一种锅炉烟气余热回收装置及回收方法
技术领域
本发明涉及烟气余热回收技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉烟气余热回收装置及回收方法。
背景技术
由于能源紧张，随着节能工作进一步开展。各种新型，节能先进炉型日趋完善，且采用新型耐火纤维等优质保温材料后使得炉窑散热损失明显下降。采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了不完全燃烧量，空燃比也趋于合理。然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快，为了进一步提高窑炉的热效率，达到节能降耗的目的，回收烟气余热也是一项重要的节能途径，烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。
气-水余热回收方式是常用的一种余热回收方式，即将烟气通过换热管与冷凝水进行换热，冷凝水温度升高，烟气温度降低。
但由于烟气中含有颗粒、灰尘、废渣等杂质，使得烟气余热回收装置在吸收烟气时会将颗粒、废渣等杂质一同吸入，在工作的过程中，颗粒物容易在换热管中堆积，长期使用后，容易造成换热管堵塞，但若是先进行除尘处理后进行余热回收，又会导致烟气的温度降低，造成烟气的余热损失。基于上述问题，为保证烟气余热的充分利用，我们需要解决烟尘杂质颗粒对换热管造成的堵塞问题。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锅炉烟气余热回收装置及回收方法，它在对烟气进行余热回收过程中，通过烟气气流推动主清理球和副清理球，使主清理球和副清理球循环不断地轮流在换热管内部滚动，在余热回收过程中同步实现持续不断地对换热管内壁进行清洁，清理附着在换热管内壁上的烟气颗粒物，并且，当主清理球和副清理球对换热管完成一次清理，在回到换热管进气端的过程中，还依次实现了自身清洁、脱水和干燥等过程，随后再次进入换热管中对换热管进行清洁，从而进一步保证了对换热管的清理效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种锅炉烟气余热回收装置，包括装置外壳，所述装置外壳的内部设有换热管，所述换热管的上端固定连接有进气管，所述进气管贯穿装置外壳的侧端并延伸至装置外壳的外侧，所述换热管的下侧设有U型管，所述U型管的一端与换热管的下端之间固定连接有多个均匀分布的导向竖棒，所述U型管的另一端固定连接有回升管，所述回升管的上端与换热管的外端固定连接，所述回升管和换热管的连接处位于靠近进气管的位置，所述换热管、导向竖棒、U型管和回升管的内侧均设有多个主清理球和副清理球，多个所述主清理球和副清理球呈间隔依次分布，所述装置外壳的内壁固定连接有上隔板和下隔板，所述上隔板位于下隔板的上侧，所述U型管位于下隔板的下侧，所述U型管的两端部均贯穿下隔板的内部并延伸至下隔板的上侧，所述换热管和回升管均位于上隔板的上侧，且换热管和回升管的下端均贯穿上隔板的内部并延伸至上隔板的下侧，所述导向竖棒位于上隔板和下隔板之间，所述装置外壳的上端固定连接有与装置外壳内部相通的进水管，所述装置外壳的侧端固定连接有与装置外壳内部相通的出水管和出气管，所述出水管位于上隔板的上侧，所述出气管位于上隔板和下隔板之间，本发明在对烟气进行余热回收过程中，通过烟气气流推动主清理球和副清理球，使主清理球和副清理球循环不断地轮流在换热管内部滚动，在余热回收过程中同步实现持续不断地对换热管内壁进行清洁，清理附着在换热管内壁上的烟气颗粒物，并且，当主清理球和副清理球对换热管完成一次清理，在回到换热管进气端的过程中，还依次实现了自身清洁、脱水和干燥等过程，随后再次进入换热管中对换热管进行清洁，从而进一步保证了对换热管的清理效果。
进一步的，所述主清理球包括空心球，所述空心球上开设有多个均匀分布的通孔，所述空心球的内外表面均固定连接有硅胶层，位于所述空心球外侧的硅胶层的外端固定连接有多个均匀分布的软刷，当主清理球在换热管内滚动时，软刷可对换热管内壁进行刷洗，使换热管内壁上的烟气颗粒物可以有效脱落，并附着在硅胶层表层，被主清理球带走，从而实现了对换热管内壁的清洁过程。
