專利名稱：一種利用工業(yè)廢熱排廢氣裝置與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣的裝置與方法。
背景技術：
近年來，由于環(huán)境與資源的壓力，給可再生能源的發(fā)展以及二次能源的利用帶來了全球性的繁榮。廢熱，作為ー個典型的二次能源，之所以對廢熱進行回收，其基本點并非在于這些熱量的數(shù)量本身，而在于它們的“價值”。余熱資源的普遍存在，特別是在鋼鉄、化工、石油和建材的行業(yè)的生產(chǎn)過程中，都存在豐富的余熱資源。通常利用熱管、換熱器、熱泵、蓄熱器和廢熱鍋爐等裝置進行廢熱回收。隨著科技的發(fā)展速度加快，エ業(yè)所帯來的環(huán)境問題日益為大家所關注和重視，例如エ業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢氣，不能聚集在廠房中，需要盡可能快地排出去。雖然廢氣的排放控制應依靠各種控制技術和浄化裝置，但是，對于那些難以去除的有毒物質(zhì)要降到很低的濃度，例如水泥生產(chǎn)エ藝、噴涂エ藝等中的廢氣排放，其凈化費用可能是相當高的。而以凈化脫除為主，輔之煙囪排放稀釋，則經(jīng)濟上是合理的。同吋，無論采用什么控制方法和浄化裝置，其尾氣中仍含有少量有害物質(zhì)，即使有些尾氣中不含有害物質(zhì)，也因其中幾乎沒有氧氣而對人類呼吸不利，也必須用煙囪(排氣筒)排放稀釋，所以煙囪是廢氣排放控制系統(tǒng)的重要組成部分。煙囪排放本身并不減少排入的污染物量，但它能使污染物從局地轉(zhuǎn)移到大得多的范圍內(nèi)擴散，利用自凈能力使地面污染物濃度控制在人們可以接受的范圍內(nèi)，所以在エ業(yè)密度不大的國家和地區(qū)，它一直是直接排放廢氣的常用エ業(yè)方法。在某些情況下，煙囪可能是控制污染最通用和經(jīng)濟的方法。常用的畑 排氣技術，都是通過通風機將廢氣引導入畑 的塔基，然后再通過變截面煙道將廢氣排出。現(xiàn)有技術中還沒有利用エ業(yè)廢熱的熱能排出廢氣的裝置，因此在這方面應該有較好的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，以解決現(xiàn)有排廢氣裝置無法利用エ業(yè)廢熱的問題，，同時提供ー種利用利用エ業(yè)廢熱排廢氣的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置的技術方案如下ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，包括塔基，塔基內(nèi)具有腔體，所述塔基的上部設有與塔基的腔體連通的畑 ，塔基腔體的下部邊緣處設有廢氣進ロ，所述塔基內(nèi)部周向布置有換熱器，煙囪內(nèi)具有空氣流道，所述換熱器上分別設有ー個進水ロ和ー個排水ロ，該裝置還包括ー個用于儲存エ業(yè)廢熱水的保溫水箱，所述保溫水箱具有與換熱管的進水口連通的出水ロ，換熱器的出水ロ用于供換熱后的廢水流出。所述塔基的內(nèi)腔中設置有導流錐，所述換熱器布設在導流錐的錐面上，所述導流錐的錐頂朝向煙囪的進ロ。所述保溫水箱的出水ロ通過ー電磁開關閥與換熱管的進水口相連通，所述電磁開關閥的進水ロ與保溫水箱的出水ロ相連，電磁開關閥的出水ロ與換熱器的進水ロ相連。
所述保溫水箱內(nèi)設有與控制器控制連接的溫度傳感器；所述廢氣進ロ處設有與控制器控制連接的溫度傳感器、壓カ傳感器和流速傳感器。所述電磁開關閥與換熱器之間均設有水泵。所述換熱器為螺旋形的盤管式換熱器。本發(fā)明提供的利用エ業(yè)廢熱排廢氣的方法的技術方案如下ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣方法，包括如下步驟
(1)收集エ業(yè)廢熱水，將其輸運儲存在保溫水箱中；
(2)將保溫水箱內(nèi)的廢熱水輸送至設置在風塔塔基內(nèi)部的換熱器中；
