一种烟气余热回收装置及系统以及储热器的制作方法

本发明涉及工业处理领域，特别涉及一种烟气余热回收装置及系统以及储热器。

背景技术：

工业中排放的烟气是烟尘和气体的混合物，是工业污染的主要来源。烟气内含有大量热量，经过一定处理后就会直接排放到空气中，这样就造成了大量热量散发在空气中，导致了资源的浪费。因此，需要回收烟气中的热量。

现有的工业烟气余热回收主要方式是通过气—水或气—气直接换热用于加热水或者气体。现有方式的缺点是无法储存热量，也不能用于回收间歇性烟气热源，因此回收效率较低。

因此，需要一种更有效率的方式来回收烟气余热。

技术实现要素：

本发明提供了一种烟气余热回收装置及系统以及一种储热器，能更有效率地回收烟气余热。

第一方面，本发明实施例提供了一种烟气余热回收装置，包括：

4片波纹板、换热管以及储热材料；

所述4片波纹板中的第一波纹板与第二波纹板同向放置形成第一封闭空间，所述第一封闭空间中填充有所述储热材料；

所述4片波纹板中的第二波纹板与第三波纹板反向合扣形成第二封闭空间，所述换热管被所述第二波纹板与所述第三波纹板固定在所述第二封闭空间中；

所述4片波纹板中的第三波纹板与第四波纹板同向放置形成第三封闭空间，所述第三封闭空间中填充有所述储热材料；

在外部烟气流经所述储热材料时，所述储热材料通过与所述烟气进行换热来实现热量存储；

所述储热材料中的热量可通过所述第二波纹板及第三波纹板传递给所述换热管，以对所述换热管中流动的冷流体进行加热。

优选地，

所述波纹板的波纹凸起为半圆形状；

所述换热管为圆管，该圆管的外径与所述波纹板的半圆形波纹凸起的外径相同，形成线性配合结构。

优选地，

所述烟气余热回收装置包括至少两个所述换热管，所述至少两个换热管的首尾两端通过弯头进行连接形成盘管，并与所述第二波纹板和第三波纹板交错排列。

优选地，

所述盘管通过进出口段设置管板进行支撑。

优选地，

所述换热管外均匀涂覆有导热材料。

优选地，

所述储热材料为相变储热材料。

优选地，

所述烟气回收装置的所属更换热管的材料为黄铜。

优选地，

所述波纹板的材料为铝。

优选地，

所述储热材料为八水氢氧化钡，相变温度为78℃，潜热值为265.7kj/kg。

第二方面，本发明实施例提供了一种储热器，包括：

至少两个第一方面中任一所述的烟气余热回收装置、分别位于所述储热器两侧的烟气入口及烟气出口；

所述烟气入口，用于外部烟气流入所述储热器；

所述烟气出口，用于换热后的烟气排出所述储热器。

优选地，

在所述相邻两个烟气余热回收装置之间，通过上下相邻的波纹板的间隙形成格栅流道，流入的所述烟气通过所述格栅流道在所述储热器内部流动；

所述格栅流道与所述烟气入口和所述烟气出口相连。

第三方面，本发明实施例提供了一种烟气余热回收系统，包括：

至少一个第一方面中任一所述的烟气余热回收装置及烟气排放装置；

所述烟气排放装置上设置有卡槽，与所述烟气回收装置的烟气入口相连，用于支撑烟气余热回收装置并向所述烟气余热回收装置输送烟气。

由此可见，在发明实施例中，高温烟气流经烟气余热回收装置时，波纹板将热量传递给储热材料，储热材料能够存储波纹板传递来的热量，并通过波纹板将热量传输给换热管加热换热管内流动的冷流体，该设备同时拥有储热放热的功能，并且可以回收间歇性烟气，克服了现有技术无法储存热量和不能用于回收间歇性烟气的缺点，大大提升了回收烟气余热的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明一实施例提供的烟气余热回收装置的示意图；

图2是本发明一实施例提供的波纹板的示意图；

图3是本发明一实施例提供的盘管的示意图；

图4是本发明一实施例提供的三层烟气余热回收装置的示意图；

图5是本发明一实施例提供的一种储热器的示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种烟气余热回收系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种烟气余热回收装置，该装置包括：

4片波纹板(波纹板1011、波纹板1012、波纹板1013、波纹板1014)、换热管102以及储热材料(储热材料1031、储热材料1032)；

4片波纹板101中的波纹板1011与波纹板1012同向放置形成封闭空间，该封闭空间中填充有所述储热材料1031；

4片波纹板中的波纹板1012与波纹板1013反向合扣形成封闭空间，换热管102被波纹板1012与波纹板1013固定在该封闭空间中；

4片波纹板中的波纹板1013与波纹板1014同向放置形成封闭空间，该封闭空间中填充有储热材料1032。

在外部烟气流经储热材料1031、1032时，储热材料1031及储热材料1032通过与高温烟气进行换热来实现热量存储。

储热材料1031中的热量通过波纹板1012传递给换热管102，以对换热管102中流动的冷流体进行加热。

储热材料1032中的热量通过波纹板1013传递给换热管102，以对换热管102中流动的冷流体进行加热。

在发明实施例中，上，下两层波纹板构成高温烟气通道，形成波纹板1011—储热材料1031—波纹板1032—换热管102—波纹板1013—储热材料1032—波纹板1014的排序叠放方式。高温烟气流经通道与储热材料换热，将热量储存于储能材料之中，同时因为其储热属性，所以能够满足间断烟气的回收，通过这些设备，可以克服现有技术无法储存热量和不能用于回收间歇性烟气的缺点，大大提升了回收烟气余热的效率。

