CN104075336B - 一种能量回收装置 - Google Patents

Abstract

一种能量回收装置，包括箱体，燃气管路、超导散热器，其特征在于：所述燃气管路包括内管和外管，所述燃气管路连接所述箱体，所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器具有开口并与所述外管的开口相连通，所述超导散热器内部有空腔，所述内管、外管与所述超导散热器的空腔之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质。通过燃气管道的内管包裹高温烟气，改变了传统技术臃肿的结构，大幅度缩小了体积，同时能量回收利用率更高，热量损失小，相应降低燃料消耗，具有显著节能增效功能。

Description

一种能量回收装置

技术领域

一种能量回收装置，尤其涉及一种适用于锅炉、高温供热装置的超导能量回收器。

技术背景

在日常生产中，煤、油、气是锅炉燃烧的主要源动力，大量的工业锅炉在燃烧中要排放大量的高温烟气，排放烟气温度为160℃——180℃，排放时使大量的热能被白白的浪费掉，降低燃料燃烧热量利用率，使得能源利用率低。而我国目前在大力提倡节能减排，原有的用于利用这部分热量的锅炉余热回收器(省煤器)结构复杂，造价高，占地面积大，余热回收率低，需要配备引风机辅助工作，增加了设备投资，维护工作量大，维护费用高，已停止使用。

所述超导热管装置为一箱式结构，包括隔板、超导热管、热水热蒸汽出口和冷水冷空气入口，所述隔板将所述超导热管装置分成上套和下套，所述超导热管通过所述隔板贯穿上下套壁，所述超导热管内部装有超导介质，锅炉尾气进入所述超导热管的下套，冷水或冷空气通过所述冷水冷空气入口进入所述超导热管的上套，通过贯穿上下套壁的所述超导热管中的超导介质进行热量对流平衡交換，降低锅炉尾气的温度，冷水或冷空气的温度升高后变成热水或热蒸汽，通过热水、热蒸汽出口排到大气中。只要是有温差存在，需要传导或交换热量的领域，都可以运用超导热管技术解决，而且比传统方式大幅节约能源和资源。新型超导热管换热器也可用于蒸汽冷凝水、锅炉排污水等低热液体的热量回收，应用范围广泛。

虽然采用超导热管技术，传热效率大大提高，但是传统的利用超导热管作为热交换装置是将超导热管横向或者纵向插入烟道，时间久了既易被腐蚀，又容易在表面形成污垢，影响传热效率，又因为超导热管之间要留有足够的空隙让高温烟气通过，所以整个装置体积很大，并且超导热管多为长管结构，接触面积小，热传递效果不好，还需要额外加装翅片。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种传热效率高，体积小，具有显著节能增效功能的能量回收装置。

本发明采用下述技术方案：一种能量回收装置，包括箱体，燃气管路、超导散热器、其特征在于：所述燃气管路包括内管和外管，所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器具有开口并与所述外管的开口相连通，所述超导散热器内部有空腔，所述内管、外管与所述超导散热器的空腔之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质。

作为上述技术方案的优选，所述超导散热器顶端超出箱体部分从下到上依次设有自控维修阀接口、蛇形管、负压表。

作为上述技术方案的优选，所述超导散热器为扁平长条形。

作为上述技术方案的优选，所述能量回收装置包括排烟箱，所述排烟箱顶部连接箱体。

作为上述技术方案的优选，所述排烟箱内有多个并排均匀水平放置的燃气管路。

作为上述技术方案的优选，所述相邻的燃气管路的外管开口并且相连通。

作为上述技术方案的优选，所述燃气管路在排烟箱中从下到下有多层，每层可布置多个燃气管路；所述燃气管路交错排列。

作为上述技术方案的优选，所述密封结构设有排污自动阀接口。

作为上述技术方案的优选，所述排烟箱包括前管板和后管板，所述燃气管路入口在前管板上，燃气管路出口在后管板上。

作为上述技术方案的优选，所述的超导介质由下列原料组成：二次蒸馏水，重铬酸钾或硫酸铜，硫酸钾，铬酸酐，乙醇或丙酮，高锰酸钾。

作为上述技术方案的优选，所述超导散热器包括阿登生环和格板，所述阿登生环是位于超导散热器上的多个弹性元件，等距分布；所述格板是位于超导散热器上多个金属板，所述格板与阿登生环间隔分布。

