一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热装置及其系统的制作方法

1.本发明属于余热回收领域，尤其涉及一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热装置及其系统。


背景技术：

[0002][0003]
目前，国内余热节能锅炉的设计和开发已经成熟，现有的烟气余热利用系统中，生产设备产生的烟气有较大的温度波动，因此余热锅炉工作时需要经常性的对水泵、风机以及锅炉等设备进行调负荷操作。当烟气温度低于余热锅炉设计温度时，锅炉热效率会降低，影响其工作输出及蒸汽品质，并可能造成停机停产；而当烟气温度高于余热锅炉设计温度时，会出现损坏材料、破坏水循环以及造成锅炉变形的情况，严重时还会发生安全事故。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热装置及其系统，以解决生产设备产生的烟气温度波动导致需要频繁操作设备，并且可能会影响锅炉正常工作的问题。
[0005]
本发明采用以下技术方案：一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热装置，包括：
[0006]
壳体，其左端开设有入口，其右端开设有出口，其顶部开设有多个伸入孔，入口通过管道与生产设备的烟气出气口连通，其出口通过连接管与余热锅炉的进气口连通，其底部内壁竖向开设有多个盲孔的定位孔，各定位孔和对应的伸入孔的轴线重合，
[0007]
储热单元，由密闭的外壳和盛放在外壳内的储热材料组成，其下端自上而下依次穿过伸入孔和壳体内腔，并固定在定位孔内，储热单元用于位于其内的储热材料对进入壳体内腔的烟气温度进行调节，然后输送给余热锅炉。
[0008]
进一步地，伸入孔为圆形，外壳为中空的管状结构，管状结构内盛放有储热材料。
[0009]
进一步地，伸入孔为条形，外壳为中空的板状结构，板状结构内盛放有储热材料。
[0010]
进一步地，储热材料为熔盐。
[0011]
一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热系统，包括：
[0012]
高温相变储热装置，其储热单元的外壳内的储热材料的相变点为锅炉正常工作上限温度，其入口通过第一管道与接入管相连通，接入管与生产设备的烟气出气口连通；高温相变储热装置的出口通过第二管道与余热锅炉的进气口连通，第一管道和第二管道上分别安装有第一电动阀和第二电动阀，高温相变储热装置的入口还通过第五管道与连接管相连通，连接管与余热锅炉的进气口连通；第五管道上安装有第五电动阀，
[0013]
低温相变储热装置，其储热单元的外壳内的储热材料的相变点为锅炉正常工作下限温度，低温相变储热装置的出口与高温相变储热装置的出口通过第七管道相连通，低温相变储热装置的入口通过第三管道与接入管相连通，低温相变储热装置的出口还通过第四管道与余热锅炉的进气口连通，第三管道和第四管道上分别安装有第三电动阀和第四电动
阀，低温相变储热装置的入口还通过第六管道与连接管相连通，第六管道上安装有第六电动阀，
[0014]
温度传感器，安装在连接管上，用于检测连接管内的烟气温度，
[0015]
处理模块，用于接收温度传感器的烟气温度值，并：
[0016]
当烟气温度＞高温预定温度，发送开阀信号给第五电动阀、第三电动阀；使得烟气先通过低温相变储热装置再通过高温相变储热装置对烟气进行降温；
[0017]
当烟气温度≤低温预定温度，发送开阀信号给第一电动阀、第六电动阀；使得烟气先通过高温相变储热装置再通过低温相变储热装置对烟气进行升温；
[0018]
当烟气温度处于低温预定温度和高温预定温度区间时，发送开阀信号给第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀；使得烟气分为两路分别通过高温相变储热装置和低温相变储热装置后汇集进入余热锅炉。
[0019]
