一種固體材料蓄熱式換熱器以及閃蒸系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料，蓄熱材料上第一孔和第二孔，第一孔和第二孔為多排結構，兩排第一孔之間設置一排第二孔，兩排第二孔之間設置一排第一孔，第一孔和第二孔之間構成90°設置，同一排第一孔中的相鄰兩個孔的圓心之間的距離為L2，所述L2與第一孔直徑D1之間的關系滿足：1.5＜L2/D1＜2.7。本發明充分利用水泥生產中的余熱，使其達到換熱效率最大化，以節約能源，達到環保節能的目的。
【專利說明】一種固體材料蓄熱式換熱器以及閃蒸系統【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高效水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，屬于F28d的換熱器領域。
[0002]
【背景技術】
[0003]水泥行業是一個高耗能、高污染的行業。新型干法是一種先進的水泥生產工藝。水泥的熟料經由干法燒成，減少了脫水環節，從而大幅度地降低能耗，因此先進的新型干法水泥生產比濕法生產節能50%-60%，但是仍然存在廣闊的節能空間。為進一步提高水泥企業能源利用效率，降低水泥企業成本，工信部發布了《新型干法水泥窯純低溫余熱發電技術推廣實施方案》，推廣應用水泥生產線余熱發電技術。余熱發電技術就是將窯頭、窯尾排放的廢氣余熱轉化為電能。水泥企業充分利用余熱發電，既可以最大限度滿足企業用電需求，又可以降低水泥生產成本，提高經濟效益，還可以減輕熱污染和環境污染，是世界水泥工業發展的趨勢。我國作為世界最大的水泥生產和消費大國，充分利用水泥回轉窯余熱發電勢在必行。
[0004]蒸汽/熱水閃蒸復合發電技術是一種能最大限度地利用中、低溫余熱的純余熱利用型發電技術。該技術主要以200°C -500°C的低溫廢氣作為熱源，通過余熱鍋爐生產出過熱蒸汽和一定量的飽和水，將常規發電系統無法利用的部分低品位低溫熱能，通過閃蒸系統生產出飽和蒸汽，與過熱蒸汽一起進入多參數汽輪機作功發電，從而增加余熱發電功率。
[0005]但是在蒸汽閃蒸 復合發電系統中仍然存在蒸汽閃蒸量較小、品質較低的問題，這使得余熱發電系統效率的提高并不顯著。針對這個現實問題，本專利提出了一種新型的具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統，旨在提高發電系統的效率，實現節能減排的目的。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有水泥行業余熱利用的蓄熱設備中存在的問題，提出了一種新型的蓄熱式換熱器及其閃蒸系統。
[0007]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；低溫工質管束在垂直于煙氣的流動方向上為并聯結構，沿著煙氣流動的方向上，低溫工質管束的管徑不斷的減少。[0008]一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；所述第一孔和第二孔為多排結構，兩排第一孔之間設置一排第二孔，兩排第二孔之間設置一排第一孔，第一孔和第二孔之間構成90°設置，同一排第一孔中的相鄰兩個孔的圓心之間的距離為L2，所述L2與第一孔直徑Dl之間的關系滿足:1.5<L2/D1<2.7。
[0009]一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；沿著煙氣的流動方向上設置多個隔板，將第一孔分為多個獨立的通道；所述在中間空間隔板的距離要大于位于殼體兩側隔板與殼體的距離。
[0010]一種具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統，所述具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統包括蓄熱換熱器和閃蒸器，所述閃蒸器和蓄熱換熱器交替設置，煙氣依次通過蓄熱換熱器和閃蒸器。
