CN104821646A - 一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，它包括毛细泵系统、控制器、温差器、散热装置、直流负载、蓄电池，所述毛细泵系统通过温差器与散热装置连接，所述散热装置的另一端与控制器连接，所述控制器分别与直流负载、蓄电池连接。本装置的增加不影响原工业设备的运行，可以保持设备效率不变的情况下，既可以实现烟气或者窑炉壁面热量的回收，节省燃料，提高能源利用率，又可以有效降低烟气温度，减少热量排放，保护环境。

Description

一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统

技术领域

本发明属于工业余热回收利用装置，具体涉及一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统。

背景技术

随着工业装备的不断优化改进，目前我国的总体能源利用效率为33%左右，但是与发达国家相比，还是低了约10个百分点，能源利用率较低。

工业生产中所使用的各种炉窑，如加热炉、回转窑、沸腾焙烧炉等，这些炉窑都需要消耗大量能源，但其热效率却较，一般只有30%左右，大部分热量被高温炉渣、高温烟气等以余热形式散失，一方面浪费了大量的能源，另一方面又造成了严重的环境热污染，加剧温室效应。在国家大力推行的“节能减排”的大环境下，减少工业余热排放，提高工业余热回收利用率变得非常重要。

现有的热管换热器应用于工业余热回收的方法，传热能力不足且存在热量携带极限，同时必须保证冷凝段位于蒸发段以上，这大大限制了热管在更多地形复杂场所的使用。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，解决现有的余热回收方法效率不高、适用范围有限的问题。

本发明提供的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，它包括毛细泵系统、控制器、温差器、散热装置、直流负载、蓄电池，所述毛细泵系统通过温差器与散热装置连接，所述散热装置的另一端与控制器连接，所述控制器分别与直流负载、蓄电池连接。

所述毛细泵系统包括蒸发器、冷凝器、储液器，所述蒸发器内部设有毛细芯，蒸发器上端设有蒸汽管道，下端设有液体管道，所述蒸汽管道的另一端与冷凝器的上端连接，液体管道的另一端与冷凝器的下端连接，所述冷凝器的另一端通过液体管道与储液器连接。

所述的毛细泵系统是依靠介质的相变来传递热量的，换热介质可以为水、油或者其它介质，应适应毛细泵系统的工作温度区，并有适当的饱和蒸气压；介质与壳体、毛细芯材料应相容，且具有良好的热稳定性；介质应具有良好的综合热物理性质；良好的经济性、无毒无污染。

毛细泵系统以毛细力为循环动力，无需外加功耗，无运动部件，运行稳定可靠。毛细泵系统系统运行前蒸发器和冷凝器以及管道中都充满水，储液器中充入1/3 体积的水，运行时在蒸发器上加热，蒸发器的蒸汽腔中的水气化，将蒸汽管道和冷凝器中部分液体压入储液器，蒸汽在冷凝器中冷凝放出热量，由于毛细力的存在，冷凝器中的水通过液体管道被吸入蒸发器，实现介质循环，系统开始正常工作。

蒸发器是毛细泵系统中的核心部件，采用螺纹连接的可拆装式，方便对各部件的改进维护。考虑与传热介质的相容性及导热问题，蒸发器的上板即受热面和蒸汽管道采用的材料为黄铜，蒸发器的下板采用的材料为导热系数远小于黄铜的非金属材料聚四氟乙烯。液体腔共有4个螺丝孔，其中2个分别与蒸汽管道和液体管道相连，另外2孔为排气孔，方便在充液时排去系统中的空气，使各部件中充满液体。毛细芯是蒸发器中的核心部件大多采用金属粉末烧结制成或者金属丝网。

冷凝器与蒸发器结构一样，蒸发器中的蒸汽管道在此作为内设的肋片，增大了散热面积，强化了蒸汽在冷凝器中的凝结。冷凝器的上板和下板均采用黄铜材料，加大冷凝器的散热量。

储液器利用两端开口的抽滤瓶担当，其中一端与冷凝器相连，另一端连接一个带阀门的真空压力表，可以观察储液器中的压力变化，并且由于抽滤瓶的透明，可以很好地控制系统的充液量，并在系统运行的过程中通过观察储液器液面的变化推测出系统的运行情况。

