[发明专利]低水冷度烟箱式管屏阵的锅窑炉烟气余热中高压蒸汽伴行炉

说明书

本发明涉及一种阵低水冷度烟箱式管屏阵的锅窑炉烟气余热中高压蒸汽伴行炉技术，尤其是具有防腐镀、涂表面的凝露管屏与水汽再热管屏的蛇形管系结合竖管屏阵(或横管束延长阵烟箱)有机联通在单、复烟室若干回程上下(左右)引烟的烟箱之内，对锅、窑炉等所排200～450℃的烟气余热进行超效回收的可以保证中高压蒸汽出力的余热伴行炉的余热回收和利用设备。

目前，公知的余热利用设备，只能是在柴油机发电机组所耗能源的60～65％的柴油燃烧余热利用2.0～8％(余热用于发电的效率)，所谓的锅、窑炉的省煤器也不过是在省煤器其节能率3～5％，最佳的余热锅炉技术也无非是赖以提高若干倍水冷度以至于多级串、并联等等。然而，所能再度提高的节能效率潜力也只不过是小数点后的节能百分比值而已……，究其最根本的原因是现行锅炉以及锅炉附机技术的热交换(对流受热面上的)烟气流温度场中的气水热交换被降温气体和被升温水体两流相位严重重迭与水体升温相位循环往复的热工过程的障碍化，造成了现行省煤器和余热锅炉的极低效率，而且又大量奢耗金属材料的落后特征，特别是余热回收的蒸汽工质压力、温度的能量密度极低化现象，造成了一般工矿企业等无法利用乃至勉强利用一点而经济上的得不偿失的普遍现象。市场上在役的工业锅炉的余热回收率极低和工业窑炉几乎无力回收，尤其是回收后的能量密度极低而无法利用，占我国总能耗的10～30％的可再生热能正白白流失(实践中，对于排烟温度高低的节能问题是这样估算的：“350～450℃”温度的烟气每降低8℃左右，提高一个节能百分点；250～350℃”温度的烟气每降低6～7℃，可以提高节能率1％；150～250℃”温度的烟气每降低5℃左右，提高节能率1％；50～150℃”温度的烟气每降低4～5℃，提高节能率1％)。然而我国“三北”地区的供暖锅炉，实际的排烟温度都在200℃左右(节能潜力约为15～25％)，而且总数有百万台之多；工业锅炉的平均排烟温度180℃左右(节能潜力约为20％)，而且总数有六十万台之多；工业窑炉(仅水泥立窑就有十万座之多……)的排烟温度平均约在350～400℃左右(节能潜力约为30～35％)，而且总数约也不会下六十万台座之巨量……。

本发明的目的是这样实现的：采用卧(竖)式大烟箱或分体串并单元结构的外干热壳，壳内通余热烟流，流曲折冲刷_依次经再热蛇管管屏、管束排屏、最后冲刷的是凝露箱区的凝露蛇管管屏在，再热蛇管管屏阵内有左右上下曲折烟流并转烟继入主箱区且前(左)后(右)上下、后前下上若干曲折地引烟向下(上、左、右、前、后等)，下入凝露箱区的凝露蛇管各屏。其中再热蛇管管束或采用耐热合金钢材质、凝露蛇管各屏则采用远红外磷化液防腐涂层或镀镍防腐而蛇形左右曲折成屏(屏端首尾设法兰或直接焊连接竖集箱、箱箱并联在集箱架上)，管束排屏为上、下集箱一管束“若干排”的若干递设并立联入上下水平设置的纵集箱架端上，两纵集箱架两端或设法兰盖(且设排污阀)，而对应一端则弯向下(上、左、右、前、后等)通向其他管屏为一体架的该管管屏的集箱，集箱架由最低层各管屏的集箱通来高压水泵或高压水箱的阀门调节而来的设计水流，依次是凝露蛇管管屏、管束排屏、再热蛇管管屏最后上箱首进入汽包(由大径无缝钢管与端封头法兰或焊连接而拼合成)或汽包组……最终的烟气则是相反方向地由再热蛇管管屏、管束排屏、凝露蛇管管屏依次冲刷下去而被引风机引出……。这样，当锅、窑炉烟气排烟正常，烟气自上而下先始前(后或左或右一侧)部冲刷再热蛇管管屏群屏向后(前或右或左一侧)，再于后部向下进入管束集箱排屏群屏(屏群管束上下共分若干档烟板隔离的导流层)的上层回向冲刷各屏管束上部一段，至前折下又返向到各屏管束上部第二段，至后部再折下回向冲刷各屏管束第三段……直到最后的各屏管束最末一段，介此自前部向下折入凝露蛇管管屏群屏的烟箱底层，终由后部排烟口被引风机引出；另一方面，当高压水源(泵)调节并分配水流则缓慢地串并同步或连续流经各凝露蛇管管屏管内是以常温状态或凝露临界点略低的水温状态与烟气末流按设计10～15℃温差进行均平热压差下的热交换，之后既热且定量水流继续经由对应的上(下)部的左右竖向集箱(箱箱弯通相连或再经管束相通连)再分配水流流向管束集箱排屏各管又一步步地从各管束末段起按10～15℃设计温差进行均平热压性的烟水热量交换，直到各管并流到上部第一段则同步递进到对应的上位横集箱架之内达到设计饱和温度的汽水分层或汽水混合水流，流过竖集箱对应的各配流配汽竖段通向各个再热蛇管管屏，屏内水平方向渐次左右曲折行流渐受热升温并次气水分层而最终将水体全部汽化，汽化之各管屏内的汽流或设计性地准烟等温汽流(汽与烟气相差1～10℃的温差标准)形成中、高压再热或过热汽流并合流通向汽包继之汽轮机入汽口而去……如此，烟箱内的烟气自上而下递次层层降温，授热流与强制直流工质水自下而上递次层层升温吸热流唯经各管进行均等热压热交换的相对流动的气水双向流热交换机制。