[發明專利]一種單管束分體式固體蓄熱換熱器

有效

• 申請號: 201410188962.4
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103925824A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 程林;杜文靜
• 申請（專利權）人: 山東省能源與環境研究院
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00;F28F21/04;F28D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高效水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，屬于F28d的換熱器領域。?

?

背景技術

隨著我國經濟快速發展，能源消耗日益增加，城市大氣質量日益惡化的問題也越發突出，節約能源和減少環境有害物排放的問題迫在眉睫。在常見的熱能動力領域中，能耗高、污染嚴重的主要原因之一是煙氣的排煙溫度過高，即浪費了大量能源，又造成了環境污染。水泥行業是一個高耗能、高污染的行業。水泥行業余熱發電系統可對尾氣余熱進行回收再利用，實現節能減排的目的。但是相關余熱具有間歇性，品質差等特點，使得發電系統的效率低，這些問題亟待解決。

應用蓄熱材料可以使各個行業生產過程中不連續蒸汽變為連續蒸汽，有利于提高余熱發電系統的效率。例如，在國內現有銅冶煉工藝中，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，通過增設蓄熱器，可使其變為汽輪機穩定補汽源，充分利用了銅冶煉工藝余熱，實現了能源的梯級利用。現有余熱利用行業中的蓄熱器，主要包括各種類型的管殼式換熱器，例如，噴淋式、光管、針翅管、肋片管、熱管等，也可以利用板式換熱器實現蓄熱和放熱過程。但是存在的問題是，蓄熱和放熱系統結構復雜，蓄熱和放熱用換熱器體積大，成本高等，因此針對蓄熱過程用換熱設備的改進是有必要的。

本發明針對現有水泥行業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。

發明內容

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括低溫工質管束、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，所述換熱器殼體內設置多塊蓄熱材料，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述多塊蓄熱材料堆疊在一起，每塊蓄熱材料中設置第一孔和第二孔，第一孔和第二孔交叉設置且互不相通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述多塊蓄熱材料的第一孔形成連通的通道，所述第一孔所形成的通道用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫工質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫工質從低溫工質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫工質出口排出。

所述每一塊蓄熱材料為立方體結構，在每塊蓄熱材料中設置兩排第一孔和一排第二孔，第二孔位于兩排第一孔的中間，每排第一管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行，每排第二管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行；兩排第一孔的中心線與中間第二孔的中心線的距離相同，第一孔和第二孔之間構成90°設置，其中第一孔的直徑為D1，第二孔的直徑為D2，第一孔的中心線和第二孔的中心線之間的距離為L2，第一孔的中心線所在的平面距離最近的蓄熱材料的面的距離為L1，則D1、D2和L1，L2滿足如下公式：

L1/L2=a*ln(D2/D1)+b，

D2>D1,L2>L1,

其中ln?是對數函數，a，b為參數，其中1.28<=a<=1.45,0.37<=b<=0.43;

25mm<=D1<=60mm,?25mm<=D2<=60mm,

L,D1,D2的單位為mm。

優選a=1.34，b=0.41。

所述換熱器為立式結構，第一孔為豎直方向，低溫工質管束為水平方向，在豎直方向上設置多個隔板，將第一孔分為多個獨立的通道。

在上下方向上所述相鄰的低溫工質管束之間設置彎管結構，從而使低溫工質管束在上下方向上構成蛇形管結構。

沿著煙氣流動的方向，所述的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸降低。

沿著煙氣流動的方向，所述的第一孔的中心線和第二孔的中心線之間的距離為逐漸減小。

在低溫工質管束的入口上設置調節閥，用于調節進入低溫工質管束的介質的流量，在高溫煙氣出口位置上設置溫度傳感器，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入低溫工質管束的介質的流量。

如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥的開度，其中第二溫度大于第一溫度。