本发明具有以下有益效果：

(1)高温烟气在内管内侧流通，避免了现有技术向烟道中横向或者纵向插入超导热管管壁腐蚀和污垢的产生，减少维修成本。超导介质隔着内管包覆高温烟气传热效果更好，水箱加速速度快，效率高。

(2)将高温烟气在超导热管外侧流动改为在内侧流动，不用在管路之间留有大量的空隙，相邻管路之间排列的很紧密，大幅度减小了空间体积，从而也缩小了运用这种能量回收装置的锅炉、高温供热系统等的体积。

(3)结构简单，体积小，直接安装于锅炉峰头，不占用锅炉房地面面积；工作状态为自然通风不需要引风机辅助通风，且回收器同时兼作箱体，不用单设蓄水箱体，回水经回收器底部连接口进入能量回收装置，经超导散热器燃气余热预热后，经上部出水口流入锅炉等设备中部。

(4)利用燃气余热，对回水进行预热，降低水流温差，减缓了热胀冷缩引起的不良反应，可显著延长设备使用寿命，同时降低燃气排放热量对大气造成的不良影响。

(5)适用面广，适用于各种热能锅炉而且也适于各种高温供热系统，包括燃(型)煤、燃(油)气、电热锅炉加热、蒸煮、供暖、植物秸秆碳化、烤漆房、高温消毒(可达300-400度)系统、工业高温供热系统、烘干系统等等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为能量回收装置正面结构示意图；

图2为能量回收装置侧面纵剖结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1、图2，一种能量回收装置，包括箱体4，排烟箱16，超导散热器6，所述排烟箱内有水平放置的燃气管路17，所述燃气管路17包括内管15和外管18，所述内管15与外管18之间形成夹层，所述排烟箱顶部连接有一个箱体4，所述箱体4下部有进水口，上部有出水口，箱体中注有一定量的水5，所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器6具有开口并与所述外管18的开口相连通，所述超导散热器内部有空腔19，所述内管15、外管18与所述超导散热器6的空腔19之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质9。所述的超导介质采用下列重量份数的原料组成：二次蒸馏水1000，重铬酸钾0-17或硫酸铜0-30，硫酸钾17-27，铬酸酐9-19，乙醇或丙酮200-700，高锰酸钾0.5-2。所述超导散热器6顶端超出箱体部分从下到上依次设有自控维修阀接口3、蛇形管2、负压表1。所述排烟箱16包括前管板7和后管板12，所述燃气管路入口8在前管板7上，燃气管路出口14在后管板12上。

高温烟气从燃气管路入口8进入燃气管路17，进入燃气管路17时带有大量热量，这些热量加热管壁，即加热内管15，这种加热方式比用超导热管横插入燃气管路17加热效果更好，且不易被腐蚀，表面也不易形成污垢。加热后的内管将热量传递给超导介质9，由于内管、外管之间夹层和超导散热器的内腔19是连通密封的，并且都填充了超导介质9，内部呈负压状态。随着温度升高，超导介质升温，当温度大于40℃时，超导介质经迅速汽化，在密封结构内上升，上升到超导散热器的内腔中，并以热传导的方式将热量传递到超导散热器外壁，与外壁外面箱体中水实现快速热交换，冷却后的冷凝液回落到内外管之间夹层中，重新加热、汽化、实现循环，经快速加热过的热水通过热水出口给其他装置使用。

所述超导散热器6沿燃气管路17轴向方向长度较长，这样能够有增加了空腔轴向长度，能充分传递在燃气管路中高温烟气的热量。所述超导散热器6在水平面内垂直燃气管路17径向方向的宽度小于燃气管路外管直径，保证超导散热器的正常工作，同时做的很薄可以增强传热效果，增加热量利用率。所述超导散热器6的高度略小于箱体的高度，增大了超导散热器的横截面积，与水交换热量的效率更高。所述超导散热器6为扁平长条形，做成长条形可以很好的配合燃气管路的结构，最大限度的利用长度和高度来增大空腔体积，容纳更多的超导介质，这种形状是为了增大散热面积，而做成扁平形状来减少宽度增加燃气管路的数量，同时使得超导介质、超导散热器外表面与水接触之间热量传递更迅速充分，加强热传递效果，提高热交换效率。

