CN112577338A - 内部安置有换热设备的高温流体运输管道，适用的换热设备及换热方法 - Google Patents

内部安置有换热设备的高温流体运输管道，适用的换热设备及换热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内部安置有换热设备的高温流体运输管道，适用的换热设备及换热方法，可以在高温流体的运输过程中回收其中的热量。所述的换热设备包含一个插入高温流体运输管道的换热体和安装在其中的受热流体盘管。换热方法是高温流体通过与之相接触的换热体的换热面板加热换热容腔内的辅助流体，升温后的辅助流体再将热量传导给受热流体盘管中的受热流体。作为一个示例，高温流体为燃烧后产生的烟气，烟气运输管道中插入本发明的换热设备，辅助流体是空气等惰性气体，被高温烟气间接加热后的空气将热量传导给在受热流体盘管中流动的燃料和/或富氧气体(作为氧化剂/助燃剂)。

Description

内部安置有换热设备的高温流体运输管道，适用的换热设备 及换热方法
技术领域
本发明涉及高温流体热回收领域，特别是从玻璃熔炉的热烟气中回收热量用于加热燃料和/或富氧气体。
背景技术
保护环境，节约能源、土地和成本是现代工业发展关注的问题。冶金、玻璃熔融、化工生产等多种工艺流程都需要消耗大量的能量，同时又会产生蕴含有大量热能的产品或副产品。例如，燃烧过程中产生的烟气或水蒸汽，天然气重整反应产生的合成气和水蒸汽等，都属于蕴含有大量热能的高温流体。如果这些高温流体中的热能得不到回收，则会造成很大的能源以及生产效能的浪费。
以平板玻璃的生产为例，现有技术中，许多窑炉通过富氧燃烧进行工作，这意味着，燃烧不再发生在燃料和空气之间(空气燃烧)，而是发生在燃料和氧气浓度高于空气的富氧气体之间。用来自燃烧产物的废气--即烟气预热燃料和/或富氧气体使得能够回收烟气中含有的部分能量，并能提高这种燃烧的能量效率。富氧燃烧情况下，烟气中含有的能量占所耗能量的30％。
CN100575788C公开了一种间接式热交换器。在一热交换区域中，热烟气先加热装在密闭装置内的惰性气体，再由热的惰性气体进一步加热位于其中另一密闭装置内的燃烧气体。这一设计需在工厂现有的烟气管道外添加新的热交换区域，由于增加占用空间，加大投资成本而导致实际应用不广。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，通过对工厂中已有的水平布置的高温流体管道--例如烟气管道本身进行改造，从而将换热设备与管道整合为一体，实现了最大限度地回收热能，节约空间，节约成本投入的技术效果。
在一方面，本发明提供了一种高温流体运输管道，至少一个换热设备的换热体插入高温流体运输管道的内部。
所述的换热设备包含全部位于运输管道内部的换热体和伸出运输管道壳体的受热流体入口管道、受热流体出口管道、辅助流体入口管道、辅助流体出口管道，所述换热体包含由换热面板包围形成的换热容腔，所述换热容腔中安装有受热流体盘管。
可选地，所述受热流体入口管道与受热流体入口分配器和位于换热容腔内部的受热流体盘管的入口依次相连通，受热流体出口管道与受热流体出口分配器和位于换热容腔内部的和受热流体盘管的出口依次相连通。可选地，受热流体入口及出口分配器分别包括1级和2级分配器。可选地，在受热流体出口管道和/或受热流体出口分配器上设置温度传感器。
辅助流体入口管道和辅助流体出口管道与换热容腔相连通。在所述辅助流体出口设置气体成分分析仪，用以确保所述换热容腔中没有泄露的受热流体。
为了方便安装，运输管道的壳体上设置安装孔，所述换热设备的换热体经安装孔插入运输管道内部，换热设备与安装孔之间的缝隙采用密封用耐火材料密封，所述运输管道外部还包括支撑结构，用来支撑所述换热设备。所述密封用耐火材料包含陶瓷纤维、玻璃纤维、耐火泥中的一种或几种的组合。