(3)換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，從而使空氣流道中的空氣溫度升高而密 度降低，形成熱氣流，熱氣流在熱浮流的作用下沿空氣流道上升，進而從畑 頂部排出。保溫水箱的出水ロ通過ー電磁開關閥與換熱管的進水口相連通，在保溫水箱內(nèi)設置與控制器控制連接的溫度傳感器；在廢氣進ロ處設置與控制器控制連接的溫度傳感器、壓カ傳感器和流速傳感器；將各傳感器的信號反饋至控制器，控制器通過控制電磁開關閥來調(diào)節(jié)進入換熱器的熱水流量，從而改變換熱器與風塔內(nèi)廢氣的換熱量，進而使空氣流道內(nèi)的氣流具有一個相對恒定的流速，使廢氣排出的速度相對穩(wěn)定。空氣流道采用螺旋結構，并在塔基的內(nèi)腔中設置導流錐，換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，在換熱器和導流錐引導作用下使換熱后的熱空氣進入風塔塔基內(nèi)煙囪底部的空氣流道中，熱空氣沿螺旋形空氣流道流動形成螺旋上升的旋轉(zhuǎn)氣流，這樣在煙囪底部的中心形成一個低壓區(qū)，在這個低壓區(qū)內(nèi)流動著較之其他區(qū)域更加高速旋轉(zhuǎn)的上升氣流，并在煙囪的抽吸作用下形成高速熱氣流。本發(fā)明利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置和方法，通過回收エ業(yè)廢熱(廢熱水或廢蒸汽等)使保溫水箱中的水溫達到80-90°C，將其送入設置在風塔塔基內(nèi)的換熱器中，加熱塔基內(nèi)進入的廢氣，空氣受熱形成熱浮流，熱浮流在導流錐導引下進入風塔的畑 ，有效地回收利用了エ業(yè)廢熱，將其用于エ藝過程產(chǎn)生的廢氣排放的能量，能提高廢氣排放的效率，降低廢氣排放的成本，還可以有效節(jié)約通過通風機等機械裝置消耗的能量。


圖I是本發(fā)明利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置原理 圖2是風塔的結構示意圖；
圖3是換熱器的結構布置圖。
具體實施例方式如圖I所示為本發(fā)明利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置一種實施例的原理圖，由圖可知，該裝置包括塔基，塔基內(nèi)具有腔體，塔基的上部設有與塔基的腔體連通的畑 3，塔基腔體的下部邊緣處設有廢氣進ロ 7，塔基內(nèi)部周向布置有換熱器9 ;換熱器9上設有ー個進水口和ー個排水ロ ；該裝置還包括一個用于儲存エ業(yè)廢熱水的保溫水箱16，保溫水箱具有與換熱管的進水口均連通的出水ロ，換熱管的出水ロ用于供換熱后的廢水流出。進ー步優(yōu)化，本實施例的換熱器9為螺旋形的盤管式換熱器，空氣流道采用螺旋形結構，在塔基的內(nèi)腔中設置導流錐6，導流錐的錐頂朝向畑囪的進ロ，換熱器布設在導流錐的錐面上；在排廢氣時，螺旋形布置的換熱器9和導流錐6引導熱空氣流動，使其順利進入煙囪底部的空氣流道中，從而使空氣流道中的空氣溫度升高而密度降低，形成熱氣流，熱氣流在熱浮流的作用下沿空氣流道上升，進而從畑 頂部排出。保溫水箱16的廢熱水進ロ 14與熱電廠廢熱水出水管道連接，其出水ロ與保溫管道17相接，保溫水箱的出水ロ通過一由控制器12控制的電磁開關閥11分別與換熱管的進水口相連通，電磁開關閥11的進水口與保溫水箱的出水ロ相連，電磁開關閥的出水ロ與設置在風塔內(nèi)的換熱器9的進ロ相連，后經(jīng)出水管道15流出。為了更有效地控制渦輪發(fā)電機發(fā)電的穩(wěn)定性，在保溫水箱內(nèi)設有與控制器控制連接的溫度傳感器13 ;在廢氣進ロ處設有與控制器控制連接的溫度傳感器、壓カ傳感器和流速傳感器19，控制器接收各傳感器采集的反饋信號，如流速、溫度、壓力，由PID算法給出控制量，通過控制電動閥門來調(diào)節(jié)進入換熱器的熱水流量，從而改變換熱器與空氣的換熱量，進而使流道內(nèi)的氣流具有一個相對恒定的流速，使廢氣排出的速度相對穩(wěn)定。
