CN104880089A - 一种智能化烟道能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本智能化烟道能量回收系统属于能源利用技术领域，具体涉及一种智能化烟道能量回收系统，包括用于余热收集的能量收集层、用于保护换能管的设备保护层、用于检测换能管工作状态的设备监测层以及用于收集信息及控制的应用控制层；能量收集层包括至少一层的换能管网络，设备保护层包括保护管网络和保护管监测网络，设备监测层包括传感器网络和传感器保护网络，应用控制层包括信号采集单元和服务器单元。通过能量收集层，将余热能进行回收，同时通过设备保护层，保护换能管；同时，设备保护层还具备自身磨损检测，可以及时发现存在的隐患；通过设备监测层，可以实时监测换能管的工作状态，及时发现故障，避免造成严重的后果。

Description

一种智能化烟道能量回收系统

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，具体涉及一种智能化烟道能量回收系统。

背景技术

用于实现不同形式的能量相互转换的仪器或器件可以通称为换能器，例如把音频电信号转换成可闻声，或者把可闻声转换成音频电信号，实现电能与声能相互转换的电声换能器，如扬声器(喇叭)、耳机、话筒等。换热器亦称热交换器，也是换能器的一种，具有强化传热措施传热阻力小、传热能力大的特点，是合理利用与节约现有能源，开发新能源的关键设备，广泛应用干石油、化工、医药、蚤品、钢铁、供热等行业。为了节能降耗，利用换热器进行余热回收来节煤、节油、节电、节水、节汽是目前最为有效的节能方法。

对于大型的发电厂、炼钢厂等工业生产现场，会有大量的生产余热跟随烟气排出，如果直接将这些烟气排放到空气中，会造成大量的能源浪费，因此，在烟道中安装换能器进行余热收集是一种非常有效的能源利用手段。在大部分的环境下，烟气被直接排放到大气中，一是使烟尘随着热气一起上升到大气中，造成环境的污染；二是烟气中的热量被释放到大气中，浪费能源。

为了杜绝这种浪费，将换能管安装在烟道中，换能管中通以水流，通过管子内部的水流收集烟道的余热，实现余热的收集。通常情况下，烟道环境温度较高，烟气干燥、高温、高流速，因此换能管迎风面水管磨损很快，当换能管出现渗漏沙眼、裂缝时，内部的水流渗出或喷出，在该高温环境下立刻汽化，汽化的水雾会将烟气中的灰尘沉积，从而造成烟道堵塞，一旦烟道堵塞，生产将受阻，造成严重的经济损失。

针对这种情况，本发明提供一种智能化烟道能量回收系统，包括用于余热收集的能量收集层、用于保护换能管的设备保护层、用于检测换能管工作状态的设备监测层以及用于收集信息及控制的应用控制层；能量收集层包括至少一层的换能管网络，设备保护层包括保护管网络和保护管监测网络，设备监测层包括传感器网络和传感器保护网络，应用控制层包括信号采集单元和服务器单元。通过能量收集层，将余热能进行回收，同时通过设备保护层，保护换能管；同时，设备保护层还具备自身磨损检测，可以及时发现存在的隐患；通过设备监测层，可以实时监测换能管的工作状态，及时发现故障，避免造成严重的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化的烟道能量回收系统，通过能量收集层，收集余热，节约能源；同时，设备保护层对能量收集层进行保护并具备自检功能，提高设备的使用寿命，及时发现故障隐患；设备监测层直接监测能量收集层的设备状态，及时发现设备故障，避免造成更大的损失。

为此，本发明提供了一种智能化烟道能量回收系统，包括用于余热收集的能量收集层、用于保护换能管的设备保护层、用于检测换能管工作状态的设备监测层以及用于收集信息和控制的应用控制层；其中，所述的设备保护层位于系统底层靠近烟道处，所述的能量收集层位于所述的设备保护层的上部，所述的设备监测层位于所述的能量收集层的上部，所述的应用控制层位于烟道外的控制室，所述的设备保护层和所述的设备监测层均与所述的应用控制层有电气连接。

