專利名稱：一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)。
技術(shù)背景
火力發(fā)電廠是一個自動化程度很高的能源加工廠，也是一個節(jié)能降耗產(chǎn)業(yè)可以開采的巨大金礦。煤炭燃燒的熱量最后變成電，按目前世界最高水平統(tǒng)計也只有40%左右，可見節(jié)能的空間有多大。
電加熱是電廠中普遍采用的煙氣擋板門密封風(fēng)的加熱方法。電廠中煙氣擋板門為了防止出現(xiàn)露點(diǎn)腐蝕需要將其周邊空氣溫度保持在90°C以上。電廠一般直接采用電加熱器加熱空氣到90°C以上輸送到煙氣擋板門周圍，一臺電加熱器功率180kW，一年耗電約 190萬度。而緊鄰密封風(fēng)管道的煙氣主管道內(nèi)部蘊(yùn)含著巨大的熱能溫度為140°C、流量為1.02X 106m3/h的煙氣，溫度僅降低一度就可獲得相當(dāng)于300kW的加熱功率。因此，僅利用煙道中的一小部分熱能，即可將密封風(fēng)加熱到90°C以上，滿足煙氣擋板門的密封要求。 微槽群復(fù)合相變換熱技術(shù)是由中國科學(xué)院工程熱物理研究所承擔(dān)的國家863計劃(編號 2006AA0M225)研制出的技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明利用該技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)，該節(jié)能系統(tǒng)包括微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?，該取熱器利用微?xì)尺度復(fù)合相變強(qiáng)化換熱機(jī)理，液體工質(zhì)在其微槽道內(nèi)形成彎月面和薄液膜區(qū)域，受熱后發(fā)生高強(qiáng)度的微細(xì)尺度復(fù)合相變，并產(chǎn)生蒸汽；熱傳輸系統(tǒng)，用于把微槽道內(nèi)受熱產(chǎn)生的蒸汽輸送到高效空氣加熱器，并將冷凝后的液體工質(zhì)輸送回微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?；高效空氣加熱器，用于在其中將熱傳輸系統(tǒng)送來的蒸汽與外界環(huán)境的冷空氣進(jìn)行高強(qiáng)度的對流換熱；自動監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)反饋的熱風(fēng)溫度與設(shè)定的熱風(fēng)溫度的大小來進(jìn)行自動控制。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其微槽群復(fù)合相變?nèi)崞靼ǘ鄩K相同的取熱板，取熱板數(shù)量由電加熱器功率確定。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其每塊取熱板表面帶有翅片作為擴(kuò)展換熱面，用于增加取熱板表面的換熱面積和對流換熱系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其高效空氣加熱器為板翅式立方體型狀，并有一個空氣進(jìn)口及空氣出口，由進(jìn)口鋁合金制作。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其微槽群復(fù)合相變?nèi)崞魅〕龅臒崃坑烧羝麛y帶經(jīng)熱傳輸系統(tǒng)傳送到該高效空氣加熱器中，在板翅式高效空氣加熱器蒸汽側(cè)的表面上進(jìn)行高強(qiáng)度微細(xì)尺度蒸汽凝結(jié)放熱，經(jīng)微米量級厚度的壁面將熱量釋放給需要加熱的空氣，熱空氣通過風(fēng)道輸送到擋板門。
根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其熱傳輸系統(tǒng)由汽管和液管組成，用于進(jìn)行取熱介質(zhì)的流量分配和熱能傳輸及液態(tài)介質(zhì)的回流。根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，其自動監(jiān)控系統(tǒng)比較設(shè)定的熱風(fēng)溫度與反饋的熱風(fēng)溫度，當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度低于設(shè)定的熱風(fēng)溫度值時，控制器打開蒸餾水閥門，向冷卻系統(tǒng)注入液體，當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度高于設(shè)定的熱空氣溫度值時，控制器打開瀉壓閥門，釋放掉部分液體。根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，當(dāng)反饋壓力超過系統(tǒng)內(nèi)部壓力限制時，控制器關(guān)閉節(jié)能系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的節(jié)能系統(tǒng)，熱風(fēng)溫度設(shè)定可以通過本地的控制器面板設(shè)定，也可以通過網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)方控制室操作。該節(jié)能系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)了無動力，高等溫性的遠(yuǎn)程熱輸運(yùn)及熱利用。