本发明的有益效果是：通过设置本发明后余热锅炉的入口烟气温度稳定，系统热效率高；本发明系统简单，设备少，且可根据余热锅炉所需要的烟气温度来选取工业熔盐作为储热材料，整体经济性高；减少系统其它设备的频繁操作，降了系统的运行、维修成本；本发明由于稳定了系统烟气温度，对锅炉、风机的运行有益，且减少了设备频繁调负荷操作，有效降低了系统运行及检修成本。
附图说明
[0020]
图1为本发明的侧视图；
[0021]
图2为本发明的俯视图；
[0022]
图3为本发明系统的结构示意图。
[0023]
其中：1、壳体；2、入口；3、出口；4、伸入孔；5、定位孔；6、储热单元；7、外壳；8、储热材料；9、高温相变储热装置；10、第一管道；11、第二管道； 12、第一电动阀；13、第二电动阀；14、第五管道；15、第五电动阀；16、低温相变储热装置；17、第七管道；18、第三管道；19、接入管；20、第三电动阀； 21、第六电动阀；22、第四管道；23、第四电动阀；24、温度传感器；25、连接管；26、余热锅炉；27、第六管道。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0025]
本发明公开了一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热装置，如图1和图2 所示，包括壳体1和储热单元6，壳体1的左端开设有入口2，壳体1的右端开设有出口3，壳体1的顶部开设有多个伸入孔4，壳体1的入口2通过管道与生产设备的出气口连通，壳体1的出口3通过管道与余热锅炉26的进气口连通，壳体1的底部内壁竖向开设有多个盲孔的定位孔5，各定位孔5和对应的伸入孔 4的轴线重合。
[0026]
储热单元6由密闭的外壳7和盛放在外壳7内的储热材料8组成，储热单元 6的下端自上而下依次穿过伸入孔4和壳体1内腔，并固定在定位孔5内，储热单元6用于位于其内的储热材料8对进入壳体1内腔的烟气温度进行调节，然后输送给余热锅炉26。
[0027]
伸入孔4为圆形，外壳7为中空的管状结构，管状结构内盛放有储热材料8。伸入孔4还可以为条形，外壳7为中空的板状结构，板状结构内盛放有储热材料 8，该相变储热装置
在烟气正压时，烟气不会外泄，避免引发安全事故。烟气负压运行时，不会造成冷空气的吸入，避免了烟气温度被降低。
[0028]
本发明利用在相同温差范围下潜热大于显热的物理特性，使熔盐在相变温度点下进行大量吸热或放热工作，以稳定烟气温度，从而提高了系统热效率。
[0029]
本发明还公开了一种为余热锅炉调节进气温度的相变储热系统，如图3所示包括高温相变储热装置9、低温相变储热装置16、温度传感器24和处理模块及其相关电动阀，且高温相变储热装置9和低温相变储热装置16的相变储热装置均采用本发明中的相变储热装置。
[0030]
高温相变储热装置9的储热单元6的外壳7内的储热材料8的相变点为锅炉正常工作上限温度，高温相变储热装置9的入口2通过第一管道10与接入管19 相连通，接入管19与生产设备的烟气出气口连通；高温相变储热装置9的出口3 通过第二管道11与余热锅炉26的进气口连通，第一管道10和第二管道11上分别安装有第一电动阀12和第二电动阀13，高温相变储热装置9的入口2还通过第五管道14与连接管25相连通，连接管25与余热锅炉26的进气口连通；第五管道14上安装有第五电动阀15。
[0031]
低温相变储热装置16的储热单元6的外壳7内的储热材料8的相变点为锅炉正常工作下限温度，低温相变储热装置16的出口3与高温相变储热装置9的出口3通过第七管道17相连通，低温相变储热装置16的入口2通过第三管道18 与接入管19相连通，接入管19与生产设备的烟气出气口连通；低温相变储热装置16的出口3通过第四管道22与余热锅炉26的进气口连通，第三管道18和第四管道22上分别安装有第三电动阀20和第四电动阀23，低温相变储热装置16 的入口2还通过第六管道27与连接管25相连通，连接管25与余热锅炉26的进气口连通；第六管道27上安装有第六电动阀21。
[0032]
