一种烟气余热回收装置
技术领域
本实用新型涉及烟气余热回收技术领域，更具体地说，涉及一种烟气余热回收装置。
背景技术
危废处理系统中，需要对危废焚烧系统中烟气的余热进行回收，原理通常是将烟气与软水在密闭环境下进行换热，使得烟气降温、软水升温成蒸汽。
现有技术中，余热回收装置大多采用的是膜式壁余热锅炉系统，具体来说，余热锅炉多采用膜式壁结构，膜式壁结构内通入自然循环的软水，烟气从顶部引入，依次经过几个烟室与膜式壁结构内的软水进行换热后，最后排出降温后的烟气。整个余热回收装置采用全钢架结构，四根立柱支撑，并通过吊杆将膜式壁结构集中悬挂于顶部，整个系统热膨胀自上而下变形一致。该装置可在露天或半露天场合使用，但对于小型的危废焚烧系统来说，采用该种结构的余热回收装置不太经济，结构过于复杂，而且钢架系统耗材多，另外，一般现有余热回收装置的烟气在换热过程中会沉降一部分灰尘，但灰尘沉降一般只在40～60％之间，灰尘沉降率较低。
因此，如何解决现有技术中余热锅炉体积大、结构复杂、耗材多、灰尘沉降率低的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种烟气余热回收装置以解决现有技术中余热锅炉存在的体积大、结构复杂、耗材多、灰尘沉降率低的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
本实用新型提供了一种烟气余热回收装置，包括：
壳体，所述壳体呈第一圆筒状结构，且沿所述第一圆筒状结构的切向上设有用于供热烟气进入的进气口、以使进入所述壳体的热烟气作旋转运动，所述壳体的顶部还设有用于供降温后的烟气流出的排气口；
外层换热管组和内层换热管组，均设置在所述壳体的内部，所述内层换热管组和所述外层换热管组均包括用于供软水流通且沿所述壳体的周向排布的多个换热管、以及用于连接任意相邻的两个所述换热管的鳍片，所述内层换热管组位于所述外层换热管组的内部；所述外层换热管组和所述内层换热管组均呈筒状结构，且所述筒状结构的上端和下端分别设有上端口和下端口，所述外层换热管组的所述上端口与所述进气口相连通，所述外层换热管组的所述下端口和所述内层换热管组的所述下端口相连通，且所述内层换热管组的所述上端口与所述排气口相连通；
收集结构，用于收集各个所述换热管内的软水与热烟气换热后产生的蒸汽，所述收集结构与各个所述换热管相连通；
灰斗，用于供烟气中的灰尘落入，所述灰斗呈倒锥形结构且设置在所述壳体的下端，所述倒锥形结构的端口与所述外层换热管组的下端口相连通。
优选地，所述内层换热管组的多个所述换热管、所述外层换热管组的多个所述换热管均构成第二圆筒状结构。
优选地，所述外层换热管组的外周面与所述壳体的内壁面相连接，且所述外层换热管组的下端口与所述灰斗的端口相连接。
优选地，所述外层换热管组的所述上端口的位置低于所述进气口的位置，且所述外层换热管组的所述下端口的位置低于所述内层换热管组的所述下端口的位置。
优选地，所述外层换热管组和所述内层换热管组的上端均设有上集管、下端均设有下集管，所述上集管和所述下集管均与所述外层换热管组或所述内层换热管组的各个所述换热管相连通，且所述下集管上设有用于供软水通入的入水管部，所述上集管上设有用于供经换热产生的蒸汽流出的蒸汽出口管部，所述壳体的侧壁上设有用于供所述入水管部穿过的第一开孔和用于供所述蒸汽出口管部穿过的第二开孔。
优选地，所述外层换热管组和所述内层换热管组的所述上集管、所述下集管均呈环状结构且分别与对应的所述上端口和所述下端口的轮廓的大小相同。
优选地，所述收集结构为汽包，所述汽包与所述蒸汽出口管部通过上升管相连通，且所述汽包上设有用于输出蒸汽的输出口。
优选地，所述汽包上还设有用于补入软水的补水口，且所述汽包的下端设有下降管以及与所述下降管相连通的分配管，所述下降管与所述汽包相连通，所述分配管与所述外层换热管组和所述内层换热管组的所述入水管部相连通。
优选地，所述壳体、所述内层换热管组、所述外层换热管组、所述灰斗三者共轴。
优选地，所述灰斗的下端设有用于排出所述灰斗内的灰尘的排尘口。