本发明提供的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，其有益效果在于，本装置的增加不影响原工业设备的运行，可以保持设备效率不变的情况下，既可以实现烟气或者窑炉壁面热量的回收，节省燃料，提高能源利用率，又可以有效降低烟气温度，减少热量排放，保护环境。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的毛细泵系统的整体结构示意图。

图中标注：

1.蒸发器；2.蒸汽管道；3.液体管道；4.冷凝器；5.储液器；6.温差器；7.散热装置；8.控制器；9.直流负载；10.蓄电池；11.毛细芯。

具体实施方式

下面参照附图，结合实施例，对本发明提供的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，进行详细的说明。

实施例

参照图1-图2，本实施例的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，毛细泵系统系统运行前蒸发器1、冷凝器4、蒸汽管道2以及液体管道3中都充满水，储液器5中充入1/3 体积的水，运行时在蒸发器1上加热，蒸发器1的蒸汽腔中的水气化，将蒸汽管道2和冷凝器3中部分液体压入储液器5，蒸汽在冷凝器4中冷凝放出热量，由于毛细力的存在，冷凝器4中的水通过液体管道3被吸入蒸发器1， 实现介质循环，系统开始正常工作。随着毛细泵系统的运转，冷凝器4稳定在较高的温度，冷凝器4除与温差器6接触面外，其余部分面积均采用隔热材料进行隔热。温差器6热端与冷凝器4上表面接触，温差电器6冷端用散热装置7散热，温差器6与冷凝器4以及散热装置7的接触面均涂导热硅脂以减小接触热阻。温差器6在冷端与热端作用下发生热电转化，产生电力，经由控制器8将产生的电能进行稳压，然后直接对直流负载9进行供电，也可以将产生的电能对蓄电池10进行充电以储存电能。

毛细泵换热介质可以为水、油或者其它介质，应适应毛细泵系统的工作温度区，并有适当的饱和蒸气压；介质与壳体、毛细芯材料应相容，且具有良好的热稳定性；介质应具有良好的综合热物理性质；良好的经济性、无毒无污染。

本装置利用热换介质将工业余热回收，回收的热量不仅限于配合温差发电器产生电能，也可用于供暖、工业用补给热水等。

蒸发器1的上板即受热面和蒸汽槽道采用的材料为黄铜，蒸发器的1下板采用的材料为导热系数远小于黄铜的非金属材料聚四氟乙烯。

毛细芯11是采用金属粉末烧结制成或者金属丝网。

以本装置与温差发电器结合为例，铝电解槽侧壁温度约为250—400℃，设系统工作温度为258℃，为使毛细泵系统具有较高的传热效率，冷凝器4温度应保持相对较低，假设为180℃。温差器6冷端采用循环水冷却，可保持冷端温度为40℃。当温差器6冷热端温差为140℃时，其最大热电转换效率可达5%左右。而毛细泵系统在冷凝器4与蒸发器1较大温差下的传热效率也较大，假设为70%，则系统总效率为3.5%。目前，320kA的铝电解槽每生产一吨铝的侧壁散热量约为480kWh，若侧壁全部布满毛细泵蒸发器，则可产生电能19.8kwh；按2009年工业电价计算，每吨铝可节约电费19.8*0.62=12.28元；若该铝电解厂年产10万吨铝，则使用毛细泵与温差发电技术进行余热回收后，1年可节约生产成本122.8万元。

Claims (3)

1.一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，其特征在于：它包括毛细泵系统、控制器、温差器、散热装置、直流负载、蓄电池，所述毛细泵系统通过温差器与散热装置连接，所述散热装置的另一端与控制器连接，所述控制器分别与直流负载、蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，其特征在于：所述毛细泵系统包括蒸发器、冷凝器、储液器，所述蒸发器内部设有毛细芯，蒸发器上端设有蒸汽管道，下端设有液体管道，所述蒸汽管道的另一端与冷凝器的上端连接，液体管道的另一端与冷凝器的下端连接，所述冷凝器的另一端通过液体管道与储液器连接。

3.根据权利要求2所述的一种使用毛细泵系统的工业余热回收利用系统，其特征在于：所述毛细芯为金属丝网或用金属粉末烧结而成。