一种高温烟气余热利用蒸汽锅炉的制作方法

本发明涉及余热利用，具体公开了一种高温烟气余热利用蒸汽锅炉。

背景技术：

1、在化工、钢铁、煤炭等企业生产运行过程中，会产生大量高温烟气，这些高温烟气在排放时的温度仍高达350-400℃，将这些高温烟气的余热进行有效利用是具有节能减排的积极意义。

2、传统的高温烟气余热利用设备是常见的管式换热器，其虽然能够将流经换热管中的液体进行升温加热，但是并不能使其在换热过程中汽化成蒸汽进行利用。目前，也有一些厂家使用蒸汽锅炉对高温的烟气余热进行有效利用，但是高温烟气虽然经过了除尘和干燥设备进行了干燥除尘处理，但是烟气中仍存在少量的粉尘和水汽。而这些烟气一旦经过换热管与低温水进行热交换时，会使得水汽在管壁上液化，液化后的水珠又会吸附粉尘，最终导致换热管的热交换性能下降，甚至会发生堵塞情况。

3、申请号为2013206818768的实用新型专利公开了一种高效蒸汽锅炉，包括炉体，炉体与一个燃烧器相连接，炉体的上方具有一个排烟口，排烟口上方设有一个余热水箱，余热水箱具有一个进水管与一个出水管，进水管与水源相连通，所述出水管与炉体内相连通，余热水箱包括一个密封的水箱体，水箱体内设有若干根竖直分布的尾气烟管，尾气烟管的底端与炉体内部的换热烟管相连通，所述尾气烟管的上端通出于水箱体。该专利公开的高效蒸汽锅炉在利用高温烟气实现水体加热蒸发时，由于尾气烟管直径小，高温烟气在第一进程过程中就会因温度差使得高温烟气中水汽液化，液化后烟气中的粉尘极易附着在其内壁结垢，长时间运行易导致烟管的热交换性能下降，甚至引起烟管堵塞的情况发生。针对现有高效蒸汽锅炉用于高温烟气余热利用过程中存在的技术问题，本技术提出了一种能够有效解决以上技术问题的高温烟气余热利用蒸汽锅炉。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高温烟气余热利用蒸汽锅炉，以解决现有蒸汽锅炉用于高温烟气余热回收利用过程中，易存在管壁结垢，进而导致热交换性能下降，甚至引起管道堵塞的问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种高温烟气余热利用蒸汽锅炉，包括底座和换热外壳，所述换热外壳固定设置在底座上端，所述换热外壳中同心转动设置有炉膛管，所述炉膛管的左端伸出换热外壳设置，且在换热外壳的左端面上设置有用于驱动炉膛管旋转的驱动组件，位于所述换热外壳内的炉膛管两端同心固定连接有环状管板，且环状管板与换热外壳的内壁密封转动连接，两个所述环状管板之间呈环形阵列状设置有多组回程换热管，所述换热外壳的内腔左端设置有与顶端一组回程换热管对齐的清理推杆，每个所述清理推杆的一端均连接有清理铲头，所有清理推杆的另一端伸出换热外壳后共同连接有端板，所述换热外壳上设置有用于驱动端板移动的传动机构，所述换热外壳的左端顶部设置有排烟通道，换热外壳的右端底部设置有排灰管道。

4、本发明公开的高温烟气余热利用蒸汽锅炉是以传统蒸汽锅炉为基础进行改进设计。在设备运行过程中，高温烟气由炉膛管的左端部外接烟气管道，使得高温烟气从炉膛管的左端进入，然后在向右侧流动的过程中会经过两个环状管板之间的换热室，此时换热室中的低温水能够与高温烟气进行第一次热交换。随后高温烟气进入到换热外壳右侧的回烟室中，再从回程换热管的右端进入并向左流动，此时最上端的一组回程换热管被清理铲头堵塞封闭，而下方其它组的回程换热管则能够使得高温烟气正常流通，并在再次流经换热室的过程中与换热室中的低温水进行第二次热交换，两次热交换能够使得高温烟气的余热能够充分利用。

5、与此同时，本高温烟气余热利用蒸汽锅炉每运行一段时间后即可启动一次换热管清理动作。在进行换热管清理时，先启动传动机构使得端板向左移动，从而将清理铲头从最顶端的一组回程换热管中抽出。再启动驱动组件使得炉膛管旋转一定角度，直至下一组回程换热管旋转至最顶部与每个清理铲头对齐。然后反向启动传动机构使得端板向右移动，此时清理铲头会进入到最顶部的一组回程换热管中，并在清理铲头继续向右移动的过程中，能够将回程换热管内壁上附着的垢物铲下，整个清理过程中不仅能够顺利将整个回程换热管内壁清理干净，使得清理下来的垢物会落到回烟室的底部，而且能够再次对最上端一组的回程换热管起到密封作用，避免再次启动蒸汽锅炉对高温烟气余热进行回收利用时，高温烟气沿顶部一组回程换热管流动而造成热能流失。