本实用新型提供的技术方案中，烟气余热回收装置包括壳体、外层换热管组和内层换热管组、收集结构、灰斗，其中，壳体呈第一圆筒状结构，沿第一圆筒状结构的切向上设有用于供热烟气进入的进气口，这样进入壳体的热烟气在切向作用下能够作旋转运动，成为旋转气流。外层换热管组和内层换热管组均设置在壳体的内部，而且内层换热管组和外层换热管组均包括多个换热管和鳍片，其中各个换热管均沿壳体的周向排布，换热管用于供软水流通，鳍片用于连接任意相邻的两个换热管，内层换热管组位于外层换热管组的内部；外层换热管组和内层换热管组均呈筒状结构，且筒状结构的上端和下端分别设有上端口和下端口，外层换热管组的上端口与进气口相连通，这样由进气口进入的热烟气就能够进入外层换热管组和内层换热管组之间的环形空间内，热烟气会在离心力的作用下冲击外层换热管组的换热管的管壁，使热烟气与外层换热管组的换热管内的软水进行第一次热交换；而且，外层换热管组的下端口和内层换热管组的下端口相连通，当热烟气旋转下降至灰斗位置时，由于灰斗的壁面呈倒锥形结构，灰斗的斜面会对热烟气的气流起导向作用，使其转而向上，沿轴心方向向上继续旋转运动，这时热烟气就会由内层换热管组的下端口进入内层换热管组的空间内，热烟气与内层换热管组的换热管的管壁继续换热，从而使热烟气与内层换热管组的换热管内的软水进行二次热交换；而内层换热管组的上端口与排气口相连通，当二次热交换完成的热烟气成为了烟气，烟气就会从壳体顶部的排气口排出。而收集结构与各个换热管相连通，能够用来收集各个换热管内的软水与热烟气换热后产生的蒸汽，将蒸汽收集起来并输出，以备生产使用。另外，由于灰斗设置在壳体的下端且外层换热管组的下端口相连通，尘粒的密度远大于热烟气中气体的密度，故当热烟气在旋转过程中所产生的离心力会将尘粒分离出来后，尘粒一旦与换热管的管壁接触，就会失去惯性力而在重力作用下落入灰斗内。如此设置，整个烟气余热回收装置的结构比较简单，没有钢架等装置，耗材少，体积也就比较小，而且工作原理类似现有技术中的旋风除尘器，使得烟尘回收率提高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中烟气余热回收装置的主视图；
图2是本实用新型实施例中烟气余热回收装置的俯视图。
图1-2中：
1、壳体；101、进气口；102、排气口；2、外层换热管组；3、内层换热管组；4、换热管；5、灰斗；6、上集管；7、下集管；8、入水管部；9、蒸汽出口管部；10、汽包；11、输出口；12、下降管；13、分配管；14、补水口；15、上升管；16、排尘口。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
本具体实施方式的目的在于提供一种烟气余热回收装置，解决现有技术中的余热锅炉体积大、结构复杂、耗材多、灰尘沉降率低的问题。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。
请参阅图1，在本实施例中，烟气余热回收装置包括壳体1、外层换热管组2和内层换热管组3、收集结构、灰斗5，其中，壳体1呈第一圆筒状结构，沿第一圆筒状结构的切向上设有用于供热烟气进入的进气口101，这样进入壳体1的热烟气在切向作用下能够作旋转运动，成为旋转气流，壳体1的顶部还设有用于供降温后的烟气流出的排气口102。外层换热管组2和内层换热管组3均设置在壳体1的内部，内层换热管组3位于外层换热管组2的内部，内层换热管组3和外层换热管组2均包括多个换热管4和鳍片，具体地，换热管4用于供软水流通，鳍片用于连接任意相邻的两个换热管4，换热管4与鳍片之间可通过焊接方式相连接，类似锅炉的膜式壁。各个换热管4均沿壳体1的周向排布，从而使内层换热管组3的各个换热管4、外层换热管组2的各个换热管4均能够构成一个供热烟气流通的通道。
