一種單管束分體式固體蓄熱換熱器的制造方法
【專利摘要】一種單管束分體式固體蓄熱換熱器,本發(fā)明提供了一種水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱利用的蓄熱式換熱器,所述換熱器包括低溫工質(zhì)管束、高溫?zé)煔膺M(jìn)口、高溫?zé)煔獬隹凇⒌蜏毓べ|(zhì)入口、低溫工質(zhì)出口和殼體,所述換熱器殼體內(nèi)設(shè)置多塊蓄熱材料,所述蓄熱材料為固體蓄熱材料,所述多塊蓄熱材料堆疊在一起,每塊蓄熱材料中設(shè)置第一孔和第二孔,第一孔和第二孔交叉設(shè)置且互不相通,所述低溫工質(zhì)管束穿過(guò)第二孔,所述低溫工質(zhì)管束的外徑等于第二孔的直徑,所述多塊蓄熱材料的第一孔形成連通的通道。本發(fā)明充分利用水泥生產(chǎn)中的余熱,使其達(dá)到換熱效率最大化,以節(jié)約能源,達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。
【專利說(shuō)明】一種單管束分體式固體蓄熱換熱器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱利用的蓄熱式換熱器,屬于F28d的換熱器領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,能源消耗日益增加,城市大氣質(zhì)量日益惡化的問(wèn)題也越發(fā)突出,節(jié)約能源和減少環(huán)境有害物排放的問(wèn)題迫在眉睫。在常見(jiàn)的熱能動(dòng)力領(lǐng)域中,能耗高、污染嚴(yán)重的主要原因之一是煙氣的排煙溫度過(guò)高,即浪費(fèi)了大量能源,又造成了環(huán)境污染。水泥行業(yè)是一個(gè)高耗能、高污染的行業(yè)。水泥行業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)可對(duì)尾氣余熱進(jìn)行回收再利用,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。但是相關(guān)余熱具有間歇性,品質(zhì)差等特點(diǎn),使得發(fā)電系統(tǒng)的效率低,這些問(wèn)題亟待解決。
[0004]應(yīng)用蓄熱材料可以使各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不連續(xù)蒸汽變?yōu)檫B續(xù)蒸汽,有利于提高余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。例如,在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有銅冶煉工藝中,熔煉轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生大量富裕蒸汽,但因負(fù)荷波動(dòng)大,大部直接對(duì)空排放,造成大量能源浪費(fèi),通過(guò)增設(shè)蓄熱器,可使其變?yōu)槠啓C(jī)穩(wěn)定補(bǔ)汽源,充分利用了銅冶煉工藝余熱,實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用?,F(xiàn)有余熱利用行業(yè)中的蓄熱器,主要包括各種類型的管殼式換熱器,例如,噴淋式、光管、針翅管、肋片管、熱管等,也可以利用板式換熱器實(shí)現(xiàn)蓄熱和放熱過(guò)程。但是存在的問(wèn)題是,蓄熱和放熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,蓄熱和放熱用換熱器體積大,成本高等,因此針對(duì)蓄熱過(guò)程用換熱設(shè)備的改進(jìn)是有必要的。
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有水泥行業(yè)余熱利用的蓄熱設(shè)備中存在的問(wèn)題,提出了一種新型的蓄熱式換熱器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱利用的蓄熱式換熱器,所述換熱器包括低溫工質(zhì)管束、高溫?zé)煔膺M(jìn)口、高溫?zé)煔獬隹凇⒌蜏毓べ|(zhì)入口、低溫工質(zhì)出口和殼體,所述換熱器殼體內(nèi)設(shè)置多塊蓄熱材料,所述蓄熱材料為固體蓄熱材料,所述多塊蓄熱材料堆疊在一起,每塊蓄熱材料中設(shè)置第一孔和第二孔,第一孔和第二孔交叉設(shè)置且互不相通,所述低溫工質(zhì)管束穿過(guò)第二孔,所述低溫工質(zhì)管束的外徑等于第二孔的直徑,所述多塊蓄熱材料的第一孔形成連通的通道,所述第一孔所形成的通道用于流通水泥生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣,低溫工質(zhì)管束用于流通低溫工質(zhì);所述煙氣從高溫?zé)煔馊肟谶M(jìn)入,經(jīng)過(guò)第一孔,然后從高溫?zé)煔獬隹谂懦觯蜏毓べ|(zhì)從低溫工質(zhì)入口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)低溫工質(zhì)管束,然后從低溫工質(zhì)出口排出。
