[发明专利]满液型中高温蓄热器及其在烟气余热回收中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是工业中高温烟气余热的利用设备，具体涉及的是一种满液型中高温蓄热器及其在烟气余热回收中的应用，属于能源技术领域。

背景技术

节约能源是我国节能减排基本国策的重要组成部分，是我国国民经济与社会可持续发展的一项长期战略任务。我国作为能源消费大国，其突出的问题之一就是能源利用率低、浪费严重。对工业烟气余热的合理利用能够提高能源利用效率、有效节约能源，例如用余热来预热炉料和助燃空气能够提高锅炉的燃烧效率，烟气余热也可用于生产中高温的热水以及蒸汽，用于日常生活和生产用热。但是利用烟气余热受到诸多因素制约，由于生产过程具有一定的周期性，导致了余热资源的间歇性，此外在一个使用周期内，烟气温度波动很大，又造成余热资源的波动性，这使得余热的回收利用变得困难。因此，为了更好地利用余热需要采用蓄热技术，以发挥节能降耗的作用。

蓄热方式一般可划分为显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三大类。潜热蓄热能够在蓄热材料体积相对较小的情况下，通过材料的相变来储存大量的能量，其在蓄热过程中，能够保证相对较小的温度变化，放热过程中传热工质具有相对稳定的温度，因而潜热蓄热具有更广阔的应用前景。在采用潜热蓄热技术时，首先需要考虑的是选择合适的蓄热材料，例如其相变温度应与使用温度相适应；高的导热率；无毒，不易燃、不易爆；原料丰富且价廉，其次还需要着重考虑采用高效、安全、价廉的蓄热器。

现有的各类蓄热器在结构和吸放热原理方面几乎相同:都是在蓄热材料内埋设传热管道，工质与蓄热材料间的换热以导热的方式进行。因而蓄热材料的导热性能对蓄热器的整体换热性能有着重要甚至决定性的影响，鉴于蓄热材料几乎都是低导热系数材料，因此需要采用各种技术强化蓄热材料与工质间的换热。在采取诸如添加高导热系数材料（如石墨等）、增大换热面积等措施后，虽然蓄热器换热性能有所提升，但结合成本、制造以及实际应用等因素综合考虑，其实整体性能并未显著提升。对于此类蓄热器，如何有效改善蓄热材料与工质间的换热依然是研究重点。

在现有的相关锅炉余热利用的文献中发现：中国授权专利公告号CN201973697U，专利名称：利用烟气余热产生低压蒸汽的系统。该发明在锅炉烟道中设置了多级受热面，其中空气预热器位于锅炉烟道的尾部，烟气余热蒸发器设于空气预热器之前。烟气余热回收利用装置包括相连的吸热段和放热段，吸热段加设于空气预热器之后，放热段置于空气预热器的进口风道中。该发明利用烟气高品位余热产生低压饱和蒸汽，同时利用烟气低品位余热补偿原锅炉系统空气预热器中减少的传热量，产生的低压蒸汽满足后续工艺需求，同时保证了烟气流经的设备免受酸露腐蚀。中国授权专利公告号CN202203970U，专利名称为：锅炉烟气余热二次节能利用装置。该专利在现有锅炉的基础上，在锅炉炉膛的排烟口部位设置有烟气余热二次节能利用装置，装置中设置有至少一组以上的热交换管路，其中一组的热交换管路连接在锅炉的进水管路上，另一组与锅炉外冷媒、热媒连接。该装置利用烟气余热把锅炉产生的冷凝水加热，重新输入锅炉系统，降低锅炉的燃煤量，并且同时把冷水加热后用于采暖供热、供给生活热水或者工艺热水。

在现有的相关锅炉余热利用中采用蓄热技术的文献中发现，中国授权专利公告号CN201954514U，专利名称：蓄热式余热锅炉。该发明在利用烟气余热产生蒸汽的锅炉烟道中设置了蓄热体。在烟道内部设有对流管束，对流管束通过循环管道与汽包连接，而蓄热体设置于烟气通道内部对流管束上端。由于增加了蓄热体，避免对流管束因烟气温度波动产生损坏，同时由于蓄热体的吸热作用，蓄热式热管蒸汽发生器的工作温度能够提高至1200℃，比普通热管换热器高300℃。与其相似的专利中，中国授权专利公告号CN201715910U，专利名称：一种蓄热式烟气余热回收装置。该专利提出一种蓄热式烟气余热回收装置，该装置由蓄热器和换热器两部分组成。蓄热器包括蓄热器筒体和布置于蓄热器筒体中间或内壁的至少一个蓄热体，蓄热器筒体的前端设有进烟口，后端出口直接与换热器连接；换热器的末端设置排烟口。蓄热体采用固体蓄热材料或相变蓄热材料(PCM材料)。这2个专利基本代表了目前锅炉余热利用中采用蓄热技术的主要特点，即蓄热材料内埋设烟气传热管道中，烟气与蓄热材料间的换热以导热的方式进行。然而上述装置的整体蓄热性能并不高。

发明内容