CN102419119A - 防爆式有机气体热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了防爆式有机气体热交换器，包括换热室，换热室上方设置有热源进口，换热室下方设置有热源出口，所述换热室内设置有换热管，所述换热管内通有热交换介质，所述换热室底部设有连通外界的通道，本设计的防爆式有机气体热交换器结构有效避免了丙烷等有机气体在换热室的密闭空间里积聚，使换热室里的有机气体浓度不会达到临爆点，消除了设备爆炸的安全隐患，极大的提高了采用有机气体进行发电的安全性，解决了低温发电的安全问题，为低温发电的发展推广做出贡献。

Description

防爆式有机气体热交换器
技术领域
本发明涉及发电站设备，特别是一种应用于低温发电的防爆式有机气体热交换器。
背景技术
当前世界，随着工业的发展，煤、石油、天然气等不可再生的常规能源被人类大量的开发利用，其储量日益枯竭，能源问题成为每一个国家都必须面对的问题，因此，能源的循环利用、新能源的开发利用等课题日益受到各个国家的重视。
在上述背景下，一些经济比较发达的国家，其政府不惜投资大量的资金进行新能源的研发，并以昂贵的成本建造先进的设备，用于提高能源的利用率或用于能源的循环利用。一些由于建造成本太高而在以前没有实现的项目现在在各国政府的支持下得以实现，如利用工厂生产时排放的较低温度的尾气进行低温发电就是在这情况下提出和发展起来的。
目前，采用煤、石油、天然气、核能等作为热能源的热-电转化发电系统，普遍是使用水作为换热介质的，首先将水在锅炉中加热气化，变成高温高压蒸汽，再将高温高压蒸汽送入汽轮机，推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电，而完成整个热-电转化过程。为了更好的实现能量的转换，需把水蒸气加热到超过其临界温度，甚至会达到600℃以上的高温，因此，该发电系统锅炉排放出来的尾气具有400℃以上的温度，尾气直接排放到大气中，造成了能量的浪费；同时，该发电系统只能利用煤、石油、天然气、核能等高温热源进行发电，而煤、石油、天然气为不可再生能源，核能在很多国家尚未普及，因此，高温发电系统在未来的发展中受到很大制约。
低温发电，就是采用较低温度的热源进行发电，其热源的温度一般在400℃以下，例如现有的地热发电和利用工厂烟囱排放的尾气进行发电都属于低温发电。低温发电能利用工厂烟囱排放的尾气中含有的热量进行发电，实现能源的充分利用；低温发电排放出来的尾气温度较低，能量的浪费少，利用率高；同时，低温发电技术还可以应用在地热发电，推动新能源的发展。阻碍低温发电发展的问题在于：一是成本太高，低温发电由于其热源温度较低，热源与换热介质之间传热效率低，需要建造大型的换热室以延长热源与换热介质换热的时间，因此制造成本高，但在经济较发达的国家，由于有国家的支持帮助解决其成本高的问题，因此低温发电系统得以实现和发展；而阻碍低温发电系统发展的第二个问题是安全性的问题，因为低温发电需要采用临界温度较低的换热介质，在氨气、氟利昂、甲烷、乙烷、丙烷等临界温度较低的气体中，甲烷、乙烷、丙烷等有机气体由于其不会破坏臭氧层、不会对人体造成伤害而成为低温发电系统的理想换热介质，但上述有机气体如果发生泄漏，在换热器的密闭空间里与空气混合达到一定浓度后，会发生爆炸，存在着严重的安全隐患。因此，如何解决采用有机气体进行低温发电的安全问题，成为推动低温发电进一步发展的关键。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种安全的有机气体热交换器，能有效防止因为有机气体泄漏并积聚在密封的换热器内而产生的爆炸事故，保障安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
防爆式有机气体热交换器，包括换热室，换热室上方设置有热源进口，换热室下方设置有热源出口，所述换热室内设置有换热管，所述换热管内通有热交换介质，所述换热室底部设有连通外界的通道。
进一步，所述热交换介质为烷烃等有机气体；优选的，所述热交换介质为丙烷。
作为上述技术方案的进一步改进，所述开口上设置有控制其开启或关闭的闭锁装置。进一步，所述闭锁装置为铰接在开口一侧的挡封板，所述挡封板一端铰接在开口一侧的热交换器壳体上，挡封板另一端自然下放并与开口之间形成用于排气的间隙，当热交换器不运作时，热交换器内部压强与外界气压相等，挡封板由于其自身重量打开使开口与外界连通；当热交换器处于工作状态时，由于有烟囱的作用，热交换器内部压强小于外界气压，挡封板由于外界气压产生的压力而关闭使开口与外界不连通，完成换热室的密封。上述挡封板可以在无其他机械或电气装置辅助的情况下自动完成开口的开启和关闭；此外，闭锁装置还可以采用机电装置进行控制。
作为上述技术方案的进一步改进，所述挡封板与热交换器壳体之间设置有耐热密封材料。