[0007]所述每一塊蓄熱材料為立方體結(jié)構(gòu),在每塊蓄熱材料中設(shè)置兩排第一孔和一排第二孔,第二孔位于兩排第一孔的中間,每排第一管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行,每排第二管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行;兩排第一孔的中心線與中間第二孔的中心線的距離相同,第一孔和第二孔之間構(gòu)成90°設(shè)置,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(zhǎng)2,第一孔的中心線所在的平面距離最近的蓄熱材料的面的距離為L(zhǎng)I,則D1、D2和LI,L2滿足如下公式:Ll/L2=a*ln(D2/Dl)+b,
D2>D1, L2>L1,
其中In是對(duì)數(shù)函數(shù),a, b為參數(shù),其中1.28〈=a〈=l.45,0.37〈=b〈=0.43; 25mm〈=Dl〈=60mm,25mm〈=D2〈=60mm,
L, Dl, D2的單位為mm。
[0008]優(yōu)選a=l.34, b=0.41。
[0009]所述換熱器為立式結(jié)構(gòu),第一孔為豎直方向,低溫工質(zhì)管束為水平方向,在豎直方向上設(shè)置多個(gè)隔板,將第一孔分為多個(gè)獨(dú)立的通道。
[0010]在上下方向上所述相鄰的低溫工質(zhì)管束之間設(shè)置彎管結(jié)構(gòu),從而使低溫工質(zhì)管束在上下方向上構(gòu)成蛇形管結(jié)構(gòu)。
[0011]沿著煙氣流動(dòng)的方向,所述的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸降低。
[0012]沿著煙氣流動(dòng)的方向,所述的第一孔的中心線和第二孔的中心線之間的距離為逐漸減小。
[0013]在低溫工質(zhì)管束的入口上設(shè)置調(diào)節(jié)閥,用于調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束的介質(zhì)的流量,在高溫?zé)煔獬隹谖恢蒙显O(shè)置溫度傳感器,用于測(cè)量換熱器出口的煙氣的溫度;調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器與中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接,中央控制根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的溫度的大小,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束的介質(zhì)的流量。
[0014]如果測(cè)量的溫度低于第一溫度,則中央控制器自動(dòng)減少調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,如果測(cè)量的溫度高于第二溫度,則中央控制器自動(dòng)增加調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,其中第二溫度大于第一溫度。
[0015]所述蓄熱介質(zhì)是陶瓷材料,所述陶瓷材料的質(zhì)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Al2O3與現(xiàn)有相比較,本發(fā)明蓄熱式換熱器具有如下的優(yōu)點(diǎn):
I)因?yàn)槭枪腆w蓄熱材料,所以煙氣直接可以通過(guò)蓄熱材料中的第一孔與低溫工質(zhì)進(jìn)行換熱,不需要在換熱器中再設(shè)置煙氣管道,避免了管子的腐蝕,省了管子。
[0016]2)提供了一種新的分體式蓄熱換熱器,方便維護(hù),節(jié)省成本。
[0017]3)本發(fā)明具備了常規(guī)蓄熱系統(tǒng)中的熱罐和冷罐的功能,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)蓄熱材料的吸熱和放熱功能,優(yōu)化了蓄熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),減少了初期投資和運(yùn)行成本。
[0018]4)本發(fā)明用蓄熱式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造,成本降低。
[0019]5)還能實(shí)現(xiàn)在蓄熱的同時(shí)放熱,極大優(yōu)化了預(yù)熱的利用。
[0020]6)通過(guò)多次試驗(yàn),優(yōu)化了換熱器的最佳結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)換熱器同時(shí)滿足蓄熱能力以及成本的需要。
[0021]7)通過(guò)設(shè)置隔板,使得整體蓄熱均勻,同時(shí)強(qiáng)化對(duì)流。
[0022]8)通過(guò)自動(dòng)控制,避免低溫腐蝕,同時(shí)達(dá)到最大的余熱利用效果。
[0023]9)通過(guò)蓄熱材料的厚度或蓄熱能力的變化設(shè)置,在滿足蓄熱需求的情況下節(jié)省了成本。