[0011]所述閃蒸器為三級，蓄熱換熱器為兩級，所述閃蒸器和蓄熱器之間通過管路和閥門進行連接，來自余熱發電系統的高溫水自閃蒸器熱水入口進入一級閃蒸器，擴容閃蒸后產生一定壓力下的飽和蒸汽自閃蒸器蒸汽出口并入到余熱發電系統；閃蒸器內溫度降低的熱水自閃蒸器熱水出口排出；一級閃蒸器出口的熱水進入一級蓄熱器吸熱升溫，為第二次閃蒸存儲熱量；一級蓄熱器出口熱水進入第二級閃蒸器；在二級閃蒸器中高溫水繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，繼續并入余熱發電系統；二級閃蒸器中排出的熱水進入二級蓄熱器，吸熱升溫，為第三次閃蒸儲蓄熱量；自二級蓄熱器排出的高溫水進入三級閃蒸器，繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，該蒸汽繼續并入余熱發電系統，為汽輪機補汽。
[0012]通過設置中間管道將多級蓄熱換熱器中的煙氣管道串聯在一起，煙氣從一級蓄熱換熱器中進行換熱后，在進入下一級蓄熱換熱器進行換熱。此種情況下，沿著煙氣的流動方向，各級蓄熱換熱器中的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸下降。
[0013]在第一級閃蒸器的熱水入口上設置調節閥，用于調節進入參與換熱的熱水的流量，同時，在高溫煙氣出口位置上設置溫度傳感器，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入第一級閃蒸器的水的流量。[0014]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥中的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0015]與現有相比較，本發明蓄熱式換熱器具有如下的優點:
I)因為是固體蓄熱材料，所以煙氣直接可以通過蓄熱材料中的第一孔與低溫介質進行換熱，不需要在換熱器中再設置煙氣管道，避免了管子的腐蝕，省了管子。
[0016]2)提供了一種新的蓄熱換熱器，當高溫煙氣間歇性停止時，鹽基材料與蛇形換熱管束內的低溫工質進行放熱反應。本發明的蓄熱式換熱器能夠實現水泥生產過程余熱的存儲和利用，提高了能源的利用率和發電系統的穩定性。本發明針對常規的蓄熱用管殼式換熱器進行改進，提聞了畜熱系統的能力。
[0017]3)本發明具備了常規蓄熱系統中的熱罐和冷罐的功能，能夠同時實現蓄熱材料的吸熱和放熱功能，優化了蓄熱系統的結構，減少了初期投資和運行成本。
[0018]4)本發明用蓄熱式換熱器結構簡單，易于制造，成本降低。
[0019]5)還能實現在蓄熱的同時放熱，極大優化了預熱的利用。
[0020]6)通過多次試驗，優化了換熱器的最佳結構，實現換熱器同時滿足蓄熱能力以及成本的需要。
[0021]7)通過設置隔板，使得整體蓄熱均勻，同時強化對流。
[0022]8)通過自動控制，避免低溫腐蝕，同時達到最大的余熱利用效果。
[0023]9)通過蓄熱材料的厚度或蓄熱能力的變化設置，在滿足蓄熱需求的情況下節省了成本。
[0024]10)提供了一種新的蓄熱材料，滿足水泥生產中的余熱利用的需求。
[0025]11)提供了一種新的閃蒸系統，滿足水泥生產中的余熱利用的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明的蓄熱式換熱器中吸熱結構的示意圖；
圖2是本發明的蓄熱式換熱器中放熱結構的示意圖；
圖3是本發明的蓄熱式換熱器的俯視示意圖；
圖4是圖3的蓄熱式換熱器的左上角局部放大圖；
圖5是本發明的蓄熱式換熱器中放熱結構的另一個示意圖；
圖6是本發明的閃蒸系統示意圖；
圖7是本發明的閃蒸器的示意圖。
[0027]附圖標記