可选地，换热面板、受热流体盘管、受热流体及辅助流体的出、入口管道的材质包含不锈钢或铝。
在另一方面，本发明还公开了一种换热方法，特征为受热流体在受热流体盘管中流动，辅助流体在换热容腔中流动或静止，受热流体通过辅助流体的热传导及换热面板的热辐射被高温流体加热。
可选地，高温流体包含燃烧和/或热裂解产生的烟气。辅助流体包含空气、N2、CO2、水蒸汽中的一种或几种的组合，受热流体包含O2、天然气或其它燃料气体。
可选地，烟气的温度范围为500～1200℃，受热流体的温度范围为300～600℃。受热流体的流速范围为5～100m/s，优选为20～60m/s；所述辅助流体的流速范围为0～50m/s，优选为20～30m/s。
采用本发明的技术方案会产生多个有益的技术效果。
其一，本发明中换热设备的设计使得对原有运输管道的改造与新设备的安装都非常方便，节省成本的同时可以增加换热面积，提高换热效率。
其二，多个换热设备可以平行安装，该多个换热设备可以加热同种受热流体或不同受热流体。
其三，换热设备采用间接加热方式，辅助流体、温度传感器、气体成分分析仪等的使用增加了换热设备的安全性和可操控性。
附图说明
本公开中的附图仅作为对本发明的示意，供理解和解释本发明的精神，但不在任何方面对本发明加以限定。
图1至图2是根据本发明的一个实施例，相同的标号在两个图中代表相对应的部分。图1为换热设备的立体构造图，图2为该换热设备安装到高温流体运输管道后的剖面图。
附图标记如下：1-换热体，2-受热流体入口管道，3-受热流体出口管道，4-辅助流体入口管道，5-辅助流体出口管道，6-换热面板，7-换热容腔，8-受热流体盘管，9-温度传感器，10-1级受热流体入口分配器，11-1级受热流体出口分配器，12-辅助流体入口分配器，13-辅助流体出口分配器，14-2级受热流体入口分配器，15-2级受热流体出口分配器，16-辅助流体入口支管，17-辅助流体出口支管，18-气体成分分析仪，20-安装孔，21-耐火砖，22-运输管道壳体，23-密封用耐火材料，25-高温流体运输管道。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“上”“下”“前”“后”“垂直”“平行”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，且以水平面为参考。
如无特别说明，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述相区别的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“连通”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中的高温流体可为多种形态和组成，既包含气体，也包含液体；既可以是单一组分，也可以是混合物。高温是指其温度高于受热流体的温度，变化的范围为100～1500℃。当高温流体是烟气等气体时，其运输管道通常由耐火砖组成；当高温流体为液体时，其运输管道的壳体往往是金属构成的。本发明适合于对大致为水平布置的各种高温流体运输管道的改造。在改造过程中，管道中轴线水平面以上的部分开设安装孔，通过安装孔将本发明中的换热设备的换热体插入运输管道内部。
如图1所示，本发明中的换热设备包含完全伸入高温流体运输管道25的换热体1，所述换热体1的整个外表面由适于导热的换热面板6构成，换热面板6围绕形成密闭的换热容腔7，换热容腔7内安装有受热流体盘管8。受热流体盘管8与换热面板6不直接接触。受热流体盘管8可以是螺旋盘绕，或者来回折叠。在图1中，换热体1具有中空的环形结构，高温流体既沿着换热体1的周边与换热面板6接触，也可以从中部的空间穿过，将热量传给换热面板6。受热流体盘管8以环形结构的中心轴为中轴在换热容腔7中螺旋盘绕，各圈之间尽量贴合。这种设计具有换热面积大，换热效率高的优点。换热体1的顶部分别连接有2级受热流体入口分配器14、2级受热流体出口分配器15、辅助流体入口支管16与辅助流体出口支管17。这些2级分配器以及支管的大部分伸出高温流体运输管道25的壳体22，且通过法兰、螺丝等结构与其他的管道、分配器等相连。