利用煙氣余熱加熱密封風(fēng)，取代現(xiàn)有的電加熱系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著，符合節(jié)能、降耗、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的國策，能過創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的微槽群復(fù)合相變?nèi)崞鞯氖疽鈭D。圖3是根據(jù)本發(fā)明的自動監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，該節(jié)能系統(tǒng)包括微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?、熱傳輸系統(tǒng)、高效空氣加熱器、自動監(jiān)控系統(tǒng)。如圖2所示，微槽群復(fù)合相變?nèi)崞饔啥鄩K相同的取熱板組成，取熱板數(shù)量由電加熱器功率而定。取熱板用進(jìn)口鋁合金制作，每塊板表面帶有300根翅片作為擴(kuò)展換熱面， 用于增加取熱板表面的換熱面積和對流換熱系數(shù)。取熱板內(nèi)腔有許多微米數(shù)量級的槽道， 其作用是把液體工質(zhì)按設(shè)計要求形成所需要的彎月面和薄液膜區(qū)域。當(dāng)高溫高流速煙氣流過取熱板，其熱能通過鋁熱傳導(dǎo)給液體工質(zhì)，利用微細(xì)尺度復(fù)合相變強(qiáng)化換熱機(jī)理，液體工質(zhì)發(fā)生高強(qiáng)度的微細(xì)尺度復(fù)合相變換熱，產(chǎn)生蒸汽，并通過熱傳輸系統(tǒng)把熱能(即蒸汽)傳送到高效空氣加熱器中，從而帶走煙氣的熱量。高效空氣加熱器為板翅式立方體型狀，并有一個空氣進(jìn)口及空氣出口，由進(jìn)口鋁合金制作。板翅式高效空氣加熱器內(nèi)的流道為毫米量級，可有效地增加對流換熱系數(shù)，提高系統(tǒng)的換熱效率。微槽群復(fù)合相變?nèi)崞魅〕龅臒崃坑烧羝麛y帶經(jīng)熱傳輸系統(tǒng)傳送到該高效空氣加熱器中，在板翅式高效空氣加熱器蒸汽側(cè)的表面上進(jìn)行高強(qiáng)度微細(xì)尺度蒸汽凝結(jié)放熱，經(jīng)微米量級厚度的壁面將熱量釋放給需要加熱的空氣，熱空氣(即熱風(fēng))通過風(fēng)道輸送到擋板門，從而該加熱器完成熱傳輸系統(tǒng)送來的蒸汽與外界環(huán)境的冷空氣進(jìn)行高強(qiáng)度的對流換熱。液體工質(zhì)在高效空氣加熱器內(nèi)冷凝后通過自身的重力作用回到微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?，由此完成一次完整的熱循環(huán)。熱傳輸系統(tǒng)由汽管和液管組成，用于進(jìn)行取熱介質(zhì)的流量分配和熱能傳輸及液態(tài)介質(zhì)的回流。
整個煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)按照微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?、熱傳輸系統(tǒng)、 高效空氣加熱器、熱傳輸系統(tǒng)、微槽群復(fù)合相變?nèi)崞鞯捻樞蛐纬梢粋€具有介質(zhì)單向流動， 液——汽——液相變?nèi)岷头艧崮Ｊ降臒o功耗循環(huán)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無動力驅(qū)動，高等溫性的遠(yuǎn)程熱輸運(yùn)和熱利用。具有循環(huán)介質(zhì)少(并且環(huán)保、無害)，流動阻力小，不易積灰，不易腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊，模塊復(fù)制功能強(qiáng)，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。自動監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。自動監(jiān)控系統(tǒng)就地安裝能量數(shù)據(jù)采集柜，采集煙溫，取熱器溫度，冷風(fēng)溫度，熱風(fēng)溫度等參量參數(shù)。在控制室安裝自動監(jiān)視屏，負(fù)責(zé)顯示能量數(shù)據(jù)采集柜的參數(shù)，并自動顯示該系統(tǒng)取得的熱能、等量節(jié)約的電能、等量節(jié)約的煤炭資源、等量減排的CO2等數(shù)據(jù)，并能將數(shù)據(jù)送到上一級控制系統(tǒng)。主控制器采用DSP芯片作為CPU，溫度和壓力傳感器將信號變成 4 20mA直流信號輸入控制板，經(jīng)模擬/數(shù)字(AD)采樣變成數(shù)字信號。設(shè)定溫度與反饋溫度比較，偏差信號經(jīng)比例/積分/微分(PID)調(diào)節(jié)輸出，控制蒸餾水閥門和瀉壓閥門。當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度低于設(shè)定的熱風(fēng)溫度值時，控制器打開蒸餾水閥門，向冷卻系統(tǒng)注入液體。當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度高于設(shè)定的熱風(fēng)溫度值時，控制器打開瀉壓閥門，釋放掉部分液體。另外， 為安全起見，控制系統(tǒng)設(shè)置壓力附加控制環(huán)節(jié)，以保證冷卻系統(tǒng)壓力在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，當(dāng)反饋壓力超過系統(tǒng)內(nèi)部壓力限制時，控制器關(guān)閉節(jié)能系統(tǒng)。