為了提高抽水效率，在電磁開關閥11與換熱器9之間分別設有水泵10。如圖2所示為發(fā)明風塔實施例的結構示意圖，包括塔基和煙囪3、導流錐6及螺旋空氣流道5，煙囪3設置于風塔正中央。如圖3所示為本實施例換熱器的結構示意圖，采用盤管式螺旋狀布置形式。本發(fā)明的工作過程如下エ業(yè)廢熱水從エ廠排出，由進水口 14進入并儲存在保溫水箱16中，水溫在80-90°C ;電磁開關閥11閥門打開后，保溫水箱中的熱水通過保溫管路17在水泵10的抽吸下，熱水被送入換熱器9，換熱器換熱后將較低溫度的水經(jīng)出水管道15排出，使其流回エ廠再利用；廢氣由塔基腔體的下部邊緣處的廢氣進ロ 7進入螺旋形空氣流道5，換熱器9對流入的空氣進行換熱，使空氣溫度升高形成上升的熱氣流，熱氣流在導流錐6的引導下和在煙囪3的抽吸下不斷地向集熱棚中心匯集，形成強大的熱氣流在空氣流道中沿煙囪上升，進而帶動廢氣從煙囪頂部排出；與此同時集熱棚周圍的廢氣源源不斷地從廢氣進ロ 7吸入塔內(nèi)，空氣從入口斜向進入換熱室并沿螺旋流道流動從而使氣流在煙囪底部形成螺旋上升的氣流這樣既能減小從各個入口沿徑向進風在中心匯集時所形成的流動阻力，同時氣流沿螺旋流道流動能形成螺旋上升的旋轉(zhuǎn)氣流，這樣在畑 底部的中心形成一個低壓區(qū)，在這個低壓區(qū)內(nèi)流動著較之外層更加高速旋轉(zhuǎn)的上升氣流并在畑 的抽吸作用下形成高速熱氣流。本發(fā)明還提供了ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣方法，包括如下步驟
(1)收集エ業(yè)廢熱水，將其輸運儲存在保溫水箱中；
(2)將保溫水箱內(nèi)的廢熱水輸送至設置在風塔塔基內(nèi)部的換熱器中；
(3)換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，從而使塔基空氣流道中的廢氣溫度升高而密度降低，形成熱氣流，熱氣流在熱浮流的作用下沿空氣流道上升，進而從畑 頂部排出。本實施例中空氣流道采用螺旋結構，并在煙囪的下部中心處設置導流錐，換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，在換熱器和導流錐引導作用下使換熱后的熱空氣進入風塔塔基內(nèi)煙 底部的空氣流道中，熱空氣沿螺旋形空氣流道流動形成螺旋上升的旋轉(zhuǎn)氣流，這樣在畑 底部的中心形成一個低壓區(qū)，在這個低壓區(qū)內(nèi)流動著較之其他區(qū)域更加高速旋轉(zhuǎn)的上升氣流，并在煙囪的抽吸作用下形成高速熱氣流。
權利要求
1.ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于包括塔基，塔基內(nèi)具有腔體，所述塔基的上部設有與塔基的腔體連通的畑 ，所述塔基腔體的下部邊緣處設有廢氣進ロ，塔基內(nèi)部周向布置有換熱器，畑 內(nèi)具有空氣流道，所述換熱器上分別設有ー個進水ロ和ー個排水口，該裝置還包括一個用于儲存エ業(yè)廢熱水的保溫水箱，所述保溫水箱具有與換熱管的進水ロ連通的出水ロ，換熱器的出水ロ用于供換熱后的廢水流出。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于所述塔基的內(nèi)腔中設置有導流錐，所述換熱器布設在導流錐的錐面上，所述導流錐的錐頂朝向畑 的進ロ。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于所述保溫水箱的出水ロ通過ー電磁開關閥與換熱管的進水口相連通，所述電磁開關閥的進水口與保溫水箱的出水ロ相連，電磁開關閥的出水ロ與換熱器的進水口相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于所述保溫水箱內(nèi)設有與控制器控制連接的溫度傳感器；所述廢氣進ロ處設有與控制器控制連接的溫度傳感器、壓カ傳感器和流速傳感器。