进一步的，所述副清理球包括实心球，所述实心球的外表面固定连接有清洁棉，在经过主清理球的初步清洁后，当副清理球在换热管内滚动时，清洁棉可以对换热管内壁进行擦拭，进一步清理换热管内壁上的残留颗粒物。
进一步的，所述装置外壳的内底部盛放有清水，所述清水液面低于下隔板的下端面，所述U型管上开设有多个均匀分布的通水孔，所述U型管的内壁固定连接有多个均匀分布的清洗刷，所述清洗刷和通水孔均位于清水的内部，清水可以通过通水孔进入U型管的内部，当主清理球和副清理球完成一次对换热管内壁的清洁后，附着有烟气颗粒物的主清理球和副清理球在烟气气流的推动下沿着多个导向竖棒的内侧滚入U型管中，当滚动至通水孔位置时，清洗刷可以对主清理球和副清理球进行刷洗，使烟气颗粒物可以有效从主清理球和副清理球上脱落，并散入水流中，从而实现了主清理球和副清理球的有效自清洁过程。
进一步的，所述U型管的内壁固定连接有气囊，所述气囊位于清洗刷和回升管之间，清洁后的主清理球和副清理球在烟气推动下逐渐滚动至气囊处，在气囊的弹性挤压下，主清理球和副清理球上的大量水分被挤出，实现了主清理球和副清理球的初步脱水过程。
进一步的，所述回升管上开设有多个均匀分布通气孔，所述上隔板和下隔板之间固定连接有内隔板，所述内隔板的一对侧端分别与装置外壳的一对内壁固定连接，所述内隔板位于回升管和导向竖棒之间，所述装置外壳的侧端开设有通风口，所述通风口位于靠近通气孔的位置，所述通气孔和通风口均位于上隔板和下隔板之间，通过内隔板将上隔板和下隔板之间的区域分隔成两个区域，导向竖棒所在的区域用于存储降温后的烟气，方便烟气从出气管排出，同时，在内隔板的传热作用下，烟气的热量通过内隔板传递至通气孔所在的区域，使通气孔所在区域也保持一定的高温，当脱水后的主清理球和副清理球滚动至通气孔位置时，在高温作用下，主清理球和副清理球上残留的水分受热蒸发并依次通过通气孔和通风口排出，从而实现主清理球和副清理球的干燥过程，使主清理球和副清理球不易将水分带入换热管中，不易影响烟气的换热过程。
进一步的，所述装置外壳的侧端还固定连接有与装置外壳内部相通的加水管和排废管，所述加水管和排废管均位于下隔板的下侧，且加水管位于排废管的上侧，所述加水管和排废管的外端均螺纹连接有管盖，加水管用于清水的加入，排废管用于主清理球和副清理球清洗后的废水的排出。
进一步的，多个所述主清理球和多个副清理球的直径总和大于导向竖棒、回升管和展开状态下的U型管三者的总长，使得在任意时刻，始终存在主清理球和副清理球是位于换热管的内部的，从而方便实现烟气气流对主清理球和副清理球的推动，使主清理球和副清理球持续保持滚动，实现对换热管内壁的持续清洁过程。
一种锅炉烟气余热回收装置的回收方法，包括以下步骤：
S1、通过进水管向装置外壳中加入冷凝水，冷凝水聚集在上隔板的上侧并将于换热管浸没，将锅炉烟气通过进气管通入换热管中，锅炉烟气通过换热管与冷凝水进行换热，升温后的冷凝水通过出水管排出利用，降温后的烟气从换热管下端排出进入导向竖棒所处的上隔板和下隔板之间的区域，最终从出气管排出；
S2、在烟气通入的过程中，烟气气流推动主清理球和副清理球滚动，使主清理球和副清理球循环不断对换热管的内壁进行清洁。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案在对烟气进行余热回收过程中，通过烟气气流推动主清理球和副清理球，使主清理球和副清理球循环不断地轮流在换热管内部滚动，在余热回收过程中同步实现持续不断地对换热管内壁进行清洁，清理附着在换热管内壁上的烟气颗粒物，并且，当主清理球和副清理球对换热管完成一次清理，在回到换热管进气端的过程中，还依次实现了自身清洁、脱水和干燥等过程，随后再次进入换热管中对换热管进行清洁，从而进一步保证了对换热管的清理效果。
(2)主清理球包括空心球，空心球上开设有多个均匀分布的通孔，空心球的内外表面均固定连接有硅胶层，位于空心球外侧的硅胶层的外端固定连接有多个均匀分布的软刷，当主清理球在换热管内滚动时，软刷可对换热管内壁进行刷洗，使换热管内壁上的烟气颗粒物可以有效脱落，并附着在硅胶层表层，被主清理球带走，从而实现了对换热管内壁的清洁过程。
(3)副清理球包括实心球，实心球的外表面固定连接有清洁棉，在经过主清理球的初步清洁后，当副清理球在换热管内滚动时，清洁棉可以对换热管内壁进行擦拭，进一步清理换热管内壁上的残留颗粒物。
