[发明专利]一种连续蓄热式烟气余热回收装置

说明书

技术领域：

本发明属于工业炉窑节能领域，涉及高温工业炉窑中的余热回收技术和装置，尤其涉及一种可以连续蓄热式回收烟气余热的技术和装置。

技术背景：

工业炉窑中烟气余热占总热量的很大一部分，节能降耗的关键就是回收并利用好烟气余热。目前，工业炉窑采用的烟气余热回收技术主要包括换热器和蓄热室。然而，这两种技术都存在着不足，制约了其应用和发展。

对换热器而言，其不足主要有：(1)换热器对材质的耐温及抗蚀能力要求高(比如一般由耐热钢做成)，高温段易损坏；(2)空气(煤气)预热温度低，难以充分回收烟气余热；(3)比表面积小，设备庞大，造价高。

为了克服换热器材质要求高，以及换热比表面积小的问题，近年来发展了蓄热回收技术，蓄热回收技术采用热容较大的蓄热体小球或蜂窝体作为热载体，较好地解决了换热器对材质要求高，以及比表面积小的问题，而且能实现低温排烟(接近于露点温度)，得到很好地推广和应用。但是，蓄热室技术在应用中还存在以下问题：(1)周期性不连续工作：烟气放热和空气(煤气)吸热过程周期性切换，造成炉膛压力、温度等波动变化；(2)换向时的容积效应(换向时蓄热室及管道中的煤气及预热空气将随烟气排走)造成燃料和能量的极大浪费；(3)蓄热体在急冷急热的环境中工作，使用寿命短；(4)系统复杂、造价及维护成本高、动力消耗大，换向系统易磨损，且寿命短。

因此，为真正实现极限余热回收，烟气余热回收技术发展的必然趋势是周期性蓄热向连续蓄热的方向发展，开发设计出一种新型高效的连续蓄热式烟气余热回收技术和装置意义重大。

发明内容

本发明目的是为了解决蓄热室技术周期性不连续工作、烟气放热和空气(煤气)吸热过程周期性切换，造成炉膛压力、温度等波动变化，换向时的容积效应造成燃料和能量的浪费，蓄热体在急冷急热的环境中工作使用寿命短，系统复杂、造价及维护成本高、动力消耗大，换向系统易磨损，且寿命短的问题。

一种连续蓄热式烟气余热回收装置的蓄热体，其特征在于：蓄热体由高耐热高导热材料(如碳化硅、氮化硅等)制成，蓄热体中的气体通道被隔成互相独立的多层空间，烟气和空气(煤气)通道分层交错布置(即在高度方向上，一层烟气通道接一层空气(煤气)通道，交错布置的三明治结构)。气流通道是在高导热率材料上开辟的蜂窝式空道，截面可为圆形、正方形、椭圆、六边形或长方形等。工作时，烟气由烟道或烟气总管均匀分配到各个烟气孔道中，经过蓄热体进行放热；空气(煤气)则由空气(煤气)总管连接一个风箱，通过风箱均匀分配到各层的空气(煤气)孔道，进行预热。烟气通道和空气(煤气)通道在蓄热体上整体成型，密封较好，空气(煤气)和烟气不会窜风。根据具体工艺要求，空气(煤气)和烟气的流动方式可以采用逆流、垂直叉流或者错逆流，以此来强化换热，真正实现连续热回收。

特点

1.在由高耐热高导热材料做成的蓄热体上开辟三明治结构的空气(煤气)和烟气通道，导热性能比换热器好得多，但对材质的要求没有换热器要求高；

2.每层通道做成蜂窝式孔道，换热比表面积比换热器大得多；

3.可以连续进行余热回收，克服了蓄热室周期性换向的缺点；

4.蜂窝体孔径的当量直径，空气(煤气)侧为3～30mm，烟气侧为5～50mm；

5.空气(煤气)和烟气的流动方式可以采用逆流、垂直叉流或者错逆流；

6.当烟气量较大，需要较大换热面积时，回收装置能根据需要由2～150个相同规格的烟气和空气(煤气)通道模块组合成一个能满足要求的大型余热回收装置。

工作原理

本余热回收装置由高耐热高导热材料做成，装置里的气体通道被隔成相互独立的多层空间，烟气和空气(煤气)通道分层交错布置(即在高度方向上，一层烟气通道接一层空气(煤气)通道，交错布置的三明治结构)。每层气流通道都是由高导热率材料做成的蜂窝式孔道。其热交换的原理是：高温烟气的热量通过对流及辐射换热传递给高导热高耐热材料。由于高导热材料的热阻很小，热量很快就能传导至空气(煤气)通道一侧，然后，冷空气(煤气)通过对流换热吸收高导热材料传递过来的热量，完成烟气与空气(煤气)间的热量传递。热传递过程连续进行，高温烟气不断放出热量预热空气，完成高温烟气余热的回收。空气(煤气)和烟气的流动方式可以采用逆流、垂直叉流或者错逆流等不同方式。