[发明专利]一种固体材料蓄热式换热器以及闪蒸系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，属于F28d的换热器领域。 

 

背景技术

水泥行业是一个高耗能、高污染的行业。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。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。

蒸汽／热水闪蒸复合发电技术是一种能最大限度地利用中、低温余热的纯余热利用型发电技术。该技术主要以200℃-500℃的低温废气作为热源，通过余热锅炉生产出过热蒸汽和一定量的饱和水，将常规发电系统无法利用的部分低品位低温热能，通过闪蒸系统生产出饱和蒸汽，与过热蒸汽一起进入多参数汽轮机作功发电，从而增加余热发电功率。

但是在蒸汽闪蒸复合发电系统中仍然存在蒸汽闪蒸量较小、品质较低的问题，这使得余热发电系统效率的提高并不显著。针对这个现实问题，本专利提出了一种新型的具有中间蓄热的多级蒸汽闪蒸系统，旨在提高发电系统的效率，实现节能减排的目的。

发明内容

本发明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及其闪蒸系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括蓄热材料、低温工质管束、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，所述蓄热材料设置在壳体内，所述低温介质管束设置在壳体内，所述蓄热材料为固体蓄热材料，所述蓄热材料中设置多个贯通蓄热材料的第一孔和多个第二孔，第一孔和第二孔交叉设置切互相不连通，所述低温工质管束穿过第二孔，所述低温工质管束的外径等于第二孔的直径，所述第一孔用于流通水泥生产过程所产生的烟气，低温工质管束用于流通低温介质；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一孔，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过低温工质管束，然后从低温介质出口排出；低温工质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，低温工质管束的管径不断的减少。

一种水泥生产过程余热利用的蓄热式换热器，所述换热器包括蓄热材料、低温工质管束、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，所述蓄热材料设置在壳体内，所述低温介质管束设置在壳体内，所述蓄热材料为固体蓄热材料，所述蓄热材料中设置多个贯通蓄热材料的第一孔和多个第二孔，第一孔和第二孔交叉设置切互相不连通，所述低温工质管束穿过第二孔，所述低温工质管束的外径等于第二孔的直径，所述第一孔用于流通水泥生产过程所产生的烟气，低温工质管束用于流通低温介质；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一孔，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过低温工质管束，然后从低温介质出口排出；所述第一孔和第二孔为多排结构，两排第一孔之间设置一排第二孔，两排第二孔之间设置一排第一孔，第一孔和第二孔之间构成90°设置，同一排第一孔中的相邻两个孔的圆心之间的距离为L2，所述L2与第一孔直径D1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，所所述换热器包括蓄热材料、低温工质管束、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，所述蓄热材料设置在壳体内，所述低温介质管束设置在壳体内，所述蓄热材料为固体蓄热材料，所述蓄热材料中设置多个贯通蓄热材料的第一孔和多个第二孔，第一孔和第二孔交叉设置切互相不连通，所述低温工质管束穿过第二孔，所述低温工质管束的外径等于第二孔的直径，所述第一孔用于流通水泥生产过程所产生的烟气，低温工质管束用于流通低温介质；所述烟气从高温烟气入口进入，经过第一孔，然后从高温烟气出口排出，低温介质从低温介质入口进入，经过低温工质管束，然后从低温介质出口排出；沿着烟气的流动方向上设置多个隔板，将第一孔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。