CN105627771A - 低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，属于节能环保领域，可提供除尘、余热利用相关的环保节能技术支撑。本发明包括除尘器、低温相变媒介换热器、储能罐体、热水换热器、冷凝器和其他余热利用装置。除尘器通过耐高温吸附性过滤材料，可高效对烟气中较大尺寸粉尘颗粒进行过滤，减少粉尘对整体设备的影响；过滤材料可阻碍烟气中的火星，避免对其它设备的破坏，并通过自振动及收集机构，在无额外能耗条件下，实现烟气的自动除尘、脱尘及收集；低温相变媒介换热器通过低温相变工质，适应烟气的温度波动，高温即可高效换热并输出高能气体，迅速降低烟气温度，并高效利用高能气体，实现节能最大化。该介质可循环无损耗利用。

Description

低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用

技术领域

本发明属于节能环保领域，具体涉及一种低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用。

背景技术

目前，市面上存在工业窑炉除尘及余热回收利用系统，现就该系统的优缺点作如下分析：

1、现行的工业窑炉及冶金矿热炉、火电厂等，其除尘及余热利用系统内的余热换热设备换热工质沸点较高，比热容大，换热效率不高，汽化效率低。且在高浓度粉尘及较高温度的烟气中，成分复杂的粉尘会在换热设备表面烧结成粉尘板结，影响换热管导热性能，极大降低换热效率。同时，烟气的温度波动会使换热设备管壁内外能量转变不稳定，产生交变应力，会造成疲劳损伤，长期作用下疲劳到达极限会形成裂纹，最终破坏系统结构，既造成能源的浪费，又产生了安全隐患。

2、现行的工业窑炉及冶金矿热炉、火电厂等除尘设备能耗大，除尘效率不高，过滤装置易被烟气中大颗粒粉尘封堵，需利用人力经常更换和清理，造成人力物力的浪费，降低生产效率。烟气中混杂的火星易将过滤材料烧坏，导致过滤效果变差，排放的烟气中粉尘浓度增加，加重环境污染，导致雾霾天气频繁出现。

3、现行余热利用系统，由于余热换热设备的换热效率低，除尘效果差，导致所排放的烟气温度高，粉尘浓度也较大，直接提高了大气的温度，严重影响空气环境，导致全球变暖现象。

发明内容

本发明提供一种低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用技术。本发明采用耐高温除尘材料，并使用自振动达到除尘材料的自清洁效果。本发明适用于所有窑炉、矿热炉、火电厂等需要烟气除尘、余热利用及脱硫脱硝的系统内。

本发明的具体技术方案是：

所述低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用技术由炉体、烟气管道、除尘器、低温相变媒介换热器、动力机、发电机、其它动力应用设备、其它电力设备、除尘器动力机、储能罐体、热水换热器、冷凝器、烟囱组成。

所述除尘器包括进气口、粉尘导向收集器、过滤漏斗、轴端盖、转轴、轴承、壳体、配重块、带轮、皮带、轴端支撑、带轮、出气口。

所述低温相变媒介换热器包括换热管、低温相变工质罐、粉尘收集槽。

所述除尘器与以往的除尘器不同，本除尘器带有耐高温吸附性过滤材料，可过滤较高温度烟气中大尺寸粉尘颗粒，降低粉尘浓度，避免烟气混杂的火星对其他设备的破坏，极大的减少粉尘对低温相变媒介换热器换热效率的影响，减轻后续除尘系统的负担；且除尘器具备自动除尘、脱尘及收集功能。

所述除尘材料由除尘器动力机带动，利用其自身的不平衡在高速转动中产生振动，将粘结的烟尘抖落，并进行收集。

所述除尘器包含转轴，带动配重块，轴承，壳体，以及耐高温吸附性过滤材料一起高速旋转并振动，为了使振动不影响整体烟气管道，系统将不与烟气管道接触，为保证除尘设备在振动过程中不与管壁碰撞，在设备外圈，接近管壁的位置，放置滚轮，作为振动限位。

所述传动系统需在常温下运转，因此壳体外部以及在烟气管道内所有与烟气接触的表面均需隔热降温涂层材料。

为利用烟气的高温能量，本发明在除尘器后添加低温相变媒介换热器。

所述低温相变媒介换热器内部装有环保型低温相变工质，适用于温度有一定波动的环境下，在较低温度下，相变工质即可进行高效换热，并输出高能气体，高能气体即可以直接驱动动力机输出动力，也可以直接用于发电，还可以用于进行换热提供生产生活用水等，可最大化的利用烟气余热，迅速降低烟气温度，极大的节约能源；低温相变媒介换热器中的介质在密闭环境内可循环无损耗使用，环保无污染。

