本實用新型涉及一種余熱回收裝置，尤其是一種多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備，屬于節能環保技術領域。

背景技術：

煉鋼等電爐通常都具有高溫煙道，其內部通過的高溫煙氣溫度高達1400～1600℃，通常采用水冷煙道的形式降溫，即在煙氣通道的外部設置一套筒、或直接在煙道內貼壁設置蛇形管，在兩者的環形間隙內或煙道內貼壁蛇形管內通入大量的循環冷卻水，低溫冷卻水進入后吸收高溫煙氣釋放的熱量，溫度升高，再進入外部的空冷器降溫，然后再次進入水冷煙道的環形空間。然而，這種方法不僅熱量沒有回收，還增加了一套空冷系統和循環水系統，耗能極大。

為了回收電爐高溫煙氣的余熱，將水冷煙道做成汽化冷卻器，即在環形間隙的下部通入冷水，上部產生低壓飽和蒸汽，高溫煙氣的熱量得到了一定的回收，但一方面由于高溫煙氣的量較大，產生的低壓飽和蒸汽量也較大，遠遠超過工藝需求，另一方面，由于電爐高溫煙氣的間斷性排放的特點，而不管是循環冷卻水的水冷煙道還是汽化冷卻器的結構，高溫煙氣的通道壁處于高溫-低溫-高溫-低溫的交變溫度下工作，使得高溫煙氣的通道壁產生極大的疲勞應力，容易損壞，壽命極短，嚴重影響了這些冷卻裝置的使用和電爐系統的正常運行。

技術實現要素：

技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備。

技術方案：本實用新型提供的一種多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備，包括余熱鍋爐、熱媒泵、汽輪機、水泵、發電機以及一組多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置；余熱鍋爐包括熱煤管路和汽水循環管路；所述多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置的熱媒出口與余熱鍋爐的熱煤管路、熱媒泵依次連接，熱媒泵與各間隙式高溫煙道顯熱回收裝置的熱媒進口連接；所述余熱鍋爐的汽水循環管路、汽輪機和水泵依次連接成環；所述發電機與汽輪機連接。

作為改進，所述間隙式高溫煙道顯熱回收裝置包括煙氣通道、換熱管；所述煙氣通道自內而外依次包括納米黑體層、內筒壁、中間介質層、保溫層和外筒壁；所述換熱管螺旋設置于中間介質層內，其熱媒進口設于煙氣通道的外筒壁下部，其熱媒出口設于煙氣通道的外筒壁上部；所述煙氣通道內壁上設有一組直翅片或釘頭；所述煙氣通道內活動設有擾流件。

作為進一步改進，所述間隙式高溫煙道顯熱回收裝置還包括聯鎖控制的溫度傳感器和第一閥門、第二閥門；所述溫度傳感器設于煙氣通道的進口處，所述第一閥門設于熱媒進口上，所述第二閥門設于熱媒出口上；所述溫度傳感器與第一閥門、第二閥門連接并輸出信號至第一閥門、第二閥門。

本實用新型還提供了一種多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電方法，利用上述設備對高溫煙道顯熱多點間隙式回收發電，包括以下步驟：

多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置回收來自于不同位置的高溫煙道的余熱，在熱媒進口上安裝的第一閥門和熱媒出口上安裝的第二閥門由溫度傳感器根據高溫煙氣的進口溫度聯鎖控制：由于高溫煙道是間隙式工作，高溫煙氣的流通具有周期性、間斷性的特點，當多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置中的任何一個煙氣通道內煙氣的進口溫度小于等于規定數值時，各熱媒進口上的第一閥門、熱媒出口上的第二閥門同時關閉；當煙氣通道進口溫度大于規定數值時，各熱媒進口上的第一閥門、熱媒出口上的第二閥門同時打開，使間隙式高溫煙道顯熱回收裝置回收來自于不同位置的高溫煙道的余熱；

低溫熱媒在熱媒泵的作用下由低溫熱媒總管分配進入每個間隙式高溫煙道顯熱回收裝置的換熱管內，低溫熱媒在換熱管內吸收由各間隙式高溫煙道顯熱回收裝置內煙氣的放熱量變成高溫熱媒，吸熱后的高溫熱媒匯總進入高溫熱媒總管，再進入余熱鍋爐的熱煤管路，在余熱鍋爐內放熱后變成低溫熱媒，完成一次循環；