[0024]10)提供了一種新的蓄熱材料,滿足水泥生產(chǎn)中的余熱利用的需求?!緦@綀D】
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的蓄熱式換熱器中吸熱結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖2是本發(fā)明的蓄熱式換熱器中放熱結(jié)構(gòu)的示意圖;
圖3是本發(fā)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(fā)明的蓄熱材料的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖;
圖6是本發(fā)明的蓄熱材料的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】的示意圖;
圖7是本發(fā)明的蓄熱式換熱器中放熱結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例。
[0026]附圖標(biāo)記
1、高溫?zé)煔獬隹冢?、換熱器殼體,3、第一孔,4、豎向隔板,5、高溫?zé)煔膺M(jìn)口,6、豎向隔板,7、豎向隔板,8、工質(zhì)出口,9、低溫工質(zhì)管束,10、工質(zhì)入口,11、進(jìn)口管,12、進(jìn)口聯(lián)箱,13、調(diào)節(jié)閥,14蓄熱材料。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028]如圖1所示,一種水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱利用的蓄熱式換熱器,所述換熱器包括低溫工質(zhì)管束9、高溫?zé)煔膺M(jìn)口 5、高溫?zé)煔獬隹?1、低溫工質(zhì)入口 10、低溫工質(zhì)出口 8和殼體2,換熱器殼體2內(nèi)設(shè)置多塊蓄熱材料14,所述多塊蓄熱材料14堆疊在一起,每塊蓄熱材料14中設(shè)置第一孔3和第二孔,第一孔3和第二孔交叉設(shè)置,所述低溫工質(zhì)管束9穿過(guò)第二孔,所述低溫工質(zhì)管束9的外徑等于第二孔的直徑,所述多塊蓄熱材料的第一孔3形成連通的通道,所述第一孔3所形成的通道用于流通水泥生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣,低溫工質(zhì)管束9用于流通低溫工質(zhì);所述煙氣從高溫?zé)煔?入口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)第一孔3,然后從高溫?zé)煔獬隹?I排出,低溫工質(zhì)從低溫工質(zhì)入口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)低溫工質(zhì)管束9,然后從低溫工質(zhì)出口 8排出。
[0029]蓄熱材料分為多塊,可以方便搬運(yùn),維護(hù),例如在某塊蓄熱材料失去蓄熱能力的時(shí)候,方便更換。
[0030]因?yàn)樾顭岵牧蠟楣腆w蓄熱材料,換熱過(guò)程中不發(fā)生相變,因此煙氣可以直接穿過(guò)蓄熱材料中的第一孔,不需要單獨(dú)在第一孔中設(shè)置管束,節(jié)省了管束。同樣,因?yàn)榈蜏毓べ|(zhì)在管束中流動(dòng),而煙氣在第一孔中流動(dòng),煙氣和低溫工質(zhì)無(wú)法直接混合,從而使得各塊蓄熱材料之間不需要非常嚴(yán)密的密封,節(jié)省了成本。
[0031]煙氣經(jīng)過(guò)第一孔3的時(shí)候,蓄熱材料吸收煙氣中的熱量,然后蓄熱介質(zhì)將吸收的熱量傳遞給低溫工質(zhì)管束的低溫工質(zhì),從而完成換熱過(guò)程。
[0032]煙氣和低溫工質(zhì)可以同時(shí)進(jìn)行流動(dòng),蓄熱材料在吸收煙氣熱量的同時(shí),將熱量傳遞給低溫工質(zhì)。
[0033]當(dāng)然作為另一個(gè)選擇,煙氣和低溫工質(zhì)可以不同時(shí)間段分別與蓄熱介質(zhì)進(jìn)行換熱。在吸熱過(guò)程中,高溫?zé)煔庠诘谝豢變?nèi)放熱,蓄熱材料存儲(chǔ)熱量;當(dāng)需要利用儲(chǔ)存的熱量時(shí),低溫工質(zhì)管束內(nèi)通過(guò)低溫工質(zhì),吸收蓄熱介質(zhì)的熱量。例如當(dāng)高溫?zé)煔忾g歇性停止時(shí),蓄熱材料與低溫工質(zhì)管束內(nèi)的低溫工質(zhì)進(jìn)行放熱反應(yīng),實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱的存儲(chǔ)和利用,提高了能源的利用率。[0034]如圖3-6所示,作為一個(gè)優(yōu)選,所述每一塊蓄熱材料14為立方體結(jié)構(gòu),在每塊蓄熱材料14中設(shè)置兩排第一孔3和一排第二孔,第二孔位于兩排第一孔3的中間,每排第一孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行,每排第二孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行;兩排第一孔3的中心線與中間第二孔的中心線的距離相同,第一孔和第二孔之間構(gòu)成90°設(shè)置。