[發(fā)明專利]套管式熱管有機介質(zhì)蒸發(fā)中低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102401589A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 王輝濤;陳蓉;王華;張竹明;葛眾
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F01K11/02;F01K25/10;F01K17/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種套管式熱管有機介質(zhì)蒸發(fā)中低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，中低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)采用鍋爐的上升管和下降管進行換熱，其在使用一定時間后，會因與煙氣的長時間接觸而發(fā)生腐蝕和破裂，使有機工質(zhì)泄露到煙道中，導致有機工質(zhì)的浪費和換熱效率的下降，而鍋爐的上升管和下降管的更換非常困難，不利于系統(tǒng)的正常運行和成本控制。

熱管是熱管換熱器的最基本元件，從其外觀來看，通常是一根有翅片或無翅片的普通圓管，其主要結(jié)構(gòu)特點表現(xiàn)在管內(nèi)。熱管由管殼、毛細多孔材料（管芯）和蒸汽腔（蒸汽通道）所組成。從傳熱狀況看，熱管沿軸向可分為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段三部分。工作時，蒸發(fā)段因受熱而使其毛細材料中的工作液體蒸發(fā)，蒸汽流向冷凝段，在這里由于受到冷卻使蒸汽凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細力作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已，熱量由熱管的一端傳至另一端。由于汽化潛熱大，所以在極小的溫差下就能把大量的熱量從熱管的蒸發(fā)段傳至冷凝段。

熱管的管芯是一種緊貼管殼內(nèi)壁的毛細結(jié)構(gòu)，通常用多層金屬絲網(wǎng)或纖維、布等以襯里形式緊貼內(nèi)壁以減少接觸熱阻，襯里也可由多孔陶瓷或燒結(jié)金屬構(gòu)成。性能優(yōu)良的管芯應具有：????????????????????????????????????????????????足夠大的毛細抽吸壓頭；較小的液體流動阻力，既有較高的滲透率；良好的傳熱特性，即有較小的徑向熱阻。因而，管芯的結(jié)構(gòu)有很多種，大致可分為以下幾類：緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯；燒結(jié)粉末管芯，它是由一定目數(shù)的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結(jié)在管內(nèi)壁面而成；軸向槽道式管芯，它是在管殼內(nèi)壁開軸向細槽，以提供毛細壓頭及液體回流通道，槽的截面形狀可有矩形，梯形等多種；組合管芯。一般管芯往往不能同時兼顧毛細抽吸力及滲透率，組合管芯既能兼顧毛細力和滲透率，從而獲得高的軸向傳熱能力，而且大多數(shù)管芯的徑向熱阻甚小。他基本上把管芯分成兩部分，一部分起毛細抽吸作用，一部分起液體回流通道作用。

熱管的工作液要有較高的汽化潛熱、導熱系數(shù)，合適的飽和壓力及沸點，較低的粘度及良好的穩(wěn)定性。工作液體還應有較大的表面張力和潤濕毛細結(jié)構(gòu)的能力，使毛細結(jié)構(gòu)能對工作液作用并產(chǎn)生必須的毛細力。工作液還不能對毛細結(jié)構(gòu)和管壁產(chǎn)生溶解作用，否則被溶解的物質(zhì)將積累在蒸發(fā)段破壞毛細結(jié)構(gòu)。

由于熱管結(jié)構(gòu)和工作液工作的優(yōu)點，將其用于替代鍋爐的上升管和下降管，不僅可以大大提高鍋爐的工作效率，使蒸汽溫度更高，而且能夠避免煙道內(nèi)有機工質(zhì)管子因長期受煙氣沖刷而腐蝕破裂、導致有機工質(zhì)泄露和換熱效率下降等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種套管式熱管有機介質(zhì)蒸發(fā)中低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，通過熱管替代鍋爐的上升管和下降管，采用鍋筒和煙氣換熱器為一體的套管式熱管換熱系統(tǒng)，減小占地空間和熱管與空氣換熱損失，避免因煙氣腐蝕而導致的換熱效率下降和工質(zhì)泄漏等。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：套管式熱管有機介質(zhì)蒸發(fā)中低溫煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括熱管換熱系統(tǒng)，有機工質(zhì)朗肯循環(huán)回路，中低溫煙氣排煙管路，供熱熱水回路和冷卻水回路；熱管換熱系統(tǒng)包括熱管2、煙氣換熱器3和鍋筒1，煙氣換熱器3和鍋筒1為立式一體化套管結(jié)構(gòu)，管式煙氣換熱器3外套于鍋筒1上；熱管2傾斜設置于煙氣換熱器3和鍋筒1中，其下段置于煙氣換熱器3中、上段置于鍋筒1中；有機工質(zhì)朗肯循環(huán)回路由儲液罐17、加壓泵13、排氣回熱加熱器8、有機工質(zhì)循環(huán)泵4、鍋筒1、透平5、三通調(diào)節(jié)閥7、熱水加熱器9、凝結(jié)器11、以及將它們連接的管道構(gòu)成，加壓泵13經(jīng)管道連接于儲液罐17出口與排氣回熱加熱器8內(nèi)換熱管入口之間，循環(huán)泵4經(jīng)管道連接于排氣回熱加熱器8內(nèi)換熱管出口與鍋筒1入口之間，鍋筒1上部經(jīng)管道與透平5進口連接，透平5出口經(jīng)三通調(diào)節(jié)閥7分別與排氣回熱加熱器8進氣口和熱水加熱器9進氣口連接，凝結(jié)器11的進氣口和出氣口經(jīng)管道分別與熱水加熱器9出氣口和儲液罐17入口連接；中低溫煙氣排煙管路由煙氣換熱器3、熱水預熱器14、排煙風機16、以及將它們連接的管道構(gòu)成，煙氣換熱器3入口接中低溫煙氣管道、出口經(jīng)管道接熱水預熱器14進氣口，熱水預熱器14出氣口經(jīng)排煙風機16和管道與煙囪連接；供熱熱水回路由熱水預熱器14內(nèi)換熱管、回水泵15、熱用戶、熱水加熱器9內(nèi)換熱管、以及將它們依次連接的管道構(gòu)成；冷卻水回路由冷卻塔10、冷卻水循環(huán)泵12、凝結(jié)器11、以及將它們連接的管道構(gòu)成，冷卻水循環(huán)泵12經(jīng)管道連于凝結(jié)器11內(nèi)換熱管入口和冷卻塔10底部出口之間，凝結(jié)器11內(nèi)換熱管出口與冷卻塔10上端布水管連接。