[实用新型]基于梯度蜂巢体和三维肋管的除尘换热一体化装置

说明书

本实用新型提供一种基于梯度蜂巢体和三维肋管的除尘换热一体化装置，属于工业节能环保技术领域。该装置从外到内依次由复合梯度孔金属蜂巢体、金属支撑体以及三维内外肋管。复合梯度孔金属蜂巢体由耐热金属丝通过编制加工而成，孔隙率呈横纵向梯度变化，通过层叠堆置而成的蜂巢式过滤蓄换热体；三维内外肋管是在换热腔室或换热管表面加工出三维离散肋结构的三维肋平板腔室或三维内外肋管。该装置突破性地实现了对600℃‑1200℃的高温高含尘烟气连续除尘与蓄换热一体化处理，具有高效净化、稳定蓄换热、连续工作、寿命长等优点，余热回收效率可达70％以上，除尘效率可达99％以上。

技术领域

本实用新型涉及工业节能环保技术领域，特别是指一种基于梯度蜂巢体和三维肋管的除尘换热一体化装置。

背景技术

在冶金、石化、建材、电力及其他行业中常产生高温(>1000℃)高含尘(>2g/Nm³)工业烟气。高温烟气中含有丰富的余热，但也存在高浓度的飞灰颗粒，这些颗粒是大气中PM2.5的主要来源之一。若将高温高含尘工业烟气直接排放到大气中，不仅会造成能源浪费，还会导致环境污染问题。因此，对高温高含尘烟气进行除尘和余热回收利用，对节能减排具有重要意义。

目前，高温高含尘工业烟气余热回收利用效率不理想，换热设备在高温高含尘条件下存在换热效率低、体积大、易积灰等缺点，除尘设备无法在高温高含尘条件下高效除尘。这是因为受到除尘技术的限制、余热回收装置存在技术缺陷以及时变性的烟气工况造成无法实现连续高效的余热回收利用。在目前的除尘技术中，静电除尘器以及颗粒床除尘器投资及能耗高、占地面积大；陶瓷膜除尘器因压降高，产生的能耗大，抗热震性很低，易发生断裂，导致使用寿命较短。因此，工业上通常的做法是对高温高含尘烟气先进行降温处理，主要方式是通过喷淋降温或加入冷空气降温至200-300℃，再用袋式除尘器进行净化，这种方式不仅造成了能源浪费，还会使余热回收装置直接暴露在高含尘烟气环境中，导致换热管表面出现积灰和磨损现象，严重影响换热器的余热回收效率和使用寿命。除此之外，传统的余热回收装置换热面积小，换热不充分，导致排烟温度居高不下，浪费了大量的余热资源。在余热回收过程中，工业设备往往不能保持稳定的运行工况，这就导致烟气系统中的风量、温度等重要参数间歇式地改变，当烟气的风量和温度骤降时，余热回收装置的热负荷降低，从而严重影响了换热器的余热回收效率。

因此，若能在高温烟气环境中直接进行除尘处理，同时采用高效的换热元件并耦合蓄热结构进行余热回收，开发设计出一种利用梯度蜂巢体实现烟气除尘换热一体化装置及方法，可以同时解决高温高含尘烟气余热回收效率不理想、除尘设备无法在高温高含尘条件下高效除尘的技术瓶颈问题，并获得显著的余热回收效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于梯度蜂巢体和三维肋管的除尘换热一体化装置。

该装置包括复合梯度孔金属蜂巢体、金属支撑体和三维内外肋管，其中，复合梯度孔金属蜂巢体包括孔隙率为ε₁的金属蜂巢过滤体，孔隙率为ε₂的金属蜂巢蓄换热体，孔隙率为ε₃的金属蜂巢蓄换热体和孔隙率为ε₄的金属蜂巢蓄换热体，三维内外肋管包括三维外肋和三维内肋，孔隙率为ε₁的金属蜂巢过滤体位于复合梯度孔金属蜂巢体的最外层，孔隙率为ε₁的金属蜂巢过滤体内部包裹孔隙率为ε₂的金属蜂巢蓄换热体，孔隙率为ε₃的金属蜂巢蓄换热体和孔隙率为ε₄的金属蜂巢蓄换热体，金属支撑体夹于孔隙率为ε₁的金属蜂巢过滤体、孔隙率为ε₂的金属蜂巢蓄换热体、孔隙率为ε₃的金属蜂巢蓄换热体和孔隙率为ε₄的金属蜂巢换热体相交处，三维内外肋管位于复合梯度孔金属蜂巢体内侧。