[实用新型]一种深度回收排烟余热的气‑气‑水组合式换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及天然气冷热电三联供系统的配套设备，尤其涉及一种深度回收天然气冷热电三联供系统排烟余热的气—气—水组合式换热器。

背景技术

根据国务院发布《大气污染防治行动计划规定》具体指标是：到2017年，全国地级以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10％以上；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25％、20％、15％左右。为实现以上目标具体措施是加大综合治理力度，减少多污染物排放；其中节能产品的创新开发与产业化应用是重要措施之一。

天然气分布式能源在国际上发展迅速，但我国天然气分布式能源尚处于起步阶段。推广天然气分布式能源冷热电三联供系统，可以优化天然气利用，并能发挥对电网和天然气管网的双重削峰填谷作用，增加能源供应安全性。具有重要的现实意义和战略意义。因为天然气分布式能源的节能减排效果受到换热设备制约，它的性能决定能源的利用率。因此换热器换热性能的研究备受世界政府和研究机构的高度重视。

近年来，由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素，人们在传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得飞速发展，并对换热器的设计提出越来越高的要求，以满足各行业的需求。目前，在换热器中，应用最多的是管壳式换热器。虽然管壳式换热器的结构紧凑性、传热强度和单位传热面的金属消耗方面无法与板式或板翅式等紧凑式换热器相比，但壳式换热器具有结构牢固、操作弹性大、可靠程度高、适应性强、制造成本低、清洗方便等特点，所以在工程上广泛使用。长期以来，由于管壳式换热器能够使用众多材料制造，设计形式多样，管壳式换热器往往成为人们的首选。

天然气冷热电三联供系统的排烟余热问题一直是困扰着人们的一个难题，因为若排烟温度较高这一项损失所造成的能源消耗就相当可观，这样对烟气冷却降温措施是必要的，常规的方法是采用喷水降温的方法，把烟气温度从设计烟温126℃降到80℃左右，这样将会有40℃至50℃左右的排烟热量白白浪费，且消耗大量水资源。

传统管壳式换热器存在如下缺点：

(1)虽然管壳式换热器在换热器市场中占主导地位，但面对追求高效传热的今天，传统的管壳式换热器已不再适应当前的发展。目前各国对提高换热器性能的研究的重点是强化传热。强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，很难通过强化管壳传热和壳程传热两方方面得以实现。

(2)从提高换热器换热效率考虑，换热器的总换热量取决于换热系数、换热面积和传热平均温差。管壳内气体侧的换热系数比水侧换热系数低。如果只是单一的提高换热器的换热系数，将无法比较全面的利用烟气中的余热。

(3)采用喷淋水降温的方式，在运行一定时间以后会产生结垢或流道堵塞等故障，需要定期维护，否则会明显地影响换热设备的正常运行。

由于上述问题的存在，本发明人对现有换热器进行研究，以期研制出可大大提高天然气冷热电三联供系统的热效率并且设备结构简单、节水节能，易于维护的新型换热器。

实用新型内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过将发电机组排出的高温烟气在气—水式换热器中与冷却水进行热交换，之后在烟气中温换热段和烟气低温换热段与空气进行热交换，可实现回收天然气发电机组排烟中的水蒸汽的冷凝潜热的同时，又可以把回收的凝结水作为三联供系统中补充循环水使用。通过这种深度回收烟气中余热的方式,充分利用热量，减少天然气的消耗，节水节能，同时还可以减少了污染物的排放，从而完成了本实用新型。

本实用新型目的在于提供以下方面：

(1)一种换热器，该换热器包括换热器壳体16和位于壳体内部的烟气低温换热段13、烟气中温换热段14以及烟气高温换热段15，其中，

所述烟气高温换热段15位于换热器上部，烟气中温换热段14位于换热器中部，烟气低温换热段13位于换热器下部；

所述烟气高温换热段15包括由烟气高温换热段传热管3组成的烟气高温换热段管束，与管束相连接的烟气入口1，以及设置在换热器壳体16上的冷却水出口8和冷却水进口9；

所述烟气中温换热段14包括由烟气中低温换热段传热管6组成的烟气中温换热段管束，以及设置在换热器壳体16上的空气出口10；

所述烟气低温换热段13包括由烟气中低温换热段传热管6组成的烟气低温换热段管束，与该管束相连接的烟气出口7，以及设置在换热器壳体16上的空气进口11；

所述烟气入口1设置在烟气高温换热段15的上侧一端，烟气出口7设置在烟气低温换热段13的下侧一端。