(4)装置外壳的内底部盛放有清水，清水液面低于下隔板的下端面，U型管上开设有多个均匀分布的通水孔，U型管的内壁固定连接有多个均匀分布的清洗刷，清洗刷和通水孔均位于清水的内部，清水可以通过通水孔进入U型管的内部，当主清理球和副清理球完成一次对换热管内壁的清洁后，附着有烟气颗粒物的主清理球和副清理球在烟气气流的推动下沿着多个导向竖棒的内侧滚入U型管中，当滚动至通水孔位置时，清洗刷可以对主清理球和副清理球进行刷洗，使烟气颗粒物可以有效从主清理球和副清理球上脱落，并散入水流中，从而实现了主清理球和副清理球的有效自清洁过程。
(5)U型管的内壁固定连接有气囊，气囊位于清洗刷和回升管之间，清洁后的主清理球和副清理球在烟气推动下逐渐滚动至气囊处，在气囊的弹性挤压下，主清理球和副清理球上的大量水分被挤出，实现了主清理球和副清理球的初步脱水过程。
(6)通过内隔板将上隔板和下隔板之间的区域分隔成两个区域，导向竖棒所在的区域用于存储降温后的烟气，方便烟气从出气管排出，同时，在内隔板的传热作用下，烟气的热量通过内隔板传递至通气孔所在的区域，使通气孔所在区域也保持一定的高温，当脱水后的主清理球和副清理球滚动至通气孔位置时，在高温作用下，主清理球和副清理球上残留的水分受热蒸发并依次通过通气孔和通风口排出，从而实现主清理球和副清理球的干燥过程，使主清理球和副清理球不易将水分带入换热管中，不易影响烟气的换热过程。
(7)多个主清理球和多个副清理球的直径总和大于导向竖棒、回升管和展开状态下的U型管三者的总长，使得在任意时刻，始终存在主清理球和副清理球是位于换热管的内部的，从而方便实现烟气气流对主清理球和副清理球的推动，使主清理球和副清理球持续保持滚动，实现对换热管内壁的持续清洁过程。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图一；
图2为本发明的导向竖棒连接处的立体图；
图3为本发明的正面结构示意图二；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为图3中B处的结构示意图；
图6为本发明的主清理球的正面结构示意图；
图7为本发明的副清理球的正面结构示意图。
图中标号说明：
1装置外壳、2换热管、3导向竖棒、4 U型管、401通水孔、5回升管、501通气孔、6主清理球、61空心球、62硅胶层、63软刷、64通孔、7副清理球、71实心球、72清洁棉、8上隔板、9下隔板、10内隔板、11进气管、12进水管、13出水管、14出气管、15加水管、16排废管、17通风口、18清洗刷、19气囊。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1，一种锅炉烟气余热回收装置，包括装置外壳1，装置外壳1的内部设有换热管2，换热管2的上端固定连接有进气管11，进气管11贯穿装置外壳1的侧端并延伸至装置外壳1的外侧，换热管2的下侧设有U型管4，请参阅图1和图2，U型管4的一端与换热管2的下端之间固定连接有多个均匀分布的导向竖棒3，U型管4的另一端固定连接有回升管5，回升管5的上端与换热管2的外端固定连接，回升管5和换热管2的连接处位于靠近进气管11的位置，换热管2、导向竖棒3、U型管4和回升管5的内侧均设有多个主清理球6和副清理球7，多个主清理球6和副清理球7呈间隔依次分布，装置外壳1的内壁固定连接有上隔板8和下隔板9，上隔板8位于下隔板9的上侧，U型管4位于下隔板9的下侧，U型管4的两端部均贯穿下隔板9的内部并延伸至下隔板9的上侧，换热管2和回升管5均位于上隔板8的上侧，且换热管2和回升管5的下端均贯穿上隔板8的内部并延伸至上隔板8的下侧，导向竖棒3位于上隔板8和下隔板9之间，装置外壳1的上端固定连接有与装置外壳1内部相通的进水管12，装置外壳1的侧端固定连接有与装置外壳1内部相通的出水管13和出气管14，出水管13位于上隔板8的上侧，出气管14位于上隔板8和下隔板9之间。