如圖4-6所示,其中第一孔3和第二孔中心線之間的距離不能過(guò)大,如果過(guò)大,則會(huì)因?yàn)闊煔鉀](méi)有足夠的熱量,導(dǎo)致蓄熱材料無(wú)法蓄滿熱量,造成蓄熱材料的浪費(fèi),同時(shí)也會(huì)造成出口 5煙氣的溫度過(guò)低,造成低溫腐蝕;如果距離過(guò)小,則造成蓄熱材料無(wú)法蓄滿足夠的熱量,造成無(wú)法滿足換熱的需求,造成了能源的浪費(fèi),同理,對(duì)于第一孔與蓄熱材料邊界的最近的距離同樣需要滿足一個(gè)最佳的結(jié)果。因此,本發(fā)明是通過(guò)多個(gè)不同管徑的換熱器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出的最佳的換熱器蓄熱材料的尺寸關(guān)系。
[0035]如圖4所示,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(zhǎng)2,第一孔的中心線所在的平面距離最近的蓄熱材料的面的距離為L(zhǎng)I,則D1、D2和LI,L2滿足如下公式:
Ll/L2=a*ln(D2/Dl)+b,
D2>D1, L2>L1,
其中In是對(duì)數(shù)函數(shù),a, b為參數(shù),其中1.28〈=a〈=l.45,0.37〈=b〈=0.43; 25mm〈=Dl〈=60mm,25mm〈=D2〈=60mm,
L, Dl, D2的單位為mm。
[0036]同一排第一孔中的相鄰兩個(gè)孔的圓心之間的距離為L(zhǎng)3,L3的距離不能過(guò)大,如果過(guò)大會(huì)導(dǎo)致熱量無(wú)法蓄滿,造成蓄熱材料的浪費(fèi),如果過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致蓄熱材料的蓄熱能力太低,無(wú)法滿足蓄熱需求,會(huì)造成余熱的損失。通過(guò)多次試驗(yàn),確定的所述L3與第一孔直徑Dl之間的關(guān)系滿足:1.5〈L3/D1〈2.7,優(yōu)選的,1.9〈L3/D1〈2.1。
[0037]同理,第二孔之間的距離和第二孔直徑的比例范圍優(yōu)選在1.5-2.7之間,最優(yōu)選為1.9-2.1之間。
[0038]作為優(yōu)選,如圖1-3所示,所述換熱器為立式結(jié)構(gòu),第一孔3為豎直方向設(shè)置,第二孔為水平方向設(shè)置,在豎直方向上設(shè)置多個(gè)隔板4、6、7,隔板之間以及最外層隔板與殼體的側(cè)壁之間放置多塊蓄熱材料,即將蓄熱材料分為多組,通過(guò)多個(gè)隔板將第一孔分為多個(gè)獨(dú)立的通道。通過(guò)隔板,有利于進(jìn)一步提高煙氣的對(duì)流傳熱性能。同時(shí)豎向隔板4、豎向隔板6和豎向隔板7也是工質(zhì)用換熱管束9的支撐板。
[0039]作為一個(gè)優(yōu)選,沿著殼體豎向的中線向殼體兩側(cè),隔板之間的距離越來(lái)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(cè)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(cè)殼體形成的空間,同時(shí)要大于隔板7與右側(cè)殼體形成的空間。主要原因是因?yàn)闅んw兩側(cè)的煙氣的速度要小于中間的速度,通過(guò)隔板的設(shè)置可以是整個(gè)殼體內(nèi)的空氣流動(dòng)速度基本保持一致,從而使得蓄熱材料整體上均勻吸熱。
[0040]作為優(yōu)選,如圖2所示,在上下方向上所述相鄰的低溫工質(zhì)管束9之間設(shè)置彎管結(jié)構(gòu),從而使低溫工質(zhì)管束在上下方向上構(gòu)成蛇形管結(jié)構(gòu)。
[0041]作為一個(gè)優(yōu)選,沿著煙氣流動(dòng)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(dòng)方向,煙氣的溫度越來(lái)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(jié)省蓄熱材料的成本。
[0042]圖2中低溫工質(zhì)管束是在垂直方向上設(shè)置多根互相平行的并聯(lián)的蛇形管,低溫工質(zhì)沿著垂直方向流動(dòng),但是低溫工質(zhì)管束的排列方式不限于圖2所示的形式。作為另一種設(shè)置方式,低溫工質(zhì)管束是在水平方向上的多根互相平行的并聯(lián)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(guò)彎管連接在一起,為串聯(lián)結(jié)構(gòu),在不同平面的管子為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然,所述管子也可以不設(shè)置彎管,即在平面上和垂直方向上的所有管子都為并聯(lián)結(jié)構(gòu),如圖7所示,在左右兩側(cè)設(shè)置低溫工質(zhì)管束的集管。當(dāng)然圖7的兩側(cè)的集管可以設(shè)置在殼體外,不限于圖7的設(shè)置方式。
