CN101813430B - 钢球换热系统 - Google Patents

Abstract

一种钢球换热系统，其特征是：该系统使用钢球作为传递热能的介质，自带有钢球加热器(8)与钢球换热器(9)，所述钢球加热器(8)与钢球换热器(9)分别与加热器钢球提升斗(1)和换热器钢球提升斗(2)结合，成为一个钢球热交换循环体系。本发明可以广泛应用于炼油、化工、冶金、电力等行业以及污水、污泥处理等过程中的热交换体系，适用于粘度较大的流体之间的热交换。与传统换热器相比较，最大限度地增大了换热的接触面积，减少换热过程中的介质导热当中的热能损耗，极大地提升了热传递效率。能直接与反应器、冷凝器等相连接，实现能源的循环利用，并减少温室气体排放。设备制造简单，钢球清洗、更换容易，易操作，投入产出率高。

Description

钢球换热系统

技术领域

本发明涉及炼油、化工、冶金、电力等行业以及污水、污泥处理等过程中的热交换体系，具体说是一种钢球换热系统。

背景技术

目前在热交换体系中，如何最大程度地增大换热接触面积，减少换热过程中的热能损耗，并与反应、冷却体系形成一个整体，实现能源的流动、循环式利用，以达到高效、节能、环保的目地是世界各国所研究探讨的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以高效、节能、环保为宗旨，且与热源、冷却体系成为一个整体，易维护、成本低的钢球换热系统。

所述钢球换热系统，其特征是：该系统使用钢球作为传递热能的介质，自带有钢球加热器与钢球换热器，所述钢球加热器与钢球换热器分别与加热器钢球提升斗和换热器钢球提升斗结合，其中加热器钢球提升斗的顶部通过加热器钢球添加装置与钢球加热器顶端的开口连通，钢球加热器的底端经过热钢球出口与换热器钢球提升斗底部的开口连通；换热器钢球提升斗的顶部通过换热器钢球添加装置与钢球换热器顶端的开口连通，钢球换热器的底端经过钢球筛分器分别设有换热物出口以及与加热器钢球提升斗底部开口连通的换热后钢球出口。

所述钢球加热器还外接有热源入口和热源出口。

所述钢球换热器设有换热物入口，内置有搅拌器。

所述加热器钢球提升斗和换热器钢球提升斗内设有钢球提升装置。

所述换热器钢球添加装置设有钢球流速控制系统。

所述钢球加热器和钢球换热器内置有测温设备。

本发明可以广泛应用于炼油、化工、冶金、电力等行业以及污水、污泥处理等过程中的热交换体系，适用于粘度较大的流体之间的热交换。由于使用钢球与换热物直接接触，一方面省去了传递介质，使换热器结构得到简化，成本得以降低，另一方面极大程度提高换热接触面积，减少热量传递过程中的能量损耗，并且能与反应器、冷凝器相结合，利用反应器产生的热气体直接或者间接与钢球及反应物进行热交换，形成流动式、循环式的热交换体系，达到高效、节能、环保的目的。设备制造简单，钢球清洗、更换容易，易操作，投入产出率高。利用反应或热交换的余热或反应产生的热废气的热能，达到资源的再利用，并回收利用热废气，减少温室气体排放，达到节能、环保的目的。

附图说明

图1是本发明结构示意图，

图2是加热器钢球提升斗的结构示意图。

图中：1-加热器钢球提升斗，2-换热器钢球提升斗，3-加热器钢球添加装置，4-换热器钢球添加装置，5-热源入口，6-换热物入口，7-热源出口，8-钢球加热器，9-钢球换热器，10-热钢球出口，11-钢球筛分器，12-热钢球添加口，13-换热后钢球出口，14-换热物出口，15-提升装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：如图1、2中所示钢球换热系统，其特征是：该系统使用钢球作为传递热能的介质，自带有钢球加热器8与钢球换热器9，所述钢球加热器8与钢球换热器9分别与加热器钢球提升斗1和换热器钢球提升斗2结合，其中加热器钢球提升斗1的顶部通过加热器钢球添加装置3与钢球加热器8顶端的开口连通，钢球加热器8的底端经过热钢球出口10与换热器钢球提升斗2底部的开口连通；换热器钢球提升斗2的顶部通过换热器钢球添加装置4与钢球换热器9顶端的开口连通，钢球换热器9的底端经过钢球筛分器11分别设有换热物出口14以及与加热器钢球提升斗1底部开口连通的换热后钢球出口13。所述钢球加热器8还外接有热源入口5和热源出口7。所述钢球换热器9设有换热物入口6，内置有搅拌器。所述加热器钢球提升斗1和换热器钢球提升斗2内设有钢球提升装置15。