温度传感器24安装在连接管25上，温度传感器24用于检测连接管25内的烟气温度，处理模块用于接收温度传感器24的烟气温度值，并计算当烟气温度＞高温预定温度，发送关阀信号给第二电动阀13、第四电动阀23、第五电动阀 15和第六电动阀21；当烟气温度≤低温预定温度，发送关阀信号给第一电动阀 12、第三电动阀20、第四电动阀23和第五电动阀15。
[0033]
本发明中的锅炉正常工作温度是指余热系统所能接受的锅炉工作时的入口烟气温度区间范围值。高温预定温度是锅炉正常工作上限温度，低温预定温度是锅炉正常工作下限温度，高温相变储热装置9选取储热材料8的相变点为锅炉正常工作上限温度，低温相变储热装置16选取储热材料8的相变点为锅炉正常工作下限温度。
[0034]
当连接管25内的烟气温度在不高于高温预定温度及不低于低温预定温度时，第一电动阀12、第二电动阀13、第三电动阀20、第四电动阀23开启，第五电动阀15、第六电动阀21关闭，接入管19内的烟气分两路，一路经第三电动阀20、第三管道18、低温相变储热装置16、第四电动阀23、第四管道22进入连接管 25，另一路经第一电动阀12、第一管道10、高温相变储热装置9、第二电动阀 13、第二管道11进入连接管25，两路汇集后从连接管25进入余热锅炉26，然后流出，其中低温相变储热装置16的温度高于其相变温度点，熔盐为液态；高温相变储热装置9的温度低于其相变温度点，熔盐为固态。
[0035]
当连接管25内的烟气温度高于高温预定温度时，第五电动阀15、第三电动阀20开启，第一电动阀12、第二电动阀13、第六电动阀21、第四电动阀23关闭，烟气从接入管19依次
经过第三电动阀20、第三管道18、低温相变储热装置 16、第七管道17、高温相变储热装置9、第一管道10、第五管道14、第五电动阀15、连接管25进入余热锅炉26，在这一通路中低温相变储热装置16的温度高于其相变温度点，熔盐为液态；高温相变储热装置9的温度处于相变温度附近范围，熔盐为固态或液态。烟气经过低温相变储热装置16及高温相变储热装置9 的吸热，其温度降至低于或等于高温预定温度，保证了余热锅炉26的正常工作。
[0036]
当连接管25内的烟气温度低于低温预定温度时，第一电动阀12、第六电动阀21开启，第二电动阀13、第五电动阀15、第三电动阀20、第四电动阀23关闭，烟气从接入管19依次经过第一电动阀12、第一管道10、高温相变储热装置 9、第七管道17、低温相变储热装置16、第三管道18、第六管道27、第六电动阀21、连接管25进入余热锅炉26。低温相变储热装置16的温度处于相变温度附近范围，熔盐为液态或固态；高温相变储热装置9的温度低于其相变温度点，熔盐为固态。烟气经过低温相变储热装置16及高温相变储热装置9的放热，其温度升至高于或等于低温预定温度，保证了余热锅炉26的正常工作。
[0037]
当系统入口2余热烟气温度经常低于余热锅炉26的正常工作下限温度时，采用相变点为余热锅炉26的正常工作下限温度的熔盐相变储热单元6。正常运行时，相变储热单元6内的熔盐为液态，当系统入口2烟气温度产生降低波动时，液态熔盐放出大量的热量，对烟气进行升温，直至熔盐由液态变为固态，烟气一直以较稳定的温度进入余热锅炉26。待入口2烟气温度从较低温度向正常温度恢复时，熔盐又开始吸热直至变为液态。在此运行过程中，余热锅炉26一直在正常工作温度下运行，生产状况稳定。
[0038]
当系统入口2余热烟气温度经常高于余热锅炉26的正常工作上限温度时，采用相变点为余热锅炉26的正常工作上限温度的熔盐相变储热单元6。正常运行时，相变储热单元6内的熔盐为固态，当系统入口2烟气温度产生增高波动时，固态熔盐吸收大量的热量，对烟气进行降温，直至熔盐由固态变为液态，烟气一直以较稳定的温度进入余热锅炉26。待入口2烟气温度从较高温度向正常温度恢复时，熔盐又开始放热直至变为固态。在此运行过程中，余热锅炉26一直在正常工作温度下运行，生产状况稳定。
[0039]
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。