一种余热利用换热器及其多级蓄热系统技术方案

本发明专利技术提供了一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束，蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中，沿着烟气流动的方向上，第二管束的管径不断的减少。本发明专利技术充分利用水泥生产中的余热，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束，蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中，沿着烟气流动的方向上，第二管束的管径不断的减少。本专利技术充分利用水泥生产中的余热，使其达到换热效率最大化，以节约能源，达到环保节能的目的。【专利说明】一种余热利用换热器及其多级蓄热系统
本专利技术涉及一种高效水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器及其系统，属于F28d的换热器领域。
技术介绍
水泥行业是一个高耗能、高污染的行业。我国2012年度水泥行业的总能耗为2.7亿吨标准煤，占我国2012年原煤总产量的8%。新型干法是一种先进的水泥生产工艺。水泥的熟料经由干法烧成，减少了脱水环节，从而大幅度地降低能耗，因此先进的新型干法水泥生产比湿法生产节能50%-60%，但是仍然存在广阔的节能空间。2010年，为进一步提高水泥企业能源利用效率，降低水泥企业成本，工信部发布了《新型干法水泥窑纯低温余热发电技术推广实施方案》，推广应用水泥生产线余热发电技术。余热发电技术就是将窑头、窑尾排放的废气余热转化为电能。水泥企业充分利用余热发电，既可以最大限度满足企业用电需求，又可以降低水泥生产成本，提高经济效益，还可以减轻热污染和环境污染，是世界水泥工业发展的趋势。我国作为世界最大的水泥生产和消费大国，充分利用水泥回转窑余热发电势在必行。但是水泥行业的余热存在含尘浓度高，品质差，间歇性，多样性等特点，这使得余热发电系统的效率较低。针对水泥行业余热具有间隙性和多样性的特征，本专利提出了一种新型的多级畜热系统，旨在提闻发电系统的效率，实现节能减排的目的。将蓄热材料用于多种行业的余热利用过程中，将不连续蒸汽变为连续蒸汽，有利于提高余热发电系统的效率。例如，在国内现有铜冶炼工艺中，熔炼转炉产生大量富裕蒸汽，但因负荷波动大，大部直接对空排放，造成大量能源浪费，通过增设蒸汽蓄热器，可使其变为汽轮机稳定补汽源，充分利用铜冶炼工艺余热，实现能源的梯级利用。现有余热利用行业中的蓄热器，主要包括各种类型的管壳式热交换器，例如光管、针翅管、肋片管、热管等。但是存在的问题是，单一蓄热材料难以适应不稳定的余热资源。当烟气的温度波动较大并且表现出间歇性时，蓄热系统的蓄热能力差，收益不明显。因此，针对水泥过程余热基本特征进行多级蓄热系统的开发是有必要的。
技术实现思路
本专利技术针对现有水泥行业余热利用的蓄热设备中存在的问题，提出了一种新型的蓄热式换热器以及多级余热利用系统。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束、高温烟气进口、高温烟气出口、低温工质入口、低温工质出口和壳体，所述第一管束和第二管束设置在壳体内，所述第一管束用于流通水泥生产过程所产生的烟气，第二管束用于流通低温介质，第一管束和第二管束交叉设置；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一管束，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过第二管束，然后从低温介质出口排出；蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中；第二管束在垂直于烟气的流动方向上为并联结构，沿着烟气流动的方向上，第二管束的管径不断的减少。—种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束、高温烟气进口、高温烟气出口、低温工质入口、低温工质出口和壳体，所述第一管束和第二管束设置在壳体内，所述第一管束用于流通水泥生产过程所产生的烟气，第二管束用于流通低温介质，第一管束和第二管束交叉设置；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一管束，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过第二管束，然后从低温介质出口排出；蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中，所述第一管束和第二管束为多排结构，两排第一管束之间设置一排第二管束，两排第二管束之间设置一排第一管束，第一管束和第二管束之间构成90°设置，同一排第一管束中的相邻两个管子的圆心之间的距离为L2，所述L2与第一管束外径Dl之间的关系满足:1.5<L2/D1<2.7。