参见图2，在本发明的一个实施例中，各个波纹板(1011、1012、1013、1014)的波纹凸起为半圆形，

换热管102为圆管，该圆管的外径与波纹板(1011、1012、1013、1014)的半圆形波纹凸起的外径相同，形成线性配合结构。

基于此种结构，由于波纹板表面的半圆形凸起可对高温烟气进行扰流，将烟气的流道形态从层流改变为湍流，因此强化了烟气侧的传热速率同时降低了表面热阻。

比如，在本发明一个实施例中，波纹板(1011、1012、1013、1014)的尺寸为：长1000mm，宽500mm，厚度为1mm，半圆形波纹凸起直径10mm，波纹凸起间距为40mm。

再如，在本发明一个实施例中，圆管的尺寸为：直径为10mm，厚度为0.5mm。

在本发明的一个实施例中，参见图3，所述烟气余热回收装置包括至少两个换热管102，所述至少两个换热管102的首尾两端通过弯头进行连接形成盘管，并与波纹板(1012、1013)交错排列。换热管102的交错排列能够促进流体的二次旋流，使冷流体以十字交叉型流经换热管102，强化冷流体与储热材料的换热。

比如，在本发明一个实施例中，共20根圆管通过弯头进行连接组成盘管，连接弯头可以为直径10mm的半圆形弯头。

波纹板1012和波纹板1013可对换热管102起到支撑固定作用，同时可保证换热管102不直接接触储热材料，保护换热管102不受储热材料的腐蚀。

在本发明的一个实施例中，所述换热管102外均匀涂覆有导热胶，减小换热管102与波纹板之间的热阻，使冷流体更好地与储热材料进行换热。

在本发明的一个实施例中，储热材料为相变储热材料，相变材料发生相变将能量以潜热及显热形式进行储存。

在本发明的一个实施例中，换热管102的材料为黄铜。

在本发明的一个实施例中，波纹板的材料为铝。

在本发明的一个实施例中，储热材料为八水氢氧化钡，相变温度为78℃，潜热值为265.7kj/kg。

参见图4，在本发明一个实施例中，3个即3层上述任一实施例提供的烟气余热回收装置被叠放在一起，进行烟气余热回收。

如图5所示，本发明实施例提供了一种储热器，包括：

至少两个本发明任一实施例提供的烟气余热回收装置、分别位于储热器两侧的烟气入口502及烟气出口503；

所述烟气入口502，用于外部烟气流入储热器；

所述烟气出口503，用于换热后的烟气排出储热器。

在本发明一个实施例中，在相邻两个烟气余热回收装置之间，通过上下相邻的波纹板的间隙形成格栅流道(5011、5012)，流入的烟气通过格栅流道(5011、5012)在储热器内部流动，格栅流道(5011、5012)与烟气入口502和烟气出口503相连。

在本发明一个实施例中，使用三个烟气余热回收装置构成一个储热器。比如，储热材料板件间隙为25mm，形成格栅流道5011和格栅流道5012，板间间隙为50mm，储热器高800mm。烟气通过烟气入口5021和烟气入口5022进入储热器，从烟气出口5031和烟气出口5032流出储热器。

所述储热器根据实际需求可任意增减烟气余热回收装置的数量及更改格栅流道板间间隙，以匹配系统所需求的蓄放热量及蓄放热速率。

如图6所示，本发明实施例提供了一种烟气余热回收系统，包括：

至少一个烟气余热回收装置601、烟气排放装置602；

所述烟气排放装置602上设置有卡槽，与所述烟气余热回收装置601的烟气入口相连，用于支撑烟气余热回收装置601并向烟气余热回收装置601输送高温烟气。

具体地，烟气排放装置602可以是工业窑炉进风处，烟气排放装置602与烟气余热回收装置的接口约120℃，烟气流速为0.5m/s。

本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、本发明采用的波纹板能够将烟气的热量传输给储热材料，储热材料能够储存波纹板传输来的热量，并给换热管中的冷流体提供热量，克服了传统烟气回收装置无法储存热量也不能用于回收间歇性烟气热源的缺点，大大提高了回收效率。

2、本发明采用的圆弧波纹板状板片,能够显著增加传热面积，增加烟气扰流强化对流换热，同时盘管的布置能够促进流体的二次旋流，强化冷流体与储热材料的换热，盘管布置同时保证冷流体与相变材料进行充分换热，提高了资源的回收效率。

3、储热器的层数及每个烟气回收装置之间的距离可以根据烟气温度、冷流体介质等不同工况做出调整，增加了回收装置的使用条件，增强了装置的适用性。

4、烟气余热回收装置内有储热材料，可以回收夜间间断的烟气热量，并在白天加热换热管中的水用于居民日常生活，结合峰谷电价，可实现更高的经济效益。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。