[發明專利]基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統

無效

• 申請號: 201110231250.2
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102927843A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 劉靜;李海燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F28D19/00
• 分類號: F28D19/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及一種煙氣余熱回收系統，特別涉及一種采用傳熱優良的液態金屬對煙氣余熱進行高效回收的系統，它廣泛地適用于各種鍋爐、工業窯爐、直燃機中央空調等設備產生的煙氣的余熱回收。

背景技術

在鋼鐵、冶金、石油、化工、電力等行業中，存在著豐富的煙氣余熱資源。回收利用煙氣余熱，是提高能量利用率的途徑之一。排煙溫度越低，能量利用率越高。目前，工業燃油、燃氣、燃煤鍋爐設計制造時，為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰，標準狀態排煙溫度一般不低于180℃，最高可達250℃；而各種工業窯爐的排煙溫度一般在400-500℃，有些地方甚至更高。大量熱量隨著煙氣排放到大氣當中，不但帶來環境污染，同時也造成能源浪費，提高了工業設備的能耗率和運行成本。

目前，公知的煙氣余熱回收多采用換熱器加熱空氣、水等方法進行熱能回收。有關煙氣余熱回收的節能技術現在主要有：熱管技術、相變換熱器、低壓省煤器和空氣預熱器，以及產生低壓蒸汽的余熱鍋爐等。這些技術雖然都在一定程度上提高了煙氣能量利用率，但也各自存在一些缺點，如：熱管技術吸熱段的溫度較低，低于露點溫度，易積灰腐蝕，造成煙道阻力增大；相變換熱器只能安裝在鍋爐的水平煙道上，安裝的方向性受到了限制，且相變換熱器工作在負壓區，易向裝置內漏入空氣，嚴重影響換熱效果；省煤器和空氣預熱器存在傳熱效率低、易堵塞，維護不方便、體積大、使用壽命短等問題，在使用上受到一定限制；余熱鍋爐受到水的沸點的限制，只能回收溫度較高的煙氣余熱，不能對低溫煙氣余熱進行回收利用。鑒于現有技術存在種種不足，高效、靈活的傳熱單元成為當前煙氣余熱回收技術的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種傳熱效率高，適用溫區廣，耐高溫，體積小，使用壽命長，安裝維修方便的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統；該煙氣余熱?利用系統采用了液態金屬作為傳熱介質，利用液態金屬熱導率高，高出傳統工質近兩個量級，工作溫區廣，性質穩定，表面張力大從而不易泄漏等特點，極大地彌補了現有技術的不足，提高了煙氣余熱回收的效率。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統，其由與煙道內的煙氣直接或間接進行熱交換的換熱器和與水箱內的水進行熱交換的散熱器組成；所述散熱器的散熱平片內設有微型流道；所述換熱器和散熱平片內的微型流道通過安裝于所述微型流道兩出口端的第一連接管和第二連接管相連通，相連通的換熱器、第一連接管、第二連接管和微型流道內裝有循環流動的液態金屬；所述第一連接管或第二連接管上裝有驅動泵，用以驅動液態金屬在相互連通的換熱器、第一連接管、第二連接管和微型流道內循環流動。

所述驅動泵為電磁泵、機械泵或電潤濕泵。

所述換熱器、散熱器、第一連接管及第二連接管的材質為金、銀、不銹鋼、金剛石、石墨、銅、鈦或陶瓷。

所述換熱器為其表面有肋片或無肋片的管式換熱器；

所述散熱器為散熱平片表面有肋片或無肋片的散熱器；

所述第一連接管、第二連接管及微型流道的橫截面形狀為圓形、矩形、正方形或三角形，每個流道長度為10厘米至100米，其水力直徑為10納米至10厘米。

所述的液態金屬為鎵、鈉、鉀、汞、鎵銦合金、鈉鉀合金或鎵銦合金與鈉鉀合金混合的混合合金。

所述水箱可以通過管道連接到供熱設備或產生蒸汽用以發電。

本發明的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統采用液態金屬作為傳熱介質，由于液態金屬具有遠高于非金屬流體如水、空氣乃至其他液體的熱導率，因而將其作為傳熱流體時，可以加快熱循環和余熱回收的效率，并可以由較小的體積實現較好的散熱效果，且不受安裝位置限制；同時，采用不同的液態金屬可以用于回收不同溫度的余熱，并且可以實現顯熱和潛熱的同時回收；液態金屬的導電性也決定了它可以采用無運動部件的電磁泵來驅動，功耗極低；而且，系統內液態金屬進行封閉循環，不會對環境造成影響；使用該系統可以實現高效、靈活、可靠、低耗的運行。至今，國內外尚無采用液體金屬的煙氣余熱回收系統被提出。

附圖說明

附圖1為本發明(實施例1)的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統的結構示意圖；

附圖2為本發明(實施例2)的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統的結構示意圖；

附圖3為本發明(實施例3)的基于液態金屬傳熱的煙氣余熱回收系統的結構示意圖；

附圖4為本發明的散熱器6的截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例進一步描述本發明專利：