所述换热器钢球添加装置4设有钢球流速控制系统。与钢球流速控制系统配套，钢球加热器8和钢球换热器9内置有测温设备。

钢球换热系统的工作过程如下：待加热的钢球从钢球加热器8顶部的加热器钢球添加装置3中落入钢球加热器8中加热，钢球加热器8还接有热源入口5，工业废热气体从此处进入到钢球加热器8中，并从热源出口7处流出。钢球在钢球加热器8中经过阻尼下落到钢球加热器8底部的热钢球出口10，此时已被热气体加热。被加热的钢球从热钢球出口10经过通道，由重力下行，经过热钢球添加口12，进入到换热器钢球提升斗2下部，换热器钢球提升斗2内装有提升装置15，提升装置15上安装的提升抓由电机带动运转，一旦钢球由热钢球添加口12落入，即进入提升装置15被提升抓带动上升，直到换热器钢球提升斗2上部的另一侧开口处落下，进入换热器钢球添加装置4。

换热器钢球添加装置4中有钢球流速控制器来控制出口阀门，从而控制钢球下落速度，钢球流速控制器根据钢球和反应物或需加热物质的比例、导热值以及需要反应物达到的温度等来确定钢球落入钢球换热器9的流速，另外安装在换热系统内各处的热电偶信号也接入到换热器钢球添加装置4中的钢球流速控制器。被加热的钢球就从换热器钢球添加装置4的出口落入到钢球换热器9中。钢球换热器9的上部有换热物质入口6，待加热的换热物质从此处被加入到钢球换热器9中进行换热，待加热换热物质为粘度较大的流体。钢球换热器9中装有电机带动的搅拌器，将热钢球和换热物质充分搅拌均匀，由于热钢球和带加热换热物质直接接触，减少了热传递介质，且接触面积比传统的传递介质成数倍的增加，使得热传递效率有了突破性的提升。

热钢球和换热物质在钢球换热器9中经过充分搅拌后，快速完成热量交换过程，混合在其中的热钢球数量和温度决定了换热物质的出口温度，实际上换热物质在钢球换热器9的下部根据处理需要已变成热干粉末装，在钢球换热器9的底部进入到钢球筛分器11中。在钢球筛分器11的出口，有换热后钢球出口13和换热物质出口14，换热物质由换热物质出口14流出，完成热交换过程，成为低温态的钢球从换热后钢球出口13经过通道进入到加热器钢球提升斗1的下部。

加热器钢球提升斗1内装有类似换热器钢球提升斗2的提升装置15，提升装置15由电机带动运转，将进入其中的钢球运送到加热器钢球提升斗1上部另一侧的出口处，钢球在此处落下到加热器钢球添加装置3中，钢球由此完成一个完整的循环过程，低温态的钢球将进入到钢球加热器8中被再次加热。

本发明首先由一定温度的钢球直接与常温或低温的反应物或需加热物质直接接触混合，需加热物质要求有一定的粘性，且不与钢球直接反应，最大限度的增大了换热接触面积，减少热传递物质，对反应物或热交换物质的化学性质无影响，且随反应物或换热物质一起传动，当反应物或热交换物质进一步升温、蒸干进入反应体系或下一步体系中时，钢球与其自动脱离，通过钢球回收装置将钢球回收传输至初始常温或低温状态的循环体系中，形成热能的循环利用。钢球的加热、热传动，可与热源反应体系相连接，利用反应产生的热能和反应中产生的热气体，通过钢球加热器8中的冷凝器相连接，加上鼓风以及传动设备形成整体传动循环式热交换体系，达到高效、节能、资源的再利用，减少温室气体排放。

与传统换热器相比较，最大限度地增大了换热的接触面积，减少换热过程中的介质导热当中的热能损耗，能直接与反应器、冷凝器等相连接，利用热源侧的反应产生的热能，实现了能源的循环利用，并减少温室气体排放。整套设备制作简单，易操作、清洗、保养、更换，极大地降低了设备的制作成本。

Claims (6)

1.一种钢球换热系统，其特征是：该系统使用钢球作为传递热能的介质，自带有钢球加热器(8)与钢球换热器(9)，所述钢球加热器(8)与钢球换热器(9)分别与加热器钢球提升斗(1)和换热器钢球提升斗(2)结合，其中加热器钢球提升斗(1)的顶部通过加热器钢球添加装置(3)与钢球加热器(8)顶端的开口连通，钢球加热器(8)的底端经过热钢球出口(10)与换热器钢球提升斗(2)底部的开口连通；换热器钢球提升斗(2)的顶部通过换热器钢球添加装置(4)与钢球换热器(9)顶端的开口连通，钢球换热器(9)的底端与钢球筛分器(11)相连，钢球筛分器(11)设有换热后钢球出口(13)和换热物出口(14)，换热后钢球出口(13)与加热器钢球提升斗(1)底部开口连通。

2.根据权利要求1所述的钢球换热系统，其特征是：所述钢球加热器(8)还外接有热源入口(5)和热源出口(7)。

3.根据权利要求1所述的钢球换热系统，其特征是：所述钢球换热器(9)设有换热物入口(6)，且钢球换热器(9)内置有搅拌器。

4.根据权利要求1所述的钢球换热系统，其特征是：所述加热器钢球提升斗(1)和换热器钢球提升斗(2)内设有钢球提升装置(15)。

5.根据权利要求1所述的钢球换热系统，其特征是：所述换热器钢球添加装置(4)设有钢球流速控制系统。

6.根据权利要求1或2或3所述的钢球换热系统，其特征是：所述钢球加热器(8)和钢球换热器(9)内置有测温设备。

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