在优选的实施例中，外层换热管组2和内层换热管组3均呈筒状结构，二者均为自密封结构，为热烟气的流动提供通道。筒状结构的上端和下端分别设有上端口和下端口，外层换热管组2的上端口与进气口101相连通，这样由进气口101进入的热烟气就能够进入外层换热管组2和内层换热管组3之间的环形空间内，就能够使热烟气与换热管4内的软水进行热交换；而且外层换热管组2的下端口和内层换热管组3的下端口相连通，当热烟气旋转下降至灰斗5位置时，由于灰斗5的壁面呈倒锥形结构，灰斗5的壁面对热烟气的气流起到一个导向作用，使其转而向上，沿轴心方向向上继续旋转运动，这时就会由内层换热管组3的下端口进入内层换热管组3的空间内，热烟气与内层换热管组3的换热管4的管壁继续换热，从而使热烟气与内层换热管组3的换热管4内的软水进行二次热交换；而内层换热管组3的上端口与排气口102相连通，当二次热交换完成的热烟气成为了烟气，烟气就会从壳体1顶部的排气口102排出。而收集结构与各个换热管4通过上升管15相连通，能够用来收集各个换热管4内的软水与热烟气换热后产生的蒸汽，将蒸汽收集起来输出备用。另外，由于灰斗5设置在壳体1的下端且与外层换热管组2的下端口相连通，当热烟气在旋转过程中所产生的离心力会将尘粒分离出来后，尘粒就会在重力作用下落入灰斗5内。优选地，灰斗5的下端设有用于排出灰斗5内的灰尘的排尘口16。
如此设置，整个烟气余热回收装置的结构比较简单，没有钢架等装置，设备耗材少，体积也比较小，而且工作原理类似现有技术中的旋风除尘器，烟尘回收能够达到70％-85％左右，使得烟尘回收率提高。
作为可选地实施方式，如图2所示，内层换热管组3的多个换热管4、外层换热管组2的多个换热管4均构成第二圆筒状结构。在优选的实施例中，壳体1、内层换热管组3、外层换热管组2、灰斗5三者共轴。在其它实施例中，内层换热管组3的多个换热管4、外层换热管组2的多个换热管4也能够构成其它形状的筒状结构。
热烟气进入壳体1后作旋转运动，这样一来，换热管4构成的第二圆筒状结构与热烟气的旋转运动轨迹相适配，避免外层换热管组2的内壁面、内层换热管组3的内壁面阻挡热烟气的运动，保证换热过程的有效进行。
作为可选地实施方式，如图1所示，外层换热管组2的外周面与壳体1的内壁面相连接，二者可接触设置，即外层换热管组2的外周面与壳体1的内壁面之间无缝隙；外层换热管组2的下端口与灰斗5的端口相连接，即外层换热管组2的下端口与灰斗5的端口之间也没有多余缝隙。
如此设置，由进气口101进入的热烟气向下运动，热烟气只会进入外层换热管组2与内层换热管组3之间的环形空间内，从而与外层换热管组2的各个换热管4进行换热，避免进入外层换热管组2与壳体1之间的空间内、进而使热烟气与壳体1的内壁面碰撞导致无法进行换热的情况。
在优选的实施例中，外层换热管组2的上端口的位置低于进气口101的位置，且外层换热管组2的下端口的位置低于内层换热管组3的下端口的位置。
如此设置，进入壳体1内的热烟气在离心力作用下向下做旋转运动，从而进入到外层换热管组2与内层换热管组3之间的环形空间内；热烟气与外层换热管组2的换热管4内的软水进行换热后，会继续向下撞击灰斗5的壁面，灰斗5的壁面给热烟气一个向轴心往上的方向的导向作用，而外层换热管组2的下端口低于内层换热管组3的下端口，使得热烟气撞击灰斗5后向轴心往上的旋转运动有一个反应时间，使热烟气真正由轴心向上旋转时进入内层换热管组3的空间内，更好地进行二次换热。
作为可选地实施方式，如图1所示，外层换热管组2和内层换热管组3的上端均设有上集管6，外层换热管组2和内层换热管组3的下端均设有下集管7，而且上集管6和下集管7均与对应的外层换热管组2或内层换热管组3的各个换热管4相连通。如图1所示，下集管7上设有入水管部8，外部的软水通过入水管部8通入各个换热管4内；上集管6上设有蒸汽出口管部9，换热管4内经换热产生的蒸汽由蒸汽出口管部9流出，具体地，由于软水是由壳体1外部进入，可在壳体1的侧壁上设有用于供入水管部8穿过的第一开孔，内层换热管4对应的入水管部8可绕过外层管热管组、并穿过第一开孔从而贯穿壳体1，从而使外部的软水能够通过入水管部8进入内层换热管组3的各个换热管4内；若入水管部8不绕过外层换热管组2，也可在外层换热管组2上设有缝隙或开孔使入水管部8穿过；同理，外层换热管组2的入水管部8也可这样设置。另外，壳体1上还设有用于供蒸汽出口管部9穿过的第二开孔，内层换热管组3和外层管热管组的蒸汽出口管部9通过穿过第二开孔将蒸汽排出。优选地，如图1所示，内层换热管组3的蒸汽出口设置在上集管6的上端部。