一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束、高温烟气进口、高温烟气出口、低温工质入口、低温工质出口和壳体，所述第一管束和第二管束设置在壳体内，所述第一管束用于流通水泥生产过程所产生的烟气，第二管束用于流通低温介质，第一管束和第二管束交叉设置；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一管束，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过第二管束，然后从低温介质出口排出；蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中；沿着烟气的流动方向上设置多个隔板，将第一管束分为多个独立的通道；所述在中间空间隔板的距离要大于位于壳体两侧隔板与壳体的距离。一种多级蓄热系统，所述多级蓄热系统包括多级蓄热式换热器，所述蓄热换热器通过连接段连接。各级蓄热换热器中的蓄热材料的蓄热能力不同，沿着烟气的流动方向，各级蓄热换热器中的蓄热材料的蓄热能力逐渐下降。 各级蓄热换热器的低温工质管束是互相独立的，在每一级工质换热管束的入口上设置调节阀，用于调节进入每一级工质换热管束的介质的流量，同时，在蓄热系统的高温烟气出口位置上设置温度传感器，用于测量换热器出口的烟气的温度；调节阀、温度传感器与中央控制器进行数据连接，中央控制根据温度传感器测量的温度的大小，自动调节每一级蓄热换热器的进入工质管束的介质的流量。如果测量的温度低于第一温度，则中央控制器自动减少每一级调节阀中的至少一个的开度，如果测量的温度高于第二温度，则中央控制器自动增加每一级调节阀中的至少一个的开度，其中第二温度大于第一温度。各级蓄热换热器的低温工质管束是串联结构的，在工质换热管束的入口上设置调节阀，用于调节进入工质换热管束的介质的流量，同时，在蓄热系统的高温烟气出口位置上设置温度传感器，用于测量换热器出口的烟气的温度；调节阀、温度传感器与中央控制器进行数据连接，中央控制根据温度传感器测量的温度的大小，自动调节进入工质管束的介质的流量。如果测量的温度低于第一温度，则中央控制器自动减少调节阀的开度，如果测量的温度高于第二温度，则中央控制器自动增加调节阀中的开度，其中第二温度大于第一温度。在每一级连接段上设置调节阀，用于调节进入下一级蓄热换热器的烟气流量，同时在蓄热换热器和调节阀之间设置旁通管，旁通管上设置旁通管调节阀，用于调节进入旁通管的烟气流量，所述旁通管连接到下一级连接段的调节阀与蓄热换热器之间的管路上，或者直接连接到烟气出口的管道上，最后一级的旁通管直接连接到烟气出口的管道上；每一级连接段上的调节阀、旁通管上的调节阀分别与中央控制器进行数据连接，同时在每一级的蓄热换热器的烟气出口的位置设置温度传感器，根据温度传感器测量的烟气的温度，自动调节每一级连接段上的调节阀、旁通管上的调节阀的开度。与现有相比较，本专利技术蓄热式换热器具有如下的优点: I)提供了一种新的蓄热换热器，当高温烟气间歇性停止时，盐基材料与蛇形换热管束内的低温工质进行放热反应。本专利技术的蓄热式换热器能够实现水泥生产过程余热的存储和利用，提高了能源的利用率和发电系统的稳定性。本专利技术针对常规的蓄热用管壳式换热器进行改进，提高了蓄热系统的能力。2)本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括第一管束和第二管束、高温烟气进口、高温烟气出口、低温工质入口、低温工质出口和壳体，所述第一管束和第二管束设置在壳体内，所述第一管束用于流通水泥生产过程所产生的烟气，第二管束用于流通低温介质，第一管束和第二管束交叉设置；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一管束，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过第二管束，然后从低温介质出口排出；蓄热材料置于第一管束和第二管束外的空间中；第二管束在垂直于烟气的流动方向上为并联结构，沿着烟气流动的方向上，第二管束的管径不断的减少。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，杜文静，
申请(专利权)人：山东省能源与环境研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37