1、高溫煙氣出口，2、換熱器殼體，3、第一孔，4、豎向隔板，5、高溫煙氣進口，6、豎向隔板，7、豎向隔板，8、工質出口，9、低溫工質管束，10、工質入口，11、進口管，12、進口聯箱，13、調節閥，14 一級閃蒸器，15—級蓄熱換熱器，16 二級閃蒸器，17 二級蓄熱換熱器，18三級閃蒸器，19支架，20熱水入口，21蒸汽出口，22熱水出口。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。[0029]如圖1所示，一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束9、高溫煙氣進口 5、高溫煙氣出口 1、低溫工質入口 10、低溫工質出口 8和殼體2，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫工質管束9設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料；所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔3和多個第二孔，第一孔3和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束9穿過第二孔，所述低溫工質管束9的外徑等于第二孔的直徑；所述第一孔3用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束9用于流通低溫介質，所述煙氣從高溫煙氣入口 5進入，經過第一孔3，然后從高溫煙氣出口 I排出，低溫介質從低溫介質入口 8進入，經過低溫工質管束9，然后從低溫介質出口10排出。
[0030]煙氣經過第一管束的時候，蓄熱材料吸收煙氣中的熱量，然后蓄熱介質將吸收的熱量傳遞給低溫工質管束的低溫介質，從而完成換熱過程。
[0031]所述的蓄熱材料是一體化結構。
[0032]因為蓄熱材料為固體蓄熱材料，換熱過程中不發生相變，因此煙氣可以直接穿過蓄熱材料中的第一孔，不需要單獨 在第一孔中設置管束，節省了管束。同樣，因為低溫工質在管束中流動，而煙氣在第一孔中流動，無論采用何種蓄熱材料，包括多孔材料，煙氣和低溫工質無法直接混合，拓展了應用范圍。
[0033]優選的，蓄熱材料為陶瓷蓄熱材料。之所以采用陶瓷蓄熱材料，因為陶瓷具有耐腐蝕性，與傳統的設置管束的相比，可以同時防止尾氣發生腐蝕管束的作用。
[0034]煙氣和低溫介質可以同時進行流動，蓄熱材料在吸收煙氣熱量的同時，將熱量傳遞給低溫介質。
[0035]當然作為另一個選擇，煙氣和低溫介質可以不同時間段分別與蓄熱介質進行換熱。在吸熱過程中，高溫煙氣在管內放熱，蓄熱材料存儲熱量；當需要利用儲存的熱量時，低溫工質管束9內通過低溫介質，吸收蓄熱介質的熱量。例如當高溫煙氣間歇性停止時，蓄熱材料與低溫工質管束9內的低溫工質進行放熱反應，實現水泥生產過程余熱的存儲和利用，提高了能源的利用率。
[0036]作為一個優選，第一孔3和第二孔為多排結構，兩排第一孔3之間設置一排第二孔，兩排第二孔之間設置一排第一孔3，第一孔3和第二孔之間構成90°角度設置，如圖3所示。其中第一孔3和第二孔9中心線之間的距離不能過大，如果過大，則會因為煙氣沒有足夠的熱量，導致蓄熱材料無法蓄滿熱量，造成蓄熱材料的浪費，同時也會造成出口 5煙氣的溫度過低，造成低溫腐蝕；如果距離過小，則造成蓄熱材料無法蓄滿足夠的熱量，造成無法滿足換熱的需求，造成了能源的浪費，因此，本發明是通過多個不同管徑的換熱器的試驗數據總結出的最佳的換熱器的尺寸關系。
[0037]其中第一孔的直徑為D1，第二孔的直徑為D2，第一孔的中心線和第二孔的中心線之間的距離為L，則Dl、D2和L滿足如下公式:
L=a*(Dl2+D22)b，其中 a, b 為參數，其中 0.95〈=a〈=L 05，0.53<=b<=0.55;
25mm〈=Dl〈=60mm，25mm〈=D2〈=60mm，
L的數值為單位為mm時的數值，即L的單位為mm, Dl, D2的數值為單位為mm時的數
值
作為一個優選，a=l, b=0.54。[0038]同一排第一孔中的相鄰兩個孔的圓心之間的距離為L2，L2的距離不能過大，如果過大會導致熱量無法蓄滿，造成蓄熱材料的浪費，如果過小，會導致蓄熱材料的蓄熱能力太低，無法滿足蓄熱需求，會造成余熱的損失。通過多次試驗，確定的所述L2與第一孔直徑Dl之間的關系滿足:1.5〈L2/D1〈2.7，優選的，1.9〈L2/D1〈2.1。
