1相连通。进料管3用于外部有机工质通入，有机工质可以是r123、r245fa、r152a、氯乙烷、丙
烷、正丁烷、异丁烷等。
33.汽包2平行于分配管1且位于分配管1的正上方。汽包2的最高点开设有排出口，汽包2上对应排出口的位置固定连接有气液分离器5，气液分离器5竖直设置，气液分离器5的进气端与排出口相连通，气液分离器5的出气端设置为蒸汽出口51，蒸汽出口51处固定连接有安装法兰4，气液分离器5为丝网状结构。
34.换热装置6中，上分集管61设置有多根，优选的，多根上分集管61平行于水平面且互相平行，沿汽包2的长度方向，等间隔距离的焊接固定于汽包2。且上分集管61与汽包2是互相垂直的。下分集管62与上分集管61的数量和位置均对应，平行于水平面，且相互平行，沿分配管1的长度方向等间隔距离的焊接固定于分配管1。且下分集管62与分配管1是互相垂直的。下分集管62与上分集管61之间通过竖直设置的翅片换热管63连通。优选的，每根上分集管61和每根下分集管62之间通过一排翅片换热管63连通，一排翅片换热管63包括至少两根翅片换热管63。足够多数量的翅片换热管63增加了热交换的效率。
35.烟气通道9包括两块水平板7和两块竖直板8。两块水平板7设置于上分集管61与下分集管62之间。两块竖直板8分别设置于翅片换热管63两侧，使得所有的翅片换热管63从烟气通道9中穿过，且翅片换热管63的上端穿过位于上方的水平板7，翅片换热管63的上端外壁与水平板7之间相互焊接固定，翅片换热管63的下端穿过位于下方的水平板7，翅片换热管63的下端外壁与水平板7之间相互焊接固定。优选的，其中一块水平板7靠近上分集管61设置，另一块水平板7靠近下分集管62设置，增大了翅片换热管63的换热面积。
36.在汽包2和分配管1之间还至少连接有一根下降管10。下降管10竖直设置。优选的，下降管10沿分配管1的长度方向等距间隔设置。下降管10的上端焊接固定于汽包2且与汽包2相连通，下降管10的下端焊接固定于分配管1且与分配管1相连通。
37.低温废气经过烟气通道9，从翅片换热管63外流动。
38.有机工质从分配管1上的安装法兰4处进入，经过分配管1均匀分配到每一根下分集管62中，再通过下分集管62分配到每根翅片换热管63中。有机工质在翅片换热管63中吸收外部的低温废气的余热，温度迅速升高，达到饱和温度后，开始蒸发为有机蒸汽，有机蒸汽向上移动，进入上分集管61，然后汇集到汽包2之中，在汽包2的最高点设置气液分离器5，气液分离器5为丝网状结构，可以有效的拦截蒸汽中所带的液珠，保证排出的蒸汽质量高，做功能力强，而拦截下的液珠将从竖直设置的下降管10中，重新回到分配管1中，再循环之前的换热流程。
39.由于汽包2设置在分配管1上方，且汽包2和分配管1之间通过竖直方向的下降管10连通，使得整个蒸发循环过程可以在无其他动力的情况下有效进行，无需人工操作或增加有机泵，可以为发电装置提供高效干净的有机蒸汽。
40.本实用新型工作时，有机工质由进料管3上的安装法兰4进入到分配管1中，经过分配管1均匀分配到下分集管62中，再通过下分集管62分配到每根翅片换热管63中。低温烟气通入到烟气通道9中，有机工质在翅片换热管63中与低温烟气中的余热进行热量交换，温度迅速升高，达到饱和温度后，蒸发为有机蒸汽，有机蒸汽向上运动，进入上分集管61中，并在汽包2中汇集，通过设置在汽包2最高点的气液分离器5，对有机蒸汽中的液珠进行拦截，保证了排出的蒸汽质量，经过拦截的液珠重新回到分配管1中，再循环之前的换热流程。本实用新型可使整个蒸发循环过程可以在无其他动力的情况下有效进行，无需人工操作或增加
有机泵，可以为发电装置提供高效干净的有机蒸汽。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于，包括：一分配管(1)，用于接收外部有机工质并将所述有机工质分散；一汽包(2)，用于收集经过换热的有机工质；一烟气通道(9)，用于通过烟气；一换热装置(6)，包括：至少一下分集管(62)，固定于所述分配管(1)并与所述分配管(1)相连通；至少一上分集管(61)，固定于所述汽包(2)并与所述汽包(2)相连通；至少一翅片换热管(63)，用于连通所述上分集管(61)以及所述下分集管(62)，且所述翅片换热管(63)穿过所述烟气通道(9)；至少一下降管(10)，连通所述分配管(1)与所述汽包(2)。2.根据权利要求1所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述下降管(10)垂直于水平面。3.根据权利要求2所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述汽包(2)包括：排出口；气液分离器(5)，位于所述汽包(2)的最高点，包括：进气端，固定连接于所述汽包(2)并与所述排出口相连通；出气端，设置为蒸汽出口(51)，用于排出蒸汽。4.根据权利要求3所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述气液分离器(5)为丝网状结构。5.根据权利要求1所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述下分集管(62)设置有多根，多根所述下分集管(62)连接于所述分配管(1)；所述上分集管(61)设置有多根，与所述下分集管(62)位置对应；多根所述上分集管(61)连接于所述汽包(2)；每根所述下分集管(62)和与所述下分集管(62)位置对应的每根所述上分集管(61)之间通过一排所述翅片换热管(63)连通。6.根据权利要求5所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：多根所述下分集管(62)相互之间平行，间隔距离相等的连接于所述分配管(1)上，多根所述上分集管(61)相互之间平行，间隔距离相等的连接于所述汽包(2)；所述翅片换热管(63)竖直设置。7.根据权利要求1-6任意一项所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述烟气通道(9)，包括：两块水平板(7)，设置于所述上分集管(61)与所述下分集管(62)之间；两块竖直板(8)，分别设置于所述翅片换热管(63)两侧。8.根据权利要求7所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：两块所述水平板(7)分别靠近于所述翅片换热管(63)的两个端部。9.根据权利要求8所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于，包括：进料管(3)，固定于所述分配管(1)并与所述分配管(1)连通。10.根据权利要求9所述的低温烟气余热回收蒸发装置，其特征在于：所述进料管(3)的进料端连接有安装法兰(4)。

技术总结

本实用新型涉及一种低温烟气余热回收蒸发装置，包括一分配管，用于接收外部有机工质并将有机工质分散；一汽包，用于收集经过换热的有机工质；一烟气通道，用于通过低温烟气；一换热装置，包括：至少一下分集管，固定于分配管并与分配管相连通；至少一上分集管，固定于汽包并与汽包相连通；少一翅片换热管，用于连通上分集管以及下分集管，且翅片换热管穿过烟气通道；至少一下降管，将分配管与汽包连通。本蒸发装置提高了对低温烟气余热的回收效率，减少能源浪费。能源浪费。能源浪费。