[发明专利]管道壳体由换热设备构成的高温流体运输管道、适用的换热设备以及换热方法

说明书

本发明公开了一种整合了换热设备的高温流体运输管道，可以在高温流体的运输过程中回收其中的热量。所述的换热设备包含一个密闭的换热容腔和安装在其中的受热流体盘管。换热方法是高温流体通过与之相接触的换热容腔的换热基板加热容腔内的辅助流体，升温后的辅助流体再将热量传导给受热流体盘管中的受热流体。作为一个示例，高温流体为燃烧后产生的烟气，烟气运输管道的上部替换成本发明的换热设备，辅助流体是空气等惰性气体，被高温烟气间接加热后的空气将热量传导给在受热流体盘管中流动的燃料和/或富氧气体(作为氧化剂/助燃剂)。

技术领域

本发明涉及高温流体热回收领域，特别是从玻璃熔炉的热烟气中回收热量用于加热燃料和/或富氧气体。

背景技术

保护环境，节约能源、土地和成本是现代工业发展关注的问题。冶金、玻璃熔融、化工生产等多种工艺流程都需要消耗大量的能量，同时又会产生蕴含有大量热能的产品或副产品。例如，燃烧过程中产生的烟气或水蒸汽，天然气重整反应产生的合成气和水蒸汽等，都属于蕴含有大量热能的高温流体。如果这些高温流体中的热能得不到回收，则会造成很大的能源以及生产效能的浪费。

以平板玻璃的生产为例，现有技术中，许多窑炉通过富氧燃烧进行工作，这意味着，燃烧不再发生在燃料和空气之间(空气燃烧)，而是发生在燃料和氧气浓度高于空气的富氧气体之间。用来自燃烧产物的废气--即烟气预热燃料和/或富氧气体使得能够回收烟气中含有的部分能量，并能提高这种燃烧的能量效率。富氧燃烧情况下，烟气中含有的能量占所耗能量的30％。

CN100575788C公开了一种间接式热交换器。在一热交换区域中，热烟气先加热装在密闭装置内的惰性气体，再由热的惰性气体进一步加热位于其中另一密闭装置内的燃烧气体。这一设计需在工厂现有的烟气管道外添加新的热交换区域，由于增加占用空间，加大投资成本而导致实际应用不广。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，通过对工厂中已有的水平布置的高温流体管道--例如烟气管道本身进行改造，从而将换热设备与管道整合为一体，实现了最大限度地回收热能，节约空间，节约成本投入的技术效果。

在一方面，本发明提供了一种高温流体运输管道，其壳体的至少一部分由换热设备构成。

所述的换热设备包含与所述高温流体相接触的换热基板和与外界环境相接触的绝热层，所述绝热层与换热基板之间通过两个端面和两个承重板相连接，所述换热基板、绝热层、端面和承重板围成一个密闭的换热容腔，所述换热容腔中安装有受热流体盘管。

可选地，换热设备的绝热层包含内壁与外壁，所述绝热层内壁至少包含一部分热反射板。所述绝热层内、外壁之间填充有绝热材料或保持真空。所述绝热层外壁上设置有受热流体入口与受热流体出口，受热流体入口与位于换热容腔内部的受热流体入口分配器和受热流体盘管的入口依次连通，受热流体出口与位于换热容腔内部的受热流体出口分配器和受热流体盘管的出口依次相连通。可选地，在受热流体出口管道和/或受热流体出口分配器上设置温度传感器。

绝热层外壁上还设置有辅助流体入口和辅助流体出口，二者分别与换热容腔相连通。在所述辅助流体出口设置气体成分分析仪，用以确保所述换热容腔中没有泄露的受热流体。

可选地，换热基板为一个拱形或多个波浪形。所述运输管道水平布置，运输管道壳体包含下半部的耐火层和上半部的换热设备，所述换热设备的承重板在重力的作用下压紧在耐火层上，所述承重板和耐火层之间采用密封用耐火材料密封。当换热基板为波浪形时，换热基板和承重板之间设置有支撑结构。所述密封用耐火材料包含陶瓷纤维、玻璃纤维、耐火泥中的一种或几种的组合。

可选地，换热基板、绝热层的内、外壁、热反射板、端面、承重板和受热流体盘管的材质包含不锈钢和/或铝。

可选地，沿运输管道的轴向布置有若干个换热设备，若干个换热设备的端面互相靠紧，端面之间采用密封用耐火材料密封。