请参阅图3和图4，装置外壳1的内底部盛放有清水，清水液面低于下隔板9的下端面，U型管4上开设有多个均匀分布的通水孔401，U型管4的内壁固定连接有多个均匀分布的清洗刷18，清洗刷18和通水孔401均位于清水的内部，装置外壳1的侧端还固定连接有与装置外壳1内部相通的加水管15和排废管16，加水管15和排废管16均位于下隔板9的下侧，且加水管15位于排废管16的上侧，加水管15和排废管16的外端均螺纹连接有管盖，加水管15用于清水的加入，排废管16用于主清理球6和副清理球7清洗后的废水的排出，清水可以通过通水孔401进入U型管4的内部，当主清理球6和副清理球7完成一次对换热管2内壁的清洁后，附着有烟气颗粒物的主清理球6和副清理球7在烟气气流的推动下沿着多个导向竖棒3的内侧滚入U型管4中，当滚动至通水孔401位置时，清洗刷18可以对主清理球6和副清理球7进行刷洗，使烟气颗粒物可以有效从主清理球6和副清理球7上脱落，并散入水流中，从而实现了主清理球6和副清理球7的有效自清洁过程。
请参阅图3和图5，U型管4的内壁固定连接有气囊19，气囊19位于清洗刷18和回升管5之间，清洁后的主清理球6和副清理球7在烟气推动下逐渐滚动至气囊19处，在气囊19的弹性挤压下，主清理球6和副清理球7上的大量水分被挤出，实现了主清理球6和副清理球7的初步脱水过程。
请参阅图3，回升管5上开设有多个均匀分布通气孔501，上隔板8和下隔板9之间固定连接有内隔板10，内隔板10的一对侧端分别与装置外壳1的一对内壁固定连接，内隔板10位于回升管5和导向竖棒3之间，装置外壳1的侧端开设有通风口17，通风口17位于靠近通气孔501的位置，通气孔501和通风口17均位于上隔板8和下隔板9之间，通过内隔板10将上隔板8和下隔板9之间的区域分隔成两个区域，导向竖棒3所在的区域用于存储降温后的烟气，方便烟气从出气管14排出，同时，在内隔板10的传热作用下，烟气的热量通过内隔板10传递至通气孔501所在的区域，使通气孔501所在区域也保持一定的高温，当脱水后的主清理球6和副清理球7滚动至通气孔501位置时，在高温作用下，主清理球6和副清理球7上残留的水分受热蒸发并依次通过通气孔501和通风口17排出，从而实现主清理球6和副清理球7的干燥过程，使主清理球6和副清理球7不易将水分带入换热管2中，不易影响烟气的换热过程。
请参阅图6，主清理球6包括空心球61，空心球61上开设有多个均匀分布的通孔64，空心球61的内外表面均固定连接有硅胶层62，位于空心球61外侧的硅胶层62的外端固定连接有多个均匀分布的软刷63，当主清理球6在换热管2内滚动时，软刷63可对换热管2内壁进行刷洗，使换热管2内壁上的烟气颗粒物可以有效脱落，并附着在硅胶层62表层，被主清理球6带走，从而实现了对换热管2内壁的清洁过程，请参阅图7，副清理球7包括实心球71，实心球71的外表面固定连接有清洁棉72，在经过主清理球6的初步清洁后，当副清理球7在换热管2内滚动时，清洁棉72可以对换热管2内壁进行擦拭，进一步清理换热管2内壁上的残留颗粒物。
请参阅图1和图3，多个主清理球6和多个副清理球7的直径总和大于导向竖棒3、回升管5和展开状态下的U型管4三者的总长，使得在任意时刻，始终存在主清理球6和副清理球7是位于换热管2的内部的，从而方便实现烟气气流对主清理球6和副清理球7的推动，使主清理球6和副清理球7持续保持滚动，实现对换热管2内壁的持续清洁过程。
一种锅炉烟气余热回收装置的回收方法，包括以下步骤：
S1、通过进水管12向装置外壳1中加入冷凝水，冷凝水聚集在上隔板8的上侧并将于换热管2浸没，将锅炉烟气通过进气管11通入换热管2中，锅炉烟气通过换热管2与冷凝水进行换热，升温后的冷凝水通过出水管13排出利用，降温后的烟气从换热管2下端排出进入导向竖棒3所处的上隔板8和下隔板9之间的区域，最终从出气管14排出；
S2、在烟气通入的过程中，烟气气流推动主清理球6和副清理球7滚动，使主清理球6和副清理球7循环不断对换热管2的内壁进行清洁。
本发明在对烟气进行余热回收过程中，通过烟气气流推动主清理球6和副清理球7，使主清理球6和副清理球7循环不断地轮流在换热管2内部滚动，在余热回收过程中同步实现持续不断地对换热管2内壁进行清洁，清理附着在换热管2内壁上的烟气颗粒物，并且，当主清理球6和副清理球7对换热管2完成一次清理，在回到换热管2进气端的过程中，还依次实现了自身清洁、脱水和干燥等过程，随后再次进入换热管2中对换热管2进行清洁，从而进一步保证了对换热管2的清理效果。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