冷水在水泵的驅動下進入余熱鍋爐的汽水循環管路，在余熱鍋爐內吸收高溫熱媒放出的熱量變成過熱蒸汽，進入汽輪機膨脹做功放熱，帶動發電機發電，過熱蒸汽做功放熱后變成低壓冷凝水，完成一次循環。

本實用新型還提供了一種間隙式高溫煙道顯熱回收裝置，包括煙氣通道、換熱管；所述煙氣通道自內而外依次包括納米黑體層、內筒壁、中間介質層、保溫層和外筒壁；所述換熱管螺旋設置于中間介質層內，其熱媒進口設于煙氣通道的外筒壁下部，其熱媒出口設于煙氣通道的外筒壁上部；所述煙氣通道內壁上設有一組直翅片或釘頭；所述煙氣通道內活動設有擾流件。

作為改進，所述中間介質層的厚度為根據傳熱計算確定，其內部填充中間介質，所述中間介質為高導熱率的均溫介質。本實用新型選擇特定的中間介質同時設定了中間介質層的厚度，其相互配合具有特定的目的：一方面該中間介質具有吸收和儲存來自于煙道內的煙氣放熱量的作用，另一方面利用該中間介質及確定的溫度可以使煙道內壁和中間介質層內的換熱管之間產生一定的溫度差，確保內筒壁的溫度在合適的范圍：如內筒壁溫度過高，導致材料超過許用溫度，使得使用不安全；若內筒壁溫度過低，則高溫煙氣中所含的對內筒壁具有腐蝕性的大量物質會結露凝結，降低了設備的使用壽命；第三，本實用新型選擇的中間介質層為固體或液體，但其在工作狀態不存在相變，以保持相對固定的體積，不存在較大的熱脹冷縮。

作為另一種改進，還包括聯鎖控制的溫度傳感器和第一閥門、第二閥門；所述溫度傳感器設于煙氣通道的進口處，所述第一閥門設于熱媒進口上，所述第二閥門設于熱媒出口上；所述溫度傳感器與第一閥門、第二閥門連接并輸出信號至第一閥門、第二閥門。

作為另一種改進，所述擾流件為繞花絲或麻花桿或其他具有擾流作用的部件，活動性地設置于煙氣通道內，可以拆卸、更換。

作為另一種改進，所述內筒壁為耐高溫、防腐蝕、高導熱率的金屬材質通道，其頂部設有第一膨脹節。

作為另一種改進，所述外筒壁為耐高溫、防腐蝕、高導熱率的金屬材質通道，其中部設有第二膨脹節；其下部設有工藝小孔。

有益效果：本實用新型提供的多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備利用間隙式高溫煙道顯熱回收裝置，采用熱媒作為換熱介質，與高溫煙氣間實行間接換熱，兩者在各高溫煙道取熱裝置內順流流動，回收的熱量可產生中、高壓過熱蒸汽，可順利實現對高溫煙氣帶出熱的有效回收，達到發電、產生高品位能量的目的。

本實用新型提供的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置結構簡單、使用方便，在保持高效回收余熱的同時，能夠保證外壁溫度低，使用更安全。