所述低温相变媒介换热器由形变金属加工而成，其换热器借助烟气的温度波动产生物理形变，对附着其表面的粉尘板结产生挤压剥离的作用，避免了粉尘板结对换热效率的影响；因为换热器由形变金属制成，随温度变化发生物理形变，烟气温度波动对其造成的疲劳损失微乎其微，保证了其较长的工作寿命。

所述低温相变媒介换热器的换热工质为环保材料，对环境无污染，对工作人员无健康损害；

所述发明中使用多级除尘器，可以将烟气中的粉尘颗粒物滤出并回收。

所述发明中由于采用多级低温相变媒介换热器，烟气余热得以充分的利用。

本发明的有益效果在于：

1、该系统中低温相变媒介换热器利用低温相变媒介作为换热工质，在较低温度下即可高效换热，输出高能气体，克服了现有设备中换热工质沸点较高，比热容大，换热效率不高，汽化效率低等缺点。该系统可有效降低烟气温度。换热管由形变金属制成，随温度变化发生物理形变，达到自除尘效果，提高了换热效率，克服了现有设备易产生板结，换热效率低的缺点，由于换热器由形变金属制成，在烟气温度波动范围内产生物理形变，该物理形变对双金属造成的疲劳损失微乎其微，因此该换热器工作寿命长，并提高了换热效率，克服了现有换热器容易裂纹的缺点，避免了经常更换导致的浪费。

2、该系统中除尘器使用耐高温吸附性过滤材料，除尘器上装有自振动机构，可实现自动脱尘，并配置有自行收集装置，克服了现有除尘设备除尘效率不高，易封堵的情况，同时也避免了现有除尘设备经常更换耐高温过滤材料导致的人力、物力的浪费，以及企业生产效率低下的弊端。

3、低温相变媒介换热器输出的高能气体可直接驱动除尘器的动力机，可直接带动发电机发电，也可驱动其他动力设备工作，也可进行储能。低温相变媒介换热器可利用自身采集的能量通过能量转换装置实现除尘、储能等，节约了能源，有利于环保，并降低了成本。

附图说明

图1低温相变媒介余热回收利用系统工作流程图。

图2除尘器结构简图。

图3低温相变媒介换热器结构简图。

1炉体：燃烧煤等物质并产生烟气；

2烟气管道：烟气流通；

3除尘器：过滤收集大颗粒粉尘；3-1进气口：窑炉烟气进口，管道延生至除尘器内；3-2粉尘导向收集器：收集脱落粉尘，固定在管道上，与振动机构保持间隙；3-3过滤漏斗：由过滤材料和固定结构组成，与管道保持间隙；3-4轴端盖：密封轴和过滤漏斗；3-5转轴：带动机构转动；3-6轴承：实现壳体不与轴转动；3-7壳体：密封与支撑机构，与烟气管道软连接；3-8配重块：保证旋转机构水平平衡；3-9带轮：带动机构旋转；3-10皮带：连接电机和带轮同步旋转；3-11轴端支撑：支撑固定轴；3-12带轮；3-13出气口：过滤后烟气出口，属于烟气管道部分；

4低温相变媒介换热器：热量交换、脱尘；4-1换热管：利用温度变化变形，将板结的粉尘挤压掉落；4-2低温相变工质罐：储存并回收低温相变工质。该低温相变工质的沸点较低，无毒害性，对环境无污染；4-3粉尘收集槽：收集脱落板结粉尘；

5动力机：原动力输出；

6发电机：电力输出；

7其它动力应用设备：原动力利用设备；

8其它电力设备：电力应用设备；

9除尘器动力机：驱动除尘器运行；

10储能罐体：气体储能；

11热水换热器：提供工业、生活热水；

12冷凝器：液化蒸汽；

13烟囱：烟气排放。

具体实施方式

请参阅附图，下面结合附图对本发明的实施作详细描述：

所述低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，其工作原理为：

如图1所示，所述炉体1中燃烧煤等物质产生烟气，顺烟气管道2流动，进入低温相变媒介换热器4，利用低温相变媒介换热器4所转换的能量，驱动除尘器动力机9。

如图2所示，除尘器动力机9通过带轮3-12、皮带3-10和带轮3-9带动转轴3-5转动，转轴3-5与过滤漏斗3-3连接并同步转动，利用过滤漏斗3-3的不平衡，在高速转动下产生振动，达到除尘器3的振动除尘效果，将粉尘拦截振动抖落并进行收集。