[0043]對(duì)于圖6所示的形式,圖6展示了四塊蓄熱材料。作為一個(gè)優(yōu)選,沿著煙氣流動(dòng)的方向上,第二孔的直徑不斷的減少。主要原因是因?yàn)檠刂鵁煔饬鲃?dòng)的方向,煙氣的溫度不斷的下降,蓄熱材料所存儲(chǔ)熱量也越來(lái)越少,因此通過(guò)減少管徑,來(lái)減少流經(jīng)蓄熱材料的低溫工質(zhì)的流量,從而使得沿著延期的流動(dòng)方向上,低溫工質(zhì)的整體的溫度升高差別不大,使得加熱后的低溫工質(zhì)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(shí)也可以避免低溫工質(zhì)管束受熱不均勻而導(dǎo)致局部溫度過(guò)高,影響其使用壽命。
[0044]作為一個(gè)優(yōu)選,沿著煙氣流動(dòng)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(zhǎng)逐漸減小。主要原因是沿著煙氣的流動(dòng)方向,煙氣的溫度越來(lái)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(lái)越少,這樣可以節(jié)省蓄熱材料的成本。
[0045]針對(duì)上述情況,但是此時(shí)的L數(shù)值也滿足上述的公式??梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整a、b兩個(gè)參數(shù)的大小來(lái)調(diào)整L不斷變化的數(shù)值。
[0046]作為一個(gè)優(yōu)選,在低溫工質(zhì)管束9的入口上設(shè)置調(diào)節(jié)閥13,用于調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束9的介質(zhì)的流量,同時(shí),在高溫?zé)煔獬隹?I位置上設(shè)置溫度傳感器(沒(méi)有示出),用于測(cè)量換熱器出口的煙氣的溫度;調(diào)節(jié)閥13、溫度傳感器與中央控制器(沒(méi)有示出)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接,中央控制根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的溫度的大小,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束9的介質(zhì)的流量。
[0047]如果測(cè)量的溫度低于第一溫度,則中央控制器自動(dòng)減少調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,如果測(cè)量的溫度高于第二溫度,則中央控制器自動(dòng)增加調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,其中第二溫度大于第一溫度。
[0048]之所以采取上述措施,主要目的是為了防止低溫腐蝕。因?yàn)槿绻麩煔獬隹跍囟冗^(guò)低,會(huì)造成煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度,會(huì)造成對(duì)排煙管道以及換熱器的低溫腐蝕,通過(guò)減少參與換熱的低溫工質(zhì)的流量,來(lái)降低換熱量,提高出口溫度,對(duì)溫度的控制可以避免低溫腐蝕的發(fā)生;同理,如果測(cè)量的溫度高于一定溫度,則表明排煙溫度過(guò)高,會(huì)造成浪費(fèi),因此,需要增加流體的流量,來(lái)吸收更多的熱量。
[0049]所述蓄熱介質(zhì)是陶瓷材料,所述陶瓷材料的質(zhì)量成分如下:Si0240-43%,
3.1-3.3%Li20、5.5-5.8%Ti02,4.3%Mg0, 7.0-7.3%La203, 0.45-0.55%Ba0,其余的是 Al2O3。
[0050]優(yōu)選的,Si0241%,3.22%Li20、5.85%Ti02,4.3%Mg0, 7.l%La203, 0.5%Ba0,其余的是A1203。
[0051]上述的蓄熱材料是通過(guò)多次試驗(yàn)得到的結(jié)果,在水泥回轉(zhuǎn)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(chǎn)過(guò)程中的對(duì)余熱的吸收利用。
[0052]對(duì)于蓄熱材料蓄熱能力變化的情況,可以調(diào)整各種成分的含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0053]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上,但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),均可作各種更動(dòng)與修改,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種水泥生產(chǎn)過(guò)程余熱利用的蓄熱式換熱器,所述換熱器包括低溫工質(zhì)管束、高溫?zé)煔膺M(jìn)口、高溫?zé)煔獬隹?