[0039]作為優選，如圖1-3所示，所述換熱器為立式結構，第一管束3為豎直方向設置，低溫工質管束9為水平方向設置，在豎直方向上設置多個隔板4、6、7，將蓄熱材料分為多組，通過多個隔板將孔分為多個獨立的通道。通過隔板，有利于進一步提高煙氣的對流傳熱性能。同時豎向隔板4、豎向隔板6和豎向隔板7也是工質用換熱管束9的支撐板。
[0040]作為一個優選，沿著殼體豎向的中線向殼體兩側，隔板之間的距離越來越小。例如所述隔板形成的中間空間的距離要大于位于殼體兩側的距離。如圖2所示，其中隔板4、6形成的空間以及6與7形成的空間要大于隔板4與左側殼體形成的空間，同時要大于隔板7與右側殼體形成的空間。主要原因是因為殼體兩側的煙氣的速度要小于中間的速度，通過隔板的設置可以是整個殼體內的空氣流動速度基本保持一致，從而使得蓄熱材料整體上均勻吸熱。
[0041]作為優選，如圖2所示，在上下方向上所述相鄰的低溫介質管束9之間設置彎管結構，從而使低溫工質管束在上下方向上構成蛇形管結構。
[0042]作為一個優選，沿著煙氣流動的方向，所述的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸降低。主要原因是沿著煙氣的流動方向，煙氣的溫度越來越低，煙氣的放熱能力逐漸降低，因此不需要高蓄熱能的材料，這樣可以節省蓄熱材料的成本。
[0043]圖2中低溫介質管束是在垂直方向上設置多根互相平行的并聯的蛇形管，低溫介質沿著垂直方向流動，但是低溫介質管束的排列方式不限于圖2所示的形式。如圖5所示，作為另一種設置方式，低溫介質管束是在水平方向上的多根互相平行的并聯的管，所述管可以是蛇形管，即同一平面上的管子在端部通過彎管連接在一起，為串聯結構，在不同平面的管子為并聯結構。當然，所述管子也可以不設置彎管，即在平面上和垂直方向上的所有管子都為并聯結構。
[0044]對于圖5所示的形式，作為一個優選，沿著煙氣流動的方向上，低溫介質管束的管徑(即第二孔的直徑)不斷的減少。主要原因是因為沿著煙氣流動的方向，煙氣的溫度不斷的下降，蓄熱材料所存儲熱量也越來越少，因此通過減少管徑，來減少流經蓄熱材料的低溫介質的流量，從而使得沿著延期的流動方向上，低溫介質的整體的溫度升高差別不大，使得加熱后的低溫介質在混合前的溫度基本保持一致，避免了加熱的溫度的不均勻，同時也可以避免低溫介質管束受熱不均勻而導致局部溫度過高，影響其使用壽命。
[0045]作為一個優選，沿著煙氣流動的方向，所述的第一孔3的中心線和第二孔的中心線之間的距離為L逐漸減小。主要原因是沿著煙氣的流動方向，煙氣的溫度越來越低，煙氣的放熱能力逐漸降低，因此所需要的蓄熱材料也就越來越少，這樣可以節省蓄熱材料的成本。
[0046]針對上述情況，但是此時的L數值也滿足上述的公式。可以通過調整a、b兩個參數的大小來調整L不斷變化的數值。
[0047]作為優選，沿著煙氣流動方向，所述的蓄熱材料被分給成多段，每一段是互相獨立的，通過每一段的保溫材料蓄熱能力的不同來實現蓄熱能力的逐漸降低。例如可以通過蓄熱材料的不同(包括成分不同)或者蓄熱厚度的不同，或者兩者皆有。
[0048]作為一個優選，在低溫介質管束9的入口上設置調節閥13，用于調節進入低溫介質管束9的介質的流量，同時，在高溫煙氣出口 I位置上設置溫度傳感器(沒有示出)，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥13、溫度傳感器與中央控制器(沒有示出)進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入低溫工質管束9的介質的流量。
[0049]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0050]之所以采取上述措施，主要目的是為了防止低溫腐蝕。因為如果煙氣出口溫度過低，會造成煙氣溫度低于露點溫度，會造成對排煙管道以及換熱器的低溫腐蝕，通過減少參與換熱的低溫介質的流量，來降低換熱量，提高出口溫度，對溫度的控制可以避免低溫腐蝕的發生；同理，如果測量的溫度高于一定溫度，則表明排煙溫度過高，會造成浪費，因此，需要增加流體的流量，來吸收更多的熱量。
[0051]優選的，所述蓄熱介質是陶瓷材料，所述陶瓷材料的質量成分如下:Si0241%，