烟气到达除尘器3，大颗粒粉尘及夹杂的火星被过滤漏斗3-3拦截，同时除尘器3的振动机构将附着在高温吸附性过滤材料上的粉尘振落。

由于过滤漏斗3-3带有一定的角度，在其旋转振动的过程中，利用粉尘的重力和旋转惯性，可将粉尘逐步抖落到粉尘导向收集器3-2内，并沿粉尘导向收集器3-2下滑出烟气管道2外。

而烟气也会在过滤漏斗3-3的旋转惯性下快速通过高温吸附性过滤材料，防止其逆行至进气的烟气管道2内。

由于烟气管道2内烟气温度较高，烟气管道2内的除尘机构均使用隔热降温涂料，将各部件降温。为了使烟气管道2不随除尘器振动，烟气管道2与除尘器3的连接位置均使用隔热保温的材料进行软连接。

为了使机构保持振动，壳体3-7与地面使用弹簧板的连接方式。

如图3所示，当烟气流至低温相变媒介换热器4，换热管4-1内部低温相变工质开始进行热量交换，高效汽化输出高能气体，并迅速降低烟气温度。

低温相变媒介换热器4的换热管4-1由形变金属制成，随烟气温度波动发生物理形变，使附着其上的粉尘板结挤压剥落至粉尘收集槽4-3。

如图1所示，低温相变媒介换热器4输出的高能气体驱动动力机5工作，带动发电机6发电，以及其它动力应用设备7工作。根据具体情况安装n级动力机5n；此时利用低温相变媒介换热器4置换出的高能气体驱动除尘器动力机9及n级除尘器动力机9n工作，无需再使用额外能源；高能气体还可以驱动发电机6及n级发电机6n，所输出的电能同时供其它电力设备8工作；高能气体的余热部分还可以进行储能，在储能罐体10及多个储能罐10n内进行储能蓄能；经过动力机5输出的气体仍有余温，经热水换热器11进行热交换，提供工业、生活热水需求；汽化的工质经动力机5输出至冷凝器12，液化后循环回收到低温相变工质罐4-3循环使用。

烟气管道中净化，换热后的烟气通过烟囱13排放。

根据烟气具体情况，如温度、烟气浓度等，调整安装除尘器3与低温相变媒介换热器4的级数，使环保节能效果达到最优。

以上所述仅为本发明实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，其特征在于：

本发明由炉体(1)、烟气管道(2)、除尘器(3)、低温相变媒介换热器(4)、换热管(4-1)、低温相变工质罐(4-2)、粉尘收集槽(4-3)、动力机(5)、发电机(6)、其它动力应用设备(7)、除尘器动力机(9)、冷凝器(12)组成。

2.根据权利要求1，该系统的除尘器(3)使用耐高温吸附性过滤材料，利用除尘器(3)的自振动达到耐高温吸附性过滤材料自除尘的效果，并利用收集器进行收集；该系统中的低温相变媒介换热器(4)使用环保型低沸点介质作为热交换的媒介。

3.根据权利要求2所述的低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，其特征在于：

除尘材料在旋转过程中利用自身的不平衡产生的振动，达到自清洁效果；由于耐高温吸附性过滤材料所做的形状带有一定的角度，在其旋转振动的过程中，利用粉尘的重力和旋转惯性，可将粉尘逐步抖落，并收集；而烟气也会在旋转的过程中，在旋转惯性下快速通过耐高温吸附性过滤材料，防止其逆行至进气的烟气管道(2)内；为了使烟气管道(2)不随除尘器(3)共同振动，烟气管道(2)与除尘器(3)的连接位置均使用隔热保温的材料进行软连接，为了使机构保持振动，除尘器(3)与地面的连接方式使用弹簧板。

4.根据权利要求2所述的低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，其特征在于：

低温相变媒介余热回收利用系统包括低温相变媒介换热器(4)、换热管(4-1)、粉尘收集槽(4-3)；当烟气流至低温相变媒介换热器(4)，换热管(4-1)内部低温相变工质开始进行热量交换，高效汽化输出高能气体，迅速降低烟气温度；低温相变媒介换热器(4)的换热管(4-1)由形变金属制成，随烟气温度波动发生形变，使附着其上的粉尘板结挤压剥落至粉尘收集槽(4-3)。

5.根据权利要求1所述的低温相变媒介余热回收利用系统在烟气除尘系统中的应用，其特征在于：

低温相变媒介换热器(4)输出的高能气体驱动动力机(5)工作，或带动发电机(6)发电，也可以带动其它动力应用设备(7)工作；此时除尘器(3)由除尘器动力机(9)及n级除尘器动力机(9n)驱动，无需再额外使用能源；汽化的工质经动力机输出至冷凝器(12)，液化后在系统内循环回收到低温相变工质罐(4-2)内循环使用。