[发明专利]一种动力型热管式余热锅炉装置

说明书

技术领域：

本发明属于能源高效利用与节能环保工程技术领域，涉及一种动力型热管式余热锅炉装置，将动力型热管应用于工业余热的高效回收利用。

背景技术：

能源的高效利用与节能环保已成为决定人类社会能否长期可持续快速发展的关键问题，正日益受到人们的重视，而如何利用好各种工业生产过程的余热，对解决能源的高效利用与节能环保问题具有十分重要的意义。从总体上看，我国很多产品的单位能耗与发达国家相比差距很大，如钢铁、发电、建材、化工等行业的主要工业产品单位能耗高出20％～80％，有很大的节能潜力。我国钢铁、发电、建材、化工、轻纺、机械等主要耗能工业的余热利用率仅为4％～5％，工业锅炉和窑炉的热效率在70％左右，钢铁工业是高污染和高耗能行业，从统计数据来看，钢铁行业总能耗约占全国总能耗的六分之一，而其中很大一部分热量没有得到充分利用，以烧结过程可回收的热量为例：烧结过程后的烟气余热，温度达350℃，含有氧气较多；烧结成品矿的温度800℃，具有较多的显热，在烧结能耗中占据45％左右。在化工行业，硫酸是重要的化工原料。无论是硫铁矿制酸，还是用硫磺或者冶炼气制酸，在生产过程中均会产生大量的余热，而且在所产生的余热中，品位较高的高温余热占大部分(超过60％)。

目前，应用于余热回收的锅炉主要有火管余热锅炉、水管余热锅炉和热管余热锅炉三大类，其中火管余热锅炉就是烟气在火筒或烟管中流过，对火筒或烟管外水、汽或汽水混合物加热；水管余热锅炉就是管子里面走水，通过外部烟气对流/辐射换热加热管子中的水；热管余热锅炉，就是利用热管的蒸发段吸收烟气或废气的余热，而通过冷凝段将热量传递给热管外的水、汽或汽水混合物，火管余热锅炉具有结构简单、对水质要求低、操作容易等优点，但存在金属耗量大、烟气纵向冲刷而传热效果差、排烟温度较高的缺点；存在水容量大、启动较慢的缺点；还存在烟管内易积灰、烟管外难清垢的问题；另外还存在无法适应于大容量和高参数工况的余热回收工程的问题；水管余热锅炉的受热面布置方便，传热性能好，在结构上可用于大容量和高参数的工况；但是水系统与主锅炉(或生产过程)的高温烟气直接接触，一旦发生泄露现象，不仅水管余热锅炉需立刻停炉检修，提供余热的主锅炉(或生产过程)也可能需要紧急处理，甚至停产；另外，水管余热锅炉各不同位置的管道温度差异很大，也无法准确控制烟气出口温度，故难以避免低温酸腐蚀破坏现象；而且锅炉初期运行时，锅炉进的是冷水，预热需要一段时间，水管余热锅炉因采用直接换热，管壁温度接近常温水，这样设备表面极易出现结露，粘灰等不良现象；热管余热锅炉彻底隔离了热源和冷源，不会产生冷热流体的掺混，但现有的热管大部分都是利用许多根重力型热管组合而成，水路与烟道还是必须紧连在一起，工程布置难度大；几十、几百乃至几千根热管紧密布置，不易于检修，也难以发现哪根热管已失效；几十、几百乃至几千根热管的工作工况各不相同，整体换热量无法控制，排烟温度也无法有效控制，同样难以避免出现酸露点而造成管道或换热器的腐蚀现象；另外，实际应用时存在：热管长时间运行后，会有不凝结气体产生，造成气塞，使得热管内的工质无法自然循环而失效，有时甚至出现外壁干烧，爆管等现象。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，解决烟气余热锅炉中存在的问题，寻求设计提供一种动力型热管式余热锅炉装置，将动力型热管应用于烟气的余热回收利用。