上述一种智能化烟道能量回收系统，

所述的应用控制层包括信号采集单元和服务器单元，信号采集单元用于采集设备保护层和设备监测层的信号，并将信号发送到服务器单元。

所述的能量收集层包括至少一层的换能管网络，换能管网络由若干个换能管组成，其组成方式可以是横向或者纵向并行，也可以是横向和并行交叉构成的网状网络。

所述的设备保护层包括保护管网络和保护管监测单元，保护管网络由若干个第一保护管组成，其结构与换能管网络的结构相同，安装时，保护管网络贴近换能管网络，保证每一个换能管都对应一个第一保护管；如果换能管网络有多层，保护管网络与第一层的换能管网络的结构相同。保护管监测单元安装在第一保护管内的内部，用于监测第一保护管的状态；保护管监测单元与应用控制层的信号采集单元电气连接。

所述的设备监测层包括传感器网络和传感器保护网络，传感器保护网络由若干个第二保护管组成，其结构与换能管网络的结构相同，安装时，保护管网络贴近换能管网络，保证每一个换能管都对应一个第二保护管；如果换能管网络有多层，保护管网络与第一层的换能管网络的结构相同。传感器网络包括若干个传感器，均匀分布在传感器保护网络中，传感器保护网络与应用控制层的信号采集单元电气连接。

上述一种智能化烟道能量回收系统，所述的换能管网络采用的换能管为热交换器。

上述一种智能化烟道能量回收系统，所述的第二保护管上有保护套和套孔，所述的保护套是一个中空结构的螺钉，所述的套孔是一个与所述螺钉匹配的螺孔，螺钉采用钢材料制成，钢材料具有很好的导热性，而且在市场上货源充足，且价格相对便宜，便于加工；当然，也可以采用诸如铝、铜或者银等其他金属材料。

上述一种智能化烟道能量回收系统，所述的保护管监测单元采用压力传感器，在保护管网络的第一保护管的内部充有高压气体，压力传感器安装在每一个第一保护管内，如果第一保护管磨损出现漏气现象，管内气压将会降低，从而判定该第一保护管磨损。

上述一种智能化烟道能量回收系统，所述的传感器网络采用温度传感器，如果换能管发生渗漏，由于正常情况下，烟道内的温度是高于100摄氏度的，所以渗漏的水分会在瞬间汽化，将附近的温度降低到100摄氏度，通过温度传感器实时监测烟道靠近换能管的截面温度，如果温度异常，则表明该处附近换能管出现故障。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

(1)通过能量收集层，能进行余热收集，极大的节约能源，保护环境；

(2)通过设备保护层，可以避免换能器直接受到烟道烟雾的冲击，保护换能器，提高换能器的使用寿命；同时设备保护层还具备自检功能，能及时发现设备保护层内的磨损状况，指示磨损严重区域，提前排除故障的发生。

(3)通过设备监测层，将烟道截面划分为有标识的区域，通过区域内的传感器，监测区域的温度；标识区域与传感器对应，从而实现截面点温度的实时监控，从而可以及时的发现任何区域的温度变化，准确定位故障源头，便于尽快的进行故障处理。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

如图1是本发明一种智能化烟道能量回收系统的一种实施例结构示意图。

如图2是第一保护管的实施例结构图。

如图3是第二保护管的实施例结构图。

附图标记说明：1、第一保护管管体；2、压力传感器；3、密封塞；4、第二保护管管体；5、螺钉；6、螺孔；7、温度传感器。

具体实施方式

实施例1

如图1是本发明一种智能化烟道能量回收系统的一种实施例结构示意图，包括用于余热收集的能量收集层、用于保护换能管的设备保护层、用于检测换能管工作状态的设备监测层以及用于收集信息和控制的应用控制层；其中，所述的设备保护层位于系统底层靠近烟道处，所述的能量收集层位于所述的设备保护层的上部，所述的设备监测层位于所述的能量收集层的上部，所述的应用控制层位于烟道外的控制室，所述的设备保护层和所述的设备监测层均与所述的应用控制层有电气连接。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步的，应用控制层包括信号采集单元和服务器单元，信号采集单元用于采集设备保护层和设备监测层的信号，并将信号发送到服务器单元，服务器单元包括一台电脑，服务器单元显示设备保护层和设备检测层的传感器的状态，当设备保护层或者设备检测层的传感器的状态发生异常时，服务器单元将指示故障区域，并提示进行维护。