3.22%Li20、5.85%Ti02,4.3%Mg0, 7.l%La203, 0.5%Ba0,其余的是 A1203。
[0052]上述的蓄熱材料是通過多次試驗得到的結果，在水泥回轉窯尾氣溫度下具有非常高的蓄熱能力，完全滿足了水泥生產過程中的對余熱的吸收利用。
[0053]本發明還公開了一種具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統。如圖6所示，所述具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統包括蓄熱換熱器和閃蒸器，所述閃蒸器和蓄熱換熱器交替設置，煙氣依次通過蓄熱換熱器和閃蒸器。圖6展示了兩級蓄熱換熱器和三級閃蒸器，一級閃蒸器14，一級蓄熱器15，二級閃蒸器16，二級蓄熱器17，三級閃蒸器18。但是并不局限于圖6展示，閃蒸器和蓄熱換熱器可以根據需要設置，例如可以設置兩級蓄熱器和一級閃蒸器或者設置一級蓄熱器和兩級閃蒸器等。各級閃蒸器由閃蒸器支架19支撐。各級蓄熱器由蓄熱器用支架進行支撐。
[0054]所述閃蒸器和蓄熱器之間通過管路和閥門進行連接。來自余熱發電系統的高溫水自閃蒸器熱水入口 20進入一級閃蒸器14，擴容閃蒸后產生一定壓力下的飽和蒸汽自閃蒸器蒸汽出口 21并入到余熱發電系統。閃蒸器內溫度降低的熱水自閃蒸器熱水出口 22排出。一級閃蒸器14出口的熱水進入一級蓄熱器15吸熱升溫，為第二次閃蒸存儲熱量。一級蓄熱器15出口熱水進入第二級閃蒸器16。在二級閃蒸器16中高溫水繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，繼續并入余熱發電系統。二級閃蒸器16中排出的熱水進入二級蓄熱器17，吸熱升溫，為第三次閃蒸儲蓄熱量。自二級蓄熱器17排出的高溫水進入三級閃蒸器18，繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，該蒸汽繼續并入余熱發電系統，為汽輪機補汽。
[0055]三級閃蒸器18出口的飽和水進入余熱發電系統用除氧器，與冷凝水一起經除氧后由給水泵供給鍋爐，實現一個完整的熱力循環。
[0056]優選的，所述蓄熱換熱器器采用前面所提到的蓄熱換熱器。
[0057]蓄熱換熱器的煙氣是互相獨立的，每一級蓄熱換熱器具有單獨的進口和出口。
[0058]當然，作為一個優選的實施例，通過設置中間管道將多級蓄熱換熱器中的煙氣管道串聯在一起，煙氣從一級蓄熱換熱器中進行換熱后，在進入下一級蓄熱換熱器進行換熱。此種情況下，沿著煙氣的流動方向，各級蓄熱換熱器中的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸下降。例如，可以選取不同熔點的中溫鹽基材料來實現不同的蓄熱能力。對于第一級蓄熱換熱器，蓄熱材料的熔點210 - 230°C，優選是220°C;對于第二級蓄熱換熱器，蓄熱材料的熔點130 —1500C，優選是140°C，對于第三級蓄熱換熱器，蓄熱材料的熔點80 — 90°C，優選是95°C。高溫煙氣的入口溫度在140°C _300°C范圍內。
[0059]在閃蒸器的熱水入口上設置調節閥，用于調節進入參與換熱的熱水的流量，同時，在高溫煙氣出口 I位置上設置溫度傳感器(沒有示出)，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器(沒有示出)進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入第一級閃蒸器的水的流量。
[0060]如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥中的的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
[0061]之所以采取上述措施，主要目的是為了防止低溫腐蝕。因為如果煙氣出口溫度過低，會造成煙氣溫度低于露點溫度，會造成對排煙管道以及換熱器的低溫腐蝕，通過減少參與換熱的水的流量，來降低換熱量，提高出口溫度，對溫度的控制可以避免低溫腐蝕的發生；同理，如果測量的溫度高于一定溫度，則表明排煙溫度過高，會造成浪費，因此，需要增加流體的流量，來吸收更多的熱量。
