[发明专利]热管束同心套管余热回收锅炉

说明书

技术领域：

本发明涉及一种热管束同心套管余热回收锅炉。

背景技术：

近10年来中国经济快速发展，人民生活不断提高，对能源的需求和消耗亦随之快速增长。一次能源消耗主要有煤、石油和天然气等化石燃料。由于我国石油储量有限，目前将近50％的原油依靠进口，加之新一轮的石油危机，煤依然是我国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已成为我国可持续发展战略中的必须认真对待的问题。我国政府近来十分关注能源资源和环境问题，并积极采取对策，鼓励开发可再生能源和节能技术，这是我国持续发展的必经之路。二氧化碳排放导致的全球暖化和环境的污染日益严重，发达国家相比，我国单位产品的综合能耗远高于平均水平，这对我国续发展的道路将是一个严重的挑战。降低单位产品的综合能耗，节约能源，加强环境保护，势在必行。

中低温尾气/烟气排放在各行业广泛存在，大部分没有很好利用，或直接排放，造成能源的浪费和对环境的污染。由于国内热回收技术相对落后，回收效率低，导致回收的热量品位较低，利用价值不高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用热管原理的同心套管冷凝器-两相流热交换器结构，把同心内套管做为余热锅炉的循环列管，从而实现余热回收段和锅炉的一体化的热管束同心套管余热回收锅炉。本发明余热回收利用效率高，结构紧凑，性能可靠，是小温差废热回收利用的理想装置。该装置即可产生中高温蒸汽，也可产生高温热水或组合使用。可广泛用于高能耗工业如化工，石油，电力，煤炭，建材等行业节能剑排和环境保护。

本发明的目的是由以下方式实现的：

本发明的热管束同心套管余热回收锅炉包括热交换器、汽包或热水箱、烟气集热箱、管道系统，其特征是：热交换器是热管束同心套管热交换器，热交换器由外套管、内管、金属热管、工作流体组成，内管直径小于外套管，内管插在外套管中，外套管两端缩口并与内管同心焊接在内管上密封，一排金属热管等间距地连接在外套管上，每根金属热管均为一端密封另一端与外套管连通，外套管与金属热管间的空腔抽真空后在每根金属热管内充入工作流体；烟气集热箱两端分别设烟气进口和烟气出口，在烟气集热箱的上侧盖板上安装有一组以上的热交换器，热交换器的金属热管插在烟气集热箱的烟气集热流道中，各组热交换器的金属热管相互平行，各组热交换器的内管相互间用管道系统串联、串并联或并联连接，且在至少一组热交换器的内管的一个管口上接有锅炉上水管接口、至少一组热交换器的内管的一个管口用连接管与汽包或热水箱连通。

上述热管束同心套管热交换器与烟气集热箱的最佳结合方式是：金属热管与烟气集热箱的烟气集热流道的轴线垂直置于烟气集热流道中，以使烟气垂直流过热管束交换器的热管截面，当然也可以与烟气集热箱的烟气集热流道呈一定的角度置于烟气集热流道中；金属热管与烟气集热箱上侧盖板接触部位设密封环，密封环装在烟气集热箱上侧盖板的锥孔中，通过高温密封材料压紧密封，以防烟气泄漏。

在上述热管束同心套管热交换器的金属热管上设有翅片。

在上述热管束同心套管热交换器的内管和外套管间、每两个相邻的金属热管之间的位置设半圆形挡流板，防止工作流体的冷凝液在冷凝过程中在热管之间的窜流，从而造成热管性能的不均匀化，以至于提前烧干。半圆形挡流板的上部整体相通。

上述热管束同心套管热交换器的内管表面应做等离子化处理，以降低表面能量，实现管外的滴状冷凝，提高传热系数。

本发明的优点是：

1、独创的同心套管冷凝器-多热管排相变热交换器结构，巧妙利用同心内管做为余热锅炉的蒸发列管，实现了余热回收段和锅炉蒸发的一体化，不仅提高了余热回收利用效率，而且，结构紧凑可靠，维修更换方便。

2、一体化的多热管排结构，使同一烟气流道截面上的温度均匀化，避免局部过冷或过热。所有热管共享同心套管冷凝器，结构合理，冷凝面积大，自动调整每支热管的热负荷，总传热量大。

3、在内管和外套管间设半圆形挡流板，防止冷凝液的在冷凝过程中在热管之间的窜流，从而造成热管性能的不均匀化，以至于提前烧干。

4、利用焊于翅片热管上的梯形压紧结构，挤入烟气流道顶板上带有高温密封材料的锥边孔中，密封烟气。结构简单，易于安装。

5、热管排可用不同的材料制成适用于高温、中温和低温的环境，或耐不同烟气腐蚀特性，安装于烟道的前段，中段和后段，有利于提高余热回收的温度，设备的安全可靠性和使用寿命。从而降低设备的造价和运行成本。

6、工作流体可根据设备的操作温度和热管排所选的材料，选择适合的工作流体，从而保证了装置的使用寿命和性能。