在优选的实施例中，外层换热管组2和内层换热管组3的上集管6、下集管7均呈环状结构，且上集管6、下集管7分别与对应的上端口和下端口的轮廓的大小相同。
如此设置，通过设置下集管7，使得内层换热管组3或外层换热管组2的各个换热管4的下端的端口相连通，从而实现通过一个入水管部8对各个换热管4提供软水；通过设置上集管6，使得内层换热管组3或外层换热管组2的各个换热管4的上端的端口相连通，从而实现各个换热管4内所产生的蒸汽通过一个蒸汽出口管部9流出。
作为可选地实施方式，收集结构设置为汽包10，汽包10与内层换热管组3和外层换热管组2的蒸汽出口管部9均相连通，从而使内层换热管组3和外层换热管组2的换热管4内产生的蒸汽均进入并收集在汽包10内；汽包10上设有用于输出蒸汽的输出口11，这样一来，当需要使用蒸汽时通过汽包10的输出口11排出蒸汽。优选地，两个蒸汽出口管部9与汽包10之间均通过上升管15相连通，且汽包10的高度高于两个蒸汽出口管部9的高度，能够使蒸汽自然上升进入汽包10内。
作为可选地实施方式，汽包10上还设有用于补入软水的补水口14，通过补水口14能够向汽包10内补入软水。汽包10的下端设有下降管12和分配管13，其中下降管12与汽包10相连通，下降管12与分配管13相连通，且分配管13分别与外层换热管组2和内层换热管组3的入水管部8相连通。这样一来，汽包10内的软水能够通过下降管12、分配管13、入水管部8流入对应的外层换热管组2或内层换热管组3的各个换热管4内。
结合上述各个实施例对本烟气余热回收装置进行具体说明，在本实施例中，烟气余热回收装置包括壳体1、设置在壳体1内部的外层换热管组2、位于外层换热管组2内部的内层换热管组3、汽包10、灰斗5，其中壳体1为圆筒状结构，壳体1上设有进气口101和排气口102，外层换热管组2的外周面与壳体1的内壁面相连接，且外层换热管组2的下端口与灰斗5的端口相连接。内层换热管组3和外层换热管组2均包括多个换热管4和鳍片，其中各个换热管4均沿壳体1的周向排布，换热管4用于供软水流通，鳍片用于连接任意相邻的两个换热管4，且内层换热管组3和外层换热管组2均为圆筒状结构且均设有上端口和下端口，外层换热管组2的上端口与进气口101相连通，外层换热管组2的下端口和内层换热管组3的下端口相连通且低于内层换热管组3的下端口的位置，内层换热管组3的上端口与所排气口102相连通；汽包10与蒸汽出口管部9相连通，用来收集软水与热烟气换热后产生的蒸汽。灰斗5设置在壳体1的下端且外层换热管组2的下端口相连通，用来供灰尘落入。
外层换热管组2和内层换热管组3的上端、下端分别设有上集管6和下集管7，上集管6和下集管7均与外层换热管组2或内层换热管组3的各个换热管4相连通，且下集管7上设有用于供软水通入的入水管部8，上集管6上设有用于供经换热产生的蒸汽流出的蒸汽出口管部9，壳体1的侧壁上设有用于供入水管部8穿过的第一开孔和用于供蒸汽出口管部9穿过的第二开孔。外层换热管组2和内层换热管组3的上集管6、下集管7均呈环状结构且分别与对应的上端口和下端口的轮廓的大小相同。
汽包10上设有用于输出蒸汽的输出口11和用于补入软水的补水口14，且汽包10的下端设有下降管12以及与下降管12相连通的分配管13，下降管12与汽包10相连通，且分配管13分别与外层换热管组2和内层换热管组3的入水管部8相连通。
如此设置，整个烟气余热回收装置的结构比较简单，没有钢架等装置，耗材少，体积也就比较小，而且工作原理类似现有技术中的旋风除尘器，使得烟尘回收率提高。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本实用新型提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