、低溫工質(zhì)入口、低溫工質(zhì)出口和殼體,所述換熱器殼體內(nèi)設(shè)置多塊蓄熱材料,所述蓄熱材料為固體蓄熱材料,所述多塊蓄熱材料堆疊在一起,每塊蓄熱材料中設(shè)置第一孔和第二孔,第一孔和第二孔交叉設(shè)置且互不相通,所述低溫工質(zhì)管束穿過(guò)第二孔,所述低溫工質(zhì)管束的外徑等于第二孔的直徑,所述多塊蓄熱材料的第一孔形成連通的通道,所述第一孔所形成的通道用于流通水泥生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣,低溫工質(zhì)管束用于流通低溫工質(zhì);所述煙氣從高溫?zé)煔馊肟谶M(jìn)入,經(jīng)過(guò)第一孔,然后從高溫?zé)煔獬隹谂懦?,低溫工質(zhì)從低溫工質(zhì)入口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)低溫工質(zhì)管束,然后從低溫工質(zhì)出口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于,所述每一塊蓄熱材料為立方體結(jié)構(gòu),在每塊蓄熱材料中設(shè)置兩排第一孔和一排第二孔,第二孔位于兩排第一孔的中間,每排第一管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行,每排第二管孔中心線所在的平面與立方體的外表面平行;兩排第一孔的中心線與中間第二孔的中心線的距離相同,第一孔和第二孔之間構(gòu)成90°設(shè)置,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(zhǎng)2,第一孔的中心線所在的平面距離最近的蓄熱材料的面的距離為L(zhǎng)I,則D1、D2和LI,L2滿足如下公式:
Ll/L2=a*ln(D2/Dl)+b,
D2>D1, L2>L1, 其中In是對(duì)數(shù)函數(shù),a, b為參數(shù),其中1.28〈=a〈=l.45,0.37〈=b〈=0.43;
25mm<=Dl<=60mm, 25mm<=D2<=60mm, L, Dl, D2的單位為mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器,其特征在于a=l.34,b=0.41。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于:所述換熱器為立式結(jié)構(gòu),第一孔為豎直方向,低溫工質(zhì)管束為水平方向,在豎直方向上設(shè)置多個(gè)隔板,將第一孔分為多個(gè)獨(dú)立的通道。
5.如權(quán)利要求4所述的換熱器,其特征在于在上下方向上所述相鄰的低溫工質(zhì)管束之間設(shè)置彎管結(jié)構(gòu),從而使低溫工質(zhì)管束在上下方向上構(gòu)成蛇形管結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于,沿著煙氣流動(dòng)的方向,所述的蓄熱材料的蓄熱能力逐漸降低。
7.如權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于,沿著煙氣流動(dòng)的方向,所述的第一孔的中心線和第二孔的中心線之間的距離逐漸減小。
8.如權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于,在低溫工質(zhì)管束的入口上設(shè)置調(diào)節(jié)閥,用于調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束的介質(zhì)的流量,在高溫?zé)煔獬隹谖恢蒙显O(shè)置溫度傳感器,用于測(cè)量換熱器出口的煙氣的溫度;調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器與中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)連接,中央控制根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的溫度的大小,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫工質(zhì)管束的介質(zhì)的流量。
9.如權(quán)利要求8所述的換熱器,其特征在于如果測(cè)量的溫度低于第一溫度,則中央控制器自動(dòng)減少調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,如果測(cè)量的溫度高于第二溫度,則中央控制器自動(dòng)增加調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度,其中第二溫度大于第一溫度。
10.如權(quán)利要求1所述的換熱器,其特征在于,所述蓄熱介質(zhì)是陶瓷材料,所述陶瓷材料的質(zhì)量成分如下:Si0241%,3.22%Li20,5.85%Ti02,4.3%MgO, 7.l%La203, 0.5%BaO,其余的`是 Al2O3O
【文檔編號(hào)】F28F21/04GK103925824SQ201410188962
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】程林, 杜文靜 申請(qǐng)人:山東省能源與環(huán)境研究院