所述超导散热器上方连接有延伸出箱体部分的延伸部，所述延伸部上设有自控维修阀接口3，当有了故障时可以方便维修。自控维修阀接口3上方是蛇形管2，气流会通过蛇形管传递到蛇形管上方的负压表1，负压表1能读出内腔的压力值，方便控制内腔19的压力。当高温烟气通过燃气管路后，温度下降从位于后管板上的燃气管路出口流出，前管板和后管板用于固定多个燃气管路。

所述排烟箱16内有多个并排均匀水平放置的燃气管路17。设置多个燃气管路17是为了提高单位时间内高温烟气的流量，并同时完成余热回收，提高热量利用率。

所述箱体4在水平面内面积大于所述排烟箱16面积。为了更大利用空间，在排烟箱的一定空间内已经均匀分布了一定数量的燃气管路17，在排烟箱上方的箱体4做成在水平面内面积大于所述排烟箱16面积，有利于充分利用超导散热器在箱体中的散热空间，提高散热效果，提高热交换效率。

所述箱体4的内壁是不锈钢保温层，外壁是金属外壳，内壁和外壁之间是隔热保温层。

所述燃气管路内管选用碳钢、不锈钢、钛材质。

所述燃气管路外表面包覆有一层硅酸铝纤维进行整体保温。

所述超导散热器可选用陶瓷、碳钢、不锈钢、钛、玻璃材质。

所述阿登生环10是位于超导散热器上的多个弹性元件，等距分布。所述超导散热器受热膨胀，发生变形时所述阿登生环主要起补偿及缓冲的作用，有效减小膨胀变形的负面影响。所述阿登生环可以用波纹管类弹性元件来替代，所述波纹管类弹性元件包括橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管和金属波纹管。

所述格板11是位于超导散热器上多个金属板，所述格板11与阿登生环10间隔分布，所述格板配合阿登生环进行膨胀补偿并起到加固作用。

所述燃气管路密封结构设有排污自动阀接口13，当密封结构内超导介质9用的时间久了，效果会大打折扣，这时需要更换超导介质9，通过排污自动阀接口13可以方便的进行更换。

实施例2：

一种能量回收装置，包括箱体4，排烟箱16，超导散热器6，所述排烟箱内有水平放置的燃气管路17，所述燃气管路17包括内管15和外管18，所述内管15与外管18之间形成夹层，所述排烟箱顶部连接有一个箱体4，所述箱体4下部有进水口，上部有出水口，箱体中注有一定量的水5，所述燃气管路连接所述箱体，所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器6具有开口并与所述外管18的开口相连通，所述超导散热器内部有空腔19，所述内管15、外管18与所述超导散热器6的空腔19之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质9。所述的超导介质采用下列重量份数的原料组成：二次蒸馏水1000，重铬酸钾0-17或硫酸铜0-30，硫酸钾17-27，铬酸酐9-19，乙醇或丙酮200-700，高锰酸钾0.5-2。所述超导散热器6顶端超出箱体部分从下到上依次设有自控维修阀接口3、蛇形管2、负压表1。所述排烟箱16包括前管板7和后管板12，所述燃气管路入口8在前管板7上，燃气管路出口14在后管板12上。

所述燃气管路在排烟箱中从上到下有多层，每层可布置多个燃气管路。所述每个超导散热器有一个开口。

所述相邻的燃气管路的外管开口相连通。

所述排烟箱中燃气管路并排排列。在不影响热传递效率的前提下可以将燃气管路紧密排列，相邻燃气管路之间外管开口并且相连通，使得相邻燃气管路之间的轴心距小于燃气管路的直径，相互间空隙很小，单位体积里可以容纳更多的管路，大幅度的缩小了能量回收装置所占用的体积。从而使得锅炉、污水处理装置等包括能量回收装置的大的系统、装置体积都大量缩小。

所述每一个位于最上层的燃气管路的外管有多处开口，所述每个开口与一个超导散热器开口相连通。

所述最上层的同一根燃气管路上有一组或者多组超导散热器，所述每组超散热器的开口方向相同，所述每组超导散热器形状相同，大小相等。

所述超导散热器在箱体4中的形状为任意形状，为厚度薄的长条形，扁平长条形，片状，瓦片状，中间厚四周薄的枕头形等形状。

所述排烟箱中燃气管路还可以交错排列。这种结构排列的更紧密单位体积里可以容纳比平行排列更多的燃气管路，体积更小。

实施例3：

一种能量回收装置，包括箱体4，排烟箱16，超导散热器6，所述排烟箱内有水平放置的燃气管路17，所述燃气管路17包括内管15和外管18，所述内管15与外管18之间形成夹层，所述排烟箱顶部连接有一个箱体4，所述箱体4下部有进水口，上部有出水口，箱体中注有一定量的水5，所述燃气管路连接所述箱体，所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器6具有开口并与所述外管18的开口相连通，所述超导散热器内部有空腔19，所述内管15、外管18与所述超导散热器6的空腔19之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质9

