[發(fā)明專利]一種余熱利用換熱器及其多級蓄熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410188044.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103925823A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 程林;杜文靜
• 申請（專利權）人: 山東省能源與環(huán)境研究院
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種高效水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器及其系統(tǒng)，屬于F28d的換熱器領域。

背景技術

水泥行業(yè)是一個高耗能、高污染的行業(yè)。我國2012年度水泥行業(yè)的總能耗為2.7億噸標準煤，占我國2012年原煤總產量的8%。新型干法是一種先進的水泥生產工藝。水泥的熟料經由干法燒成，減少了脫水環(huán)節(jié)，從而大幅度地降低能耗，因此先進的新型干法水泥生產比濕法生產節(jié)能50%-60%，但是仍然存在廣闊的節(jié)能空間。2010年，為進一步提高水泥企業(yè)能源利用效率，降低水泥企業(yè)成本，工信部發(fā)布了《新型干法水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術推廣實施方案》，推廣應用水泥生產線余熱發(fā)電技術。余熱發(fā)電技術就是將窯頭、窯尾排放的廢氣余熱轉化為電能。水泥企業(yè)充分利用余熱發(fā)電，既可以最大限度滿足企業(yè)用電需求，又可以降低水泥生產成本，提高經濟效益，還可以減輕熱污染和環(huán)境污染，是世界水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。我國作為世界最大的水泥生產和消費大國，充分利用水泥回轉窯余熱發(fā)電勢在必行。

但是水泥行業(yè)的余熱存在含塵濃度高，品質差，間歇性，多樣性等特點，這使得余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率較低。針對水泥行業(yè)余熱具有間隙性和多樣性的特征，本專利提出了一種新型的多級蓄熱系統(tǒng)，旨在提高發(fā)電系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

將蓄熱材料用于多種行業(yè)的余熱利用過程中，將不連續(xù)蒸汽變?yōu)檫B續(xù)蒸汽，有利于提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。例如，在國內現(xiàn)有銅冶煉工藝中，熔煉轉爐產生大量富裕蒸汽，但因負荷波動大，大部直接對空排放，造成大量能源浪費，通過增設蒸汽蓄熱器，可使其變?yōu)槠啓C穩(wěn)定補汽源，充分利用銅冶煉工藝余熱，實現(xiàn)能源的梯級利用。現(xiàn)有余熱利用行業(yè)中的蓄熱器，主要包括各種類型的管殼式熱交換器，例如光管、針翅管、肋片管、熱管等。但是存在的問題是，單一蓄熱材料難以適應不穩(wěn)定的余熱資源。當煙氣的溫度波動較大并且表現(xiàn)出間歇性時，蓄熱系統(tǒng)的蓄熱能力差，收益不明顯。因此，針對水泥過程余熱基本特征進行多級蓄熱系統(tǒng)的開發(fā)是有必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有水泥行業(yè)余熱利用的蓄熱設備中存在的問題，提出了一種新型的蓄熱式換熱器以及多級余熱利用系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中；第二管束在垂直于煙氣的流動方向上為并聯(lián)結構，沿著煙氣流動的方向上，第二管束的管徑不斷的減少。

一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中，所述第一管束和第二管束為多排結構，兩排第一管束之間設置一排第二管束，兩排第二管束之間設置一排第一管束，第一管束和第二管束之間構成90°設置，同一排第一管束中的相鄰兩個管子的圓心之間的距離為L2，所述L2與第一管束外徑D1之間的關系滿足：1.5<L2/D1<2.7。

一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括第一管束和第二管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述第一管束和第二管束設置在殼體內，所述第一管束用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，第二管束用于流通低溫介質，第一管束和第二管束交叉設置；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一管束，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過第二管束，然后從低溫介質出口排出；蓄熱材料置于第一管束和第二管束外的空間中；沿著煙氣的流動方向上設置多個隔板，將第一管束分為多個獨立的通道；所述在中間空間隔板的距離要大于位于殼體兩側隔板與殼體的距離。

一種多級蓄熱系統(tǒng)，所述多級蓄熱系統(tǒng)包括多級蓄熱式換熱器，所述蓄熱換熱器通過連接段連接。