[實用新型]一種直流式換熱裝置

有效

• 申請號: 201320437613.2
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN203464222U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 張衍國;李清海;蒙愛紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F22B1/00
• 分類號: F22B1/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型涉及一種獲取過熱蒸汽的裝置，特別為一種從高溫高壓氣體中獲取過熱蒸汽的強制循環的直流換熱裝置，本裝置可用于太陽能光熱發電、冶金以及化工等能源領域。

背景技術

隨著世界能源緊缺，石油、煤炭、天然氣等不可再生能源面臨枯寂，人們越來越重視能源的節約利用。但是現在很多冶金、化工、石化等很多行業都會有廢熱產生，這無疑造成了巨大的能源浪費，如何將這些余熱進行回收，并有效利用，是人們研究的熱點。余熱是在一定經濟技術條件下，在能源利用設備中沒有被利用的能源，是一種多余或者廢棄的能源。余熱包括高溫廢氣余熱、冷卻介質余熱、廢汽廢水余熱、高溫產品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據調查，各行業的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。節能降耗是冶金,化工企業長期的戰略任務。充分回收和利用這些余熱，是企業現代化程度的標志之一。這些高溫廢氣余熱，熱量高，產量巨大，浪費嚴重，如何將這些能源高效的利用起來一直是人們關注的熱點，現有常規的廢氣余熱利用裝置如換熱器，但對于一些高溫高壓的余熱氣體，現有大部分的換熱裝置的氣側殼體都無法耐受壓力，所以需要將這些高壓氣體先降壓再利用，這樣就增加了工序，同時由于壓力降低氣體體積膨脹，也勢必造成效率偏低，且成本偏高。此外，在太陽能利用行業，尤其是太陽能光熱發電，也面臨著如何從太陽能中有效獲取熱量產生過熱蒸汽的問題。由于受到晝夜、天氣等因素的影響，太陽能供應具有間歇性、不穩定性等特點。太陽輻射本身有很多的不可控性，直接用于加熱水，由于水從液體轉變成蒸汽體積變化巨大，且熱源穩定性差，造成水溫波動，時有蒸發和冷凝發生。水和蒸汽的物理性質的復雜性造成太陽能收集裝置的管路復雜，控制系統也復雜，穩定性、可操作性差。通過一種中間介質（氣體），則會改善這個問題。太陽能取熱，乃至取熱后加熱氣體都是相對成熟的工藝，如能提供一種高效的換熱裝置，從太陽能加熱的高溫高壓氣體中獲取過熱蒸汽，無疑將為太陽能光熱利用提供一條新的途徑。

實用新型內容

本實用新型的目的，就是為了解決現有技術的缺陷，提供一種耐高溫高壓的特殊換熱裝置，能夠有效的從高溫高壓氣體中獲取過熱蒸汽。

本實用新型的目的可通過以下技術解決方案實現：

一種強制循環的直流式換熱裝置，包括倒U形爐體，在倒U形爐體內部沿熱介質的流向依次設有二級過熱器、一級過熱器、一級蒸發段和水預熱器。所述的二級過熱器設置在熱介質的進口段，水預熱器設置在熱介質的出口段。除氧器、汽水分離器和減溫器設置在倒U形爐體的外部。所述的減溫器分別與一級過熱器和二級過熱器相連；除氧器分別與連接水預熱器和一級蒸發段相連；汽水分離器分別與一級蒸發段和一級過熱器連接。

上述技術方案中，二級過熱器、一級過熱器和一級蒸發段采用盤旋管束結構，盤旋管束在倒U形爐體內靠近壁面布置。

第二種技術方案是：一種直流式換熱裝置，包括倒U形爐體，在倒U形爐體內部設有二級過熱器、一級過熱器、二級蒸發段、一級蒸發段和水預熱器。水預熱器設置在熱介質的出口段；在倒U形爐體的外部設置除氧器、汽水分離器和減溫器。所述的減溫器通過管路分別與一級過熱器和二級過熱器相連；除氧器通過管路分別與水預熱器和一級蒸發段相連；汽水分離器通過管路分別與二級蒸發段和一級過熱器連接；二級蒸發段的進口與一級蒸發器的出口相連。

上述技術方案中，二級蒸發段可以有兩種布置方式。一種是，二級蒸發段布置在一級過熱器和一級蒸發段之間，即倒U形爐體內部沿熱介質的流向依次布置二級過熱器、一級過熱器、二級蒸發段、一級蒸發段和水預熱器，二級過熱器設置在熱介質的進口段。另一種是，二級蒸發段設置在熱介質的進口段，倒U形爐體內部沿熱介質的流向依次布置二級蒸發段、二級過熱器、一級過熱器、一級蒸發段和水預熱器。

上述技術方案中，所述二級過熱器、一級過熱器、二級蒸發段和一級蒸發段采用盤旋管束結構，盤旋管束在倒U形爐體靠近壁面布置。

第三種技術方案是，一種直流式換熱裝置，包括水平或臥式布置的爐體，在爐體內部沿熱介質的流向依次設有二級過熱器、一級過熱器、一級蒸發段和水預熱器。所述的二級過熱器設置在熱介質的進口段，水預熱器設置在熱介質的出口段；在爐體的外部設置除氧器、汽水分離器和減溫器。所述的減溫器分別與一級過熱器和二級過熱器相連，除氧器分別與連接水預熱器和一級蒸發段相連；所述的汽水分離器分別與一級蒸發段和一級過熱器連接。所述二級過熱器、一級過熱器和一級蒸發段采用沿爐體內壁面布置的盤旋管束結構，所述盤旋管束結構由至少一組盤旋管組成。