所述超导散热器6顶端超出箱体部分从下到上依次设有自控维修阀接口3、蛇形管2、负压表1。所述排烟箱16包括前管板7和后管板12，所述燃气管路入口8在前管板7上，燃气管路出口14在后管板12上。

所述燃气管路为S型，每一根燃气管路在排烟箱的竖直面中呈S型排列，从前管板的下端的燃气管路入口进入，从后管板的上端燃气管路出口出去。每根燃气管路最上层的一段管子的外管有多处开口，所述每个开口与一个超导散热器开口相连通。

所述最上层的同一根燃气管路上有一组或者多组超导散热器，所述每组超散热器的开口方向相同，所述每组超导散热器形状相同，大小相等。S型的燃气管路增加了燃气行程，热交换更充分。

所述阿登生环10是位于超导散热器上的多个弹性元件，等距分布。所述超导散热器受热膨胀，发生变形时所述阿登生环主要起补偿及缓冲的作用，有效减小膨胀变形的负面影响。所述阿登生环可以用波纹管类弹性元件来替代，所述波纹管类弹性元件包括橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管和金属波纹管。

所述格板11是位于超导散热器上多个金属板，所述格板11与阿登生环10间隔分布，所述格板配合阿登生环进行膨胀补偿并起到加固作用。

所述超导散热器在箱体4中的形状为任意形状，为厚度薄的长条形，扁平长条形，片状，瓦片状，中间厚四周薄的枕头形等形状。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种能量回收装置，包括：排烟箱、箱体、燃气管路、超导散热器，其特征在于：所述排烟箱顶部连接所述箱体，所述箱体在水平面内面积大于所述排烟箱面积，所述箱体的内壁是不锈钢保温层，外壁是金属外壳，内壁和外壁之间是隔热保温层；所述排烟箱内有多个并排均匀水平放置的燃气管路，所述排烟箱包括前管板和后管板，所述燃气管路入口在前管板上，所述燃气管路出口在后管板上，所述燃气管路包括内管和外管，所述燃气管路内管选用碳钢、不锈钢、钛材质，所述燃气管路外表面包覆有一层硅酸铝纤维，所述燃气管路在排烟箱中从上到下有多层，每层可布置多个燃气管路，所述燃气管路紧密排列，所述相邻的燃气管路的外管开口并且相连通，相邻所述燃气管路之间的轴心距小于所述燃气管路的直径，所述燃气管路交错排列，所述燃气管路为S型，每一根所述燃气管路在排烟箱的竖直面中呈S型排列；所述超导散热器设置于所述箱体中，所述超导散热器具有开口并与所述外管的开口相连通，每根燃气管路最上层的一段管子的外管有多处开口，所述每个开口与一个超导散热器开口相连通，所述最上层的同一根燃气管路上有一组或者多组超导散热器，所述超导散热器内部有空腔，所述内管、外管与所述超导散热器的空腔之间形成密封结构，所述密封结构内注有超导介质，所述密封结构设有排污自动阀接口，所述超导散热器可选用陶瓷、碳钢、不锈钢、钛、玻璃材质，所述超导散热器为扁平长条形、片状、瓦片状或中间厚四周薄的枕头形，所述超导散热器在水平面内垂直燃气管路径向方向的宽度小于燃气管路外管直径，高度小于箱体的高度；所述能量回收装置还包括阿登生环和格板，所述阿登生环是位于所述超导散热器上的多个等距分布的弹性元件；所述格板是位于超导散热器上多个金属板，所述格板与阿登生环间隔分布；所述超导散热器顶端超出箱体部分从下到上依次设有自控维修阀接口、蛇形管、负压表。

2.根据权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，所述的超导介质由下列原料组成：二次蒸馏水，重铬酸钾或硫酸铜，硫酸钾，铬酸酐，乙醇或丙酮，高锰酸钾。