能量收集层包括至少一层的换能管网络，换能管网络由若干个换能管组成，其组成方式可以是横向并行构成的方形网络，换能管采用热换能管，换能管中通以水流。

设备保护层包括保护管网络和保护管监测单元，保护管网络由若干个第一保护管组成，其结构与换能管网络的结构相同，安装时，保护管网络贴近换能管网络，保证每一个换能管都对应一个第一保护管。

保护管监测单元为压力传感器2。

如图2是第一保护管的实施例结构图，第一保护管包括第一保护管管体1、压力传感器2和密封塞3，压力传感器2安装在密封塞3上，位于第一保护管1内的内部，用于监测第一保护管1的状态；压力传感器2与应用控制层的信号采集单元电气连接。第一保护管内密封着高压气体，压力传感器2安装在每一个第一保护管内，如果第一保护管磨损出现漏气现象，管内气压将会降低，从而判定该第一保护管磨损，通过服务器单元将指示故障区域，并提示进行维护。

设备监测层包括传感器网络和传感器保护网络，传感器保护网络由若干个第二保护管组成，其结构与换能管网络的结构相同，安装时，保护管网络贴近换能管网络，保证每一个换能管都对应一个第二保护管。

传感器网络包括若干个传感器，传感器为温度传感器7，这里温度传感器7选用热电偶；温度传感器7均匀分布在传感器保护网络中，温度传感器7与应用控制层的信号采集单元电气连接。

实施例3

在实施例2的基础上，进一步的，如图3是第二保护管的实施例示意图，第二保护管包括第二保护管管体4、若干个中空螺钉5、若干个螺孔6和若干个热电偶7，热电偶7采用导热硅胶固定在中空螺钉5的内部，中空螺钉5固定在螺孔6内，热电偶7的导线沿第二保护管的内部与应用控制层的信号采集单元电气连接。中空螺钉5采用钢材料制成，钢材料具有很好的导热性，而且在市场上货源充足，且价格相对便宜，便于加工；当然，也可以采用诸如铝、铜或者银等其他金属材料。

由于正常情况下，烟道内的温度是高于100摄氏度的，所以渗漏的水分会在瞬间汽化，将附近的温度降低到100摄氏度，通过热电偶7实时监测烟道靠近换能管的截面温度，如果温度异常，则表明该处附近换能管出现故障。通过服务器单元将指示故障区域，并提示进行维护。

以上内容只是结合基于本发明下的优选实施方式对本发明作进一步详细的说明，并不构成对发明的限制；当然，对于本发明所属的技术领域的技术人员而言，在发明技术方案的基础上，可以进行若干简单的推演或者替换，应当均属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于包括：用于余热收集的能量收集层、用于保护换能管的设备保护层、用于检测换能管工作状态的设备监测层以及用于收集信息和控制的应用控制层；其中，所述的设备保护层位于系统底层靠近烟道处，所述的能量收集层位于所述的设备保护层的上部，所述的设备监测层位于所述的能量收集层的上部，所述的应用控制层位于烟道外的控制室，所述的设备保护层和所述的设备监测层均与所述的应用控制层有电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于：

所述的应用控制层包括用于采集设备保护层和设备监测层信号的信号采集单元和进行信号综合分析及控制的服务器单元；

所述的能量收集层包括至少一层的换能管网络，换能管网络由若干个换能管组成，其组成方式可以是横向或者纵向并行，也可以是横向和并行交叉构成的网状网络。

所述的设备保护层包括保护管网络和保护管监测单元，保护管网络由若干个第一保护管组成，保护管网络的结构与换能管网络的结构相同；保护管监测单元安装在第一保护管内的内部，用于监测第一保护管的状态；保护管监测单元与应用控制层的信号采集单元电气连接。

所述的设备监测层包括传感器网络和传感器保护网络，传感器保护网络由若干个第二保护管组成，传感器保护网络的结构与换能管网络的结构相同；传感器网络包括若干个传感器，均匀分布在传感器保护网络中，传感器保护网络与应用控制层的信号采集单元电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于：所述的换能管网络采用的换能管为热交换器。

4.根据权利要求2所述的一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于：所述的第二保护管上有保护套和套孔，所述的保护套是一个中空结构的螺钉，所述的套孔是一个与所述螺钉匹配的螺孔，螺钉采用钢材料制成。

5.根据权利要求2所述的一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于：所述的保护管监测单元采用压力传感器。

6.根据权利要求2所述的一种智能化烟道能量回收系统，其特征在于：所述的传感器网络采用温度传感器。