本實用新型采用以下幾方面措施保證了熱回收率：

第一，通過在高溫煙氣通道的內壁表面設置直翅片或釘頭，擴展了傳熱面，強化了煙氣與內壁間的傳熱；

第二，通過在高溫煙氣通道內設置擾流件，增強了煙氣的擾動，達到強化煙氣與內壁間的傳熱；

第三，煙氣通道的內表面上設有納米黑體層，其具有極高的熱傳導能力，其將吸收到的高溫煙氣熱量傳入中間介質層中；

第四，通過設置保溫層作為外層保護層，可有效防止熱量損失和裝置受到外界的沖擊。

附圖說明

圖1為本實用新型多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備的結構示意圖。

圖2為本實用新型間隙式高溫煙道顯熱回收裝置的結構示意圖。

圖3為直翅片或釘頭的設置示意圖。

圖4為本實用新型間隙式高溫煙道顯熱回收裝置的局部放大圖。

具體實施方式

下面對本實用新型多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備作出進一步說明。

多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備，見圖1，包括余熱鍋爐22、熱媒泵23、汽輪機24、水泵25、發電機26以及一組多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21；余熱鍋爐22包括熱煤管路和汽水循環管路；多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21的熱媒出口10與余熱鍋爐22的熱煤管路、熱媒泵23依次連接，熱媒泵23與各間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21的熱媒進口9連接；余熱鍋爐22的汽水循環管路、汽輪機24和水泵25依次連接成環；發電機26與汽輪機24連接。

間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21，見圖2至4，包括煙氣通道1，換熱管2，聯鎖控制的溫度傳感器13和第一閥門14、第二閥門15；煙氣通道1自內而外依次包括納米黑體層4、內筒壁5、中間介質層6、保溫層7和外筒壁8；換熱管2螺旋設置于中間介質層6內，其熱媒進口9設于煙氣通道1的外筒壁8下部，其熱媒出口10設于煙氣通道1的外筒壁8上部；煙氣通道1內壁上設有一組直翅片或釘頭11；煙氣通道1內活動設有擾流件12；溫度傳感器13設于煙氣通道1的進口處，第一閥門14設于熱媒進口9上，第二閥門15設于熱媒出口10上；溫度傳感器13與第一閥門14、第二閥門15連接并輸出信號至第一閥門14、第二閥門15。

利用上述設備對高溫煙道顯熱多點間隙式回收發電，包括以下步驟：

(1)多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21回收來自于不同位置的高溫煙道的余熱，在熱媒進口9上安裝的第一閥門14和熱媒出口10上安裝的第二閥門15由溫度傳感器13根據高溫煙氣的進口溫度聯鎖控制：由于高溫煙道是間隙式工作，高溫煙氣的流通具有周期性、間斷性的特點，當多點并聯設置的間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21中的任何一個煙氣通道1內煙氣的進口溫度小于等于規定數值時，各熱媒進口9上的第一閥門14、熱媒出口10上的第二閥門15同時關閉；當煙氣通道1進口溫度大于規定數值時，各熱媒進口9上的第一閥門14、熱媒出口10上的第二閥門15同時打開，使間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21回收來自于不同位置的高溫煙道的余熱；

(2)低溫熱媒在熱媒泵23的作用下由低溫熱媒總管分配進入每個間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21的換熱管2內，低溫熱媒在換熱管2內吸收由各間隙式高溫煙道顯熱回收裝置21內煙氣的放熱量變成高溫熱媒，吸熱后的高溫熱媒匯總進入高溫熱媒總管，再進入余熱鍋爐22的熱煤管路，在余熱鍋爐22內放熱后變成低溫熱媒，完成一次循環；

(3)冷水在水泵25的驅動下進入余熱鍋爐22的汽水循環管路，在余熱鍋爐22內吸收高溫熱媒放出的熱量變成過熱蒸汽，進入汽輪機24膨脹做功放熱，帶動發電機26發電，過熱蒸汽做功放熱后變成低壓冷凝水，完成一次循環。

以某廠采用循環水冷卻的60T煉鋼電爐為例，其高溫煙氣量達70000Nm³/h，溫度達1400℃，目前，經水冷煙道后的煙氣溫度降至800℃，此600℃的降溫需要的循環水量(32℃升溫至42℃)為1450T/h。

對其改造，利用本實用新型多點間隙式高溫煙道顯熱回收發電設備回收余熱發電，可產2.5MPa蒸汽22T/h，將產生的蒸汽用于發電，發電量2700kWH/h，經濟效益相當可觀。改造后，一方面生產出了高品位中壓蒸汽可用于發電，另一方面減少了原有的循環冷卻水系統，減少了循環水的輸送、空冷塔(利用空氣將42℃水冷卻至32℃)及其配套裝置(水泵、風機)等的電耗，減少了向空氣中的排放熱量，改善了環境，達到了節能減排和環保的目的。