本发明的有益效果是：由于本设计的防爆式有机气体热交换器底端设置有连通外界的开口，当其处于工作状态下，泄漏的有机气体会跟着尾气一起通过热源出口排出换热室；当热交换器不运作时，泄漏的有机气体可以通过底端的开口排出。本设计避免了有机气体在密闭空间里积聚，使换热室里的有机气体不会达到12%的引爆浓度，消除了爆炸的安全隐患，极大的提高了采用有机气体进行发电的安全性，解决了低温发电的安全问题，为低温发电的发展推广做出贡献。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明使用状态下的结构示意图；
图2是本发明挡封板一种实施方式的打开示意图；
图3是本发明挡封板一种实施方式的关闭示意图；
图4是本发明挡封板另一种实施方式的打开示意图；
图5是本发明挡封板另一种实施方式的关闭示意图。
具体实施方式
参照图1，图1为本发明的防爆式有机气体热交换器在利用工业尾气为热源的低温发电系统上的应用结构图，包括换热室1，换热室1上方设置有热源进口，热源进口连接进气管6，温度达到400℃左右的热废气通过进气管6进入换热室1，并由上往下穿过换热室1内部。换热室1内设置换热管2，换热管2内通有换热介质，优选的，换热介质采用临界温度约为97℃的丙烷，换热管2盘旋设置在换热室1内部，丙烷在换热管2内由下向上流动，热废气在换热室1内与换热管2里的丙烷完成热传递，将丙烷加热到200℃以上，远高于丙烷的临界温度，再利用高温高压的丙烷推送发电机组进行发电。换热室1下方设置有热源出口，热源出口连接排气通道7，完成热传递的废气温度下降到200℃以下，并通过排气通道7往外排出。本设计的防爆式有机气体热交换器底端设置有连通外界的开口3，该开口3上设置有控制其开启或关闭的闭锁装置，当热交换器处于工作状态时，闭锁装置处于关闭状态，封锁住开口3，泄漏的丙烷随着充当热源的废气从排气通道7向外排出，不会在换热室1内积聚；而当热交换器不运作时，由于丙烷的密度大于空气密度，泄漏的丙烷会下沉到换热室下方，打开闭锁装置使设置在热交换器底端的开口3连通外界，丙烷可通过开口3向外排出，不会在换热室1内积聚，使换热室1里的丙烷浓度不会达到临爆点，消除了热交换器爆炸的安全隐患。
参照图2至图3，本发明闭锁装置的一种实施方式，开口3设置在热交换器壳体10的侧壁100与底板110之间，闭锁装置为铰接在开口3一侧的挡封板4，挡封板4一端铰接在开口3一侧的侧壁100上，挡封板4另一端自然下放并与底板110之间形成间隙5，当热交换器不运作时，换热室1内部压强与外界气压相等，挡封板4由于其自身重量打开，如图2所示，使换热室1通过开口3与外界连通；当热交换器处于工作状态时，由于换热室1内部的废气温度较高而且处于流动状态，换热室1内部压强小于外界气压，挡封板4由于外界气压产生的压力而关闭开口3，如图3所示，换热室1与外界不连通，完成换热室1的密封。
参照图4、图5，本发明闭锁装置的另一种实施方式，挡封板4铰接在底板110上，其结构原理和起到的作用与上一种实施方式相同。
上述挡封板4可以在无其他机械或电气装置辅助的情况下自动完成开口的开启和关闭；此外，闭锁装置还可以有多种形式，如采用销钉作滑轨，平行运动的挡板；或者采用机电装置进行控制。
进一步，所述挡封板4与热交换器壳体10之间设置有耐热密封材料。
本设计的防爆式有机气体热交换器结构有效避免了丙烷等有机气体在换热室1的密闭空间里积聚，使换热室1里的有机气体浓度不会达到临爆点，消除了设备爆炸的安全隐患，极大的提高了采用有机气体进行发电的安全性，解决了低温发电的安全问题，为低温发电的发展推广做出贡献。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.防爆式有机气体热交换器，包括热交换器壳体（10），所述热交换器壳体（10）内部形成换热室（1），换热室（1）上方设置有热源进口，换热室（1）下方设置有热源出口，所述换热室（1）内设置有换热管（2），所述换热管（2）内通有热交换介质，其特征在于：所述换热室（1）底端设有连通外界的开口（3）。
2.根据权利要求1所述的防爆式有机气体热交换器，其特征在于：所述开口（3）上设置有控制其开启或关闭的闭锁装置。
3.根据权利要求2所述的防爆式有机气体热交换器，其特征在于：所述闭锁装置为铰接在开口（3）一侧的挡封板（4），所述挡封板（4）一端铰接在开口（3）一侧的热交换器壳体（10）上，挡封板（4）另一端自然下放并与开口（3）之间形成用于排气的间隙（5），所述挡封板（4）在热交换器处于工作状态时自动关闭开口（3）。
4.根据权利要求3所述的防爆式有机气体热交换器，其特征在于：所述挡封板（4）与热交换器壳体（10）之间设置有耐热密封材料。
5.根据权利要求1、2或3所述的防爆式有机气体热交换器，其特征在于：所述热交换介质为烷烃等有机气体。
6.根据权利要求5所述的防爆式有机气体热交换器，其特征在于：所述热交换介质为丙烷。
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