熱風(fēng)溫度設(shè)定可以通過本地的控制器面板設(shè)定，也可以通過網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)方控制室操作。以上所述，僅是本發(fā)明的一較佳實(shí)例，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍并不局限于此。本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于該節(jié)能系統(tǒng)包括微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?，該取熱器利用微?xì)尺度復(fù)合相變強(qiáng)化換熱機(jī)理，液體工質(zhì)在其微槽道內(nèi)形成彎月面和薄液膜區(qū)域，受熱后發(fā)生高強(qiáng)度的微細(xì)尺度復(fù)合相變，并產(chǎn)生蒸汽；熱傳輸系統(tǒng)，用于把微槽道內(nèi)受熱產(chǎn)生的蒸汽輸送到高效空氣加熱器，并將冷凝后的液體工質(zhì)輸送回微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?；高效空氣加熱器，用于在其中將熱傳輸系統(tǒng)送來的蒸汽與外界環(huán)境的冷空氣進(jìn)行高強(qiáng)度的對流換熱；自動監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)反饋的熱風(fēng)溫度與設(shè)定的熱風(fēng)溫度的大小來進(jìn)行自動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于微槽群復(fù)合相變?nèi)崞靼ǘ鄩K相同的取熱板，取熱板數(shù)量由電加熱器功率確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于每塊取熱板表面帶有翅片作為擴(kuò)展換熱面，用于增加取熱板表面的換熱面積和對流換熱系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于高效空氣加熱器為板翅式立方體型狀，并有一個空氣進(jìn)口及空氣出口，由進(jìn)口鋁合金制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于微槽群復(fù)合相變?nèi)崞魅〕龅臒崃坑烧羝麛y帶經(jīng)熱傳輸系統(tǒng)傳送到該高效空氣加熱器中，在板翅式高效空氣加熱器蒸汽側(cè)的表面上進(jìn)行高強(qiáng)度微細(xì)尺度蒸汽凝結(jié)放熱，經(jīng)微米量級厚度的壁面將熱量釋放給需要加熱的空氣，熱空氣通過風(fēng)道輸送到擋板門。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于熱傳輸系統(tǒng)由汽管和液管組成，用于進(jìn)行取熱介質(zhì)的流量分配和熱能傳輸及液態(tài)介質(zhì)的回流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于自動監(jiān)控系統(tǒng)比較設(shè)定的熱風(fēng)溫度與反饋的熱風(fēng)溫度，當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度低于設(shè)定的熱風(fēng)溫度值時，控制器打開蒸餾水閥門，向冷卻系統(tǒng)注入液體，當(dāng)反饋的熱風(fēng)溫度高于設(shè)定的熱空氣溫度值時，控制器打開瀉壓閥門，釋放掉部分液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)反饋壓力超過系統(tǒng)內(nèi)部壓力限制時，控制器關(guān)閉節(jié)能系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于熱風(fēng)溫度設(shè)定可以通過本地的控制器面板設(shè)定，也可以通過網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)方控制室操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)，該節(jié)能系統(tǒng)包括微槽群復(fù)合相變?nèi)崞?、熱傳輸系統(tǒng)、高效空氣加熱器、自動監(jiān)控系統(tǒng)。整個煙氣余熱取代電加熱器節(jié)能系統(tǒng)按照微槽群復(fù)合相變?nèi)崞鳌醾鬏斚到y(tǒng)、高效空氣加熱器、熱傳輸系統(tǒng)、微槽群復(fù)合相變?nèi)崞鞯捻樞蛐纬梢粋€具有介質(zhì)單向流動，液、汽、液相變?nèi)岷头艧崮Ｊ降臒o功耗循環(huán)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無動力的遠(yuǎn)程熱輸運(yùn)與熱利用，具有等溫性高，循環(huán)介質(zhì)少，流動阻力小，不易積灰，不易腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊，模塊復(fù)制功能強(qiáng)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F23J13/08GK102506596SQ201110292648
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者于東, 馮清波, 唐大偉, 楊耀文, 王濤, 聶其平, 胡學(xué)功, 謝金元, 賈文雙, 郭朝紅, 魯文軍 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所, 北京經(jīng)緯廣信電力技術(shù)有限公司