5.根據(jù)權利要求4所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于所述電磁開關閥與換熱器之間均設有水泵。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣裝置，其特征在于所述換熱器為螺旋形的盤管式換熱器。
7.ー種利用エ業(yè)廢熱排廢氣方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)收集エ業(yè)廢熱水，將其輸運儲存在保溫水箱中； (2)將保溫水箱內(nèi)的廢熱水輸送至設置在風塔塔基內(nèi)部的換熱器中； (3)換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，從而使塔基中的廢氣溫度升高而密度降低，形成熱氣流，熱氣流在熱浮流的作用下沿空氣流道上升，進而從畑 頂部排出。
8.根據(jù)權利要求7所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣方法，其特征在于保溫水箱的出水ロ通過ー電磁開關閥與換熱管的進水口相連通，在保溫水箱內(nèi)設置與控制器控制連接的溫度傳感器；在廢氣進ロ處設置與控制器控制連接的溫度傳感器、壓カ傳感器和流速傳感器；將各傳感器的信號反饋至控制器，控制器通過控制電磁開關閥來調(diào)節(jié)進入換熱器的熱水流量，從而改變換熱器與風塔內(nèi)廢氣的換熱量，進而使空氣流道內(nèi)的氣流具有ー個相對恒定的流速，使廢氣排出的速度相對穩(wěn)定。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的利用エ業(yè)廢熱排廢氣方法，其特征在于空氣流道采用螺旋結構，并在塔基的內(nèi)腔中設置導流錐，換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，在換熱器和導流錐引導作用下使換熱后的熱空氣進入風塔塔基內(nèi)煙囪底部的空氣流道中，熱空氣沿螺旋形空氣流道流動形成螺旋上升的旋轉(zhuǎn)氣流，這樣在畑 底部的中心形成一個低壓區(qū)，在這個低壓區(qū)內(nèi)流動著較之其他區(qū)域更加高速旋轉(zhuǎn)的上升氣流，并在煙囪的抽吸作用下形成高速熱氣流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)廢熱排廢氣裝置和方法，收集工業(yè)廢熱水，將其輸運儲存在保溫水箱中，將保溫水箱內(nèi)的廢熱水輸送至設置在風塔塔基內(nèi)部的換熱器中，換熱器與風塔塔基內(nèi)部的廢氣進行換熱，從而使塔基中的廢氣溫度升高而密度降低，形成熱氣流，熱氣流在熱浮流的作用下沿空氣流道上升，進而從煙囪頂部排出。本發(fā)明通過回收工業(yè)廢熱(廢熱水或廢蒸汽等)使保溫水箱中的水溫達到80-90℃，將其送入換熱器中，加熱塔基內(nèi)進入的廢氣，空氣受熱形成熱浮流，熱浮流在導流錐導引下進入風塔的煙囪，有效地回收利用了工業(yè)廢熱，將其用于工藝過程產(chǎn)生的廢氣排放的能量，能提高廢氣排放的效率，降低廢氣排放的成本，還可以有效節(jié)約通過通風機等機械裝置消耗的能量。
文檔編號F23J11/00GK102692024SQ20121001058
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月14日 優(yōu)先權日2012年1月14日
發(fā)明者付主木, 常志勇, 梁坤峰, 王林, 高春艷 申請人:河南科技大學