[0062]雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；所述第一孔和第二孔為多排結構，兩排第一孔之間設置一排第二孔，兩排第二孔之間設置一排第一孔，第一孔和第二孔之間構成90°設置，同一排第一孔中的相鄰兩個孔的圓心之間的距離為L2，所述L2與第一孔直徑Dl之間的關系滿足:1.5<L2/D1<2.7。
2.一種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；低溫工質管束在垂直于煙氣的流動方向上為并聯結構，沿著煙氣流動的方向上，低溫工質管束的管徑不斷的減少。
3.—種水泥生產過程余熱利用的蓄熱式換熱器，所所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；沿著煙氣的流動方向上設置多個隔板，將第一孔分為多個獨立的通道；沿著殼體豎向的中線向殼體兩側，隔板之間的距離越來越小。
4.一種具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統，所述具有中間蓄熱的多級蒸汽閃蒸系統包括蓄熱換熱器和閃蒸器，所述閃蒸器和蓄熱換熱器交替設置，煙氣依次通過蓄熱換熱器和閃蒸器。
5.如權利要求4所述的閃蒸系統，所述閃蒸器為三級，蓄熱換熱器為兩級，所述閃蒸器和蓄熱器之間通過管路和閥門進行連接，來自余熱發電系統的高溫水自閃蒸器熱水入口進入一級閃蒸器，擴容閃蒸后產生一定壓力下的飽和蒸汽自閃蒸器蒸汽出口并入到余熱發電系統；閃蒸器內溫度降低的熱水自閃蒸器熱水出口排出；一級閃蒸器出口的熱水進入一級蓄熱器吸熱升溫，為第二次閃蒸存儲熱量；一級蓄熱器出口熱水進入第二級閃蒸器；在二級閃蒸器中高溫水繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，繼續并入余熱發電系統；二級閃蒸器中排出的熱水進入二級蓄熱器，吸熱升溫，為第三次閃蒸儲蓄熱量；自二級蓄熱器排出的高溫水進入三級閃蒸器，繼續閃蒸產生一定壓力下的飽和蒸汽，該蒸汽繼續并入余熱發電系統，為汽輪機補汽。
6.如權利要求4所述的閃蒸系統，通過設置中間管道將多級蓄熱換熱器中的煙氣管道串聯在一起，煙氣從一級蓄熱換熱器中進行換熱后，再進入下一級蓄熱換熱器進行換熱。
7.如權利要求4所述的閃蒸系統，在第一級閃蒸器的熱水入口上設置調節閥，用于調節進入參與換熱的熱水的流量，同時，在高溫煙氣出口 I位置上設置溫度傳感器，用于測量換熱器出口的煙氣的溫度；調節閥、溫度傳感器與中央控制器進行數據連接，中央控制根據溫度傳感器測量的溫度的大小，自動調節進入第一級閃蒸器的水的流量。
8.如權利要求7所示的閃蒸系統，如果測量的溫度低于第一溫度，則中央控制器自動減少調節閥的開度，如果測量的溫度高于第二溫度，則中央控制器自動增加調節閥中的開度，其中第二溫度大于第一溫度。
9.一種水泥生產過程余熱利用的方法，所述方法包括蓄熱式換熱器，所述換熱器包括蓄熱材料、低溫工質管束、高溫煙氣進口、高溫煙氣出口、低溫工質入口、低溫工質出口和殼體，所述蓄熱材料設置在殼體內，所述低溫介質管束設置在殼體內，所述蓄熱材料為固體蓄熱材料，所述蓄熱材料中設置多個貫通蓄熱材料的第一孔和多個第二孔，第一孔和第二孔交叉設置切互相不連通，所述低溫工質管束穿過第二孔，所述低溫工質管束的外徑等于第二孔的直徑，所述第一孔用于流通水泥生產過程所產生的煙氣，低溫工質管束用于流通低溫介質；所述煙氣從高溫煙氣入口進入，經過第一孔，然后從高溫煙氣出口排出，低溫介質從低溫介質入口進入，經過低溫工質管束，然后從低溫介質出口排出；在吸熱過程中，高溫煙氣在第一孔內放熱，蓄熱材料存儲熱量；當高溫煙氣間歇性停止時，低溫工質管束內通過低溫工質，存儲熱量的蓄熱材料向第二管束內的低溫工質進行放熱，實現水泥生產過程余熱的存儲和利用。
【文檔編號】F22B1/10GK103925820SQ201410185211
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】程林, 杜文靜 申請人:山東省能源與環境研究院