6、作为上述方案的进一步设置，所述换热外壳的内腔由左右两个环状管板划分为自左向右的出烟室、换热室和回烟室，所述排烟通道设置在出烟室的顶部，所述排灰管道设置在回烟室的底部。

7、作为上述方案的进一步设置，所述换热室的顶部设置有蒸汽排管、泄压阀管和蒸汽压力传感器，换热室的底部设置有排水管，换热室的前侧面连接有液位传感器和补水组件。

8、作为上述方案的进一步设置，所述换热外壳的内壁两端均设置有与环状管板转动连接的密封轴承圈，所述换热外壳的左端面上设置有与炉膛管转动连接的密封轴承。

9、作为上述方案的进一步设置，所述传动机构包括设置在换热外壳顶部前后两侧的丝杆和滑杆，且丝杆的端部连接有丝杆电机，所述端板的两端均连接有水平条，两个水平条的端部分别设置有与丝杆相作用的丝杆螺母以及与滑杆相作用的滑孔块。

10、作为上述方案的进一步设置，所述清理铲头包括与回程换热管内径相等的圆柱段，所述圆柱段的右端设置有圆锥段。

11、作为上述方案的进一步设置，所述环状管板上等分有不少于三个的扇形区，每组所述回程换热管的端部均固定设置在对应扇形区的圆孔中。

12、作为上述方案的进一步设置，所述炉膛管包括自左向右依次连接的小口径段、圆台过渡段和大口径段，所述大口径段位于两个环状管板之间，且大口径段中同心固定设置有插接柱杆，所述插接柱杆的外圆面固定有螺旋叶，且螺旋叶与大口径段的内壁相贴合设置。

13、本发明还一方面对炉膛管的结构进行进一步改进设计，再加上炉膛管内部同心固定设置的插接柱杆和螺旋叶，使得原本呈直线路径流经炉膛管的高温烟气改成以螺旋状路径流经炉膛管，并且能够保证高温烟气在以螺旋状流经炉膛管时的流速不变或略微变大，从而使其与换热室内的低温水有着更长的热交换时间，提高了对高温烟气余热的利用效果。

14、此外，由于螺旋叶在炉膛管内部固定设计，而炉膛管则能够在驱动组件的作用下绕自身中轴线进行旋转，因此当炉膛管的内壁结垢严重时，直接启动驱动组件使得炉膛管旋转，此时在螺旋叶的作用下能够将炉膛管内壁上的垢物刮下，并向右输送至回烟室中，最终由排灰管道排出，其有效保障了炉膛管的热传导效果，进一步提高了整个蒸汽锅炉的性能。

15、作为上述方案的进一步设置，所述插接柱杆的右端固定插接有绝热轴杆，所述绝热轴杆的右端与换热外壳的右端壁进行固定连接，所述换热外壳的外表面设置有保温隔热层。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

17、本发明公开的高温烟气余热利用蒸汽锅炉是以传统蒸汽锅炉为基础，将炉膛管、环形管板以及回程换热管作为整体固定连接，并将其整体与换热外壳之间转动连接，同时还在换热外壳顶部设置有伸至顶部一组回程换热管中的清理铲头。在锅炉换热运行过程中，最顶部的一组回程换热管被密封，下方其它的回程换热管则能够用于流经高温烟气实现二次换热。同时在锅炉每运行一段时间后即可先将清理铲头抽出，旋转一定角度后即可将清理后新的一组回程换热管投入使用，而结垢最严重的一组回程换热管则移动至最顶部进行清理，此一新一旧回程换热管的切换使用，能够提高整个蒸汽锅炉的热交换性能，并避免了回程换热管内壁堵塞的情况发生，其整体思路设计巧妙，使用效果优异。

18、本发明公开的高温烟气余热利用蒸汽锅炉一方面将原本呈圆柱状的炉膛管进行改进设计，使其对应换热室的一段内径增大，二方面还在炉膛管的内部同心固定设置一个螺旋叶，从而原本直线流经换热室的高温烟气改成螺旋的方式流经换热室，并且保证了高温烟气流经的速度不发生太大变化，进而延长了高温烟气在流经炉膛管时与低温水的热交换时间，进而提高了对高温烟气余热利用的效果。与此同时，由于炉膛管转动设计，而螺旋叶固定设计，在炉膛管旋转的过程中还能够通过螺旋叶将其内壁上的垢物刮下并向右送出炉膛管，保证了炉膛管长期使用的热传导率，进一步提高了整个蒸汽锅炉的热交换性能。