上述各部分通过焊接或一体成型的方法制造，也作为一个整体安装。具体而言，在大致水平设置的高温流体运输管道25顶部开一个安装孔20，如果是由耐火砖21构成的高温烟气管道，则将其顶部的部分耐火砖21拆除。将换热体1通过安装孔20插入高温流体运输管道25的内部，在安装孔的缝隙处塞入密封用耐火材料23，例如陶瓷纤维、玻璃纤维、耐火泥等进行密封。这些材料同时还有隔热和限制换热体1位移的作用。2级受热流体入口分配器14和2级受热流体出口分配器15的一端通过法兰分别连接1级受热流体入口分配器10、受热流体入口管道2以及1级受热流体出口分配器11、受热流体出口管道3。辅助流体入口支管16和辅助流体出口支管17则分别与辅助流体入口分配器12、辅助流体入口管道4以及辅助流体出口分配器13、辅助流体出口管道5相连。伸出高温流体运输管道的部分周围包裹绝热棉、绝热海绵、绝热橡胶等材质(图中未显示)来减少热量的散发，并通过支撑结构(图中未显示)来保持其稳定性。支撑结构可以固定在高温流体运输管道25上，或者地面上。
在受热流体出口管道3或受热流体出口分配器(15或11)之上可选地安装温度传感器9。在换热设备的外部，还包含与受热流体入口管道2和受热流体出口管道3相连的受热流体输送系统(图中未显示)。该系统包含能够调节受热流体流量的阀门、受热流体控制器等。受热流体控制器可以接收来自温度传感器9的受热流体出口温度，并据此对受热流体流量(或流速)、温度、压力等进行调节。
在换热设备的外部，还包含与辅助流体入口管道4和辅助流体出口管道5分别相连的辅助流体输送系统。该系统包含能够调节辅助流体流量的阀门、辅助流体控制器等(图中未显示)。辅助流体在换热容腔7中，受热流体盘管8之外的空间内流动。辅助流体控制器也可以接收来自温度传感器9的受热流体出口温度，并据此对辅助流体流量(或流速)、温度、压力等进行调节。
本发明的换热设备采取间接换热的方式。运输管道中的高温流体首先通过传导、辐射、对流等方式加热换热面板6；换热面板6再通过传导、辐射等方式加热与之相接触的辅助流体。被加热的辅助流体在受热流体盘管8周围流动或静止，从而将热量进一步传导给盘管内的受热流体。当受热流体包含高温下具有反应性、腐蚀性或其它危险性的物质时，例如O2、CH4等，使用间接换热的方式大大增加了换热过程的安全性。这是因为辅助流体可以选择惰性的空气、水蒸汽、N2、CO2等，而换热面板1在惰性氛围中受热不易产生腐蚀、老化等损坏，不会造成泄露等安全事故。换热面板、受热盘管的材质可以选择不锈钢、铝、或者陶瓷纤维以及其他合适的材料。
本发明的换热设备中各部分材质的选择(包括成分组成、厚度、强度、光洁度等)取决于与之相接触的流体的性质以及使用时的温度、压力等条件。例如，换热面板1需要优良的导热性能，且能耐受温度在大范围内的快速变化。受热流体盘管8的管壁既需要有良好的导热性能，也需要在使用时可能达到的温度范围内与受热流体不发生反应。当受热流体为O2或富氧气体(即氧气含量高于空气中O2的含量，可选地高于50％，进一步高于80％的混合气体)时，与之相接触的材料需要在热的氧气氛围中不会发生燃烧，而且抗腐蚀，抗氧化。
换热设备的换热效率和受热流体出口的温度可以通过多种方式调控。当管道内的高温流体的温度，流速大致不变时，提高辅助流体的流量和流速，辅助流体受热后的温度会降低，相应地受热流体的温度也会降低；如果辅助流体为气体，增加其压力会使其密度增加，从而提高传热效率。类似的，在其它条件不变的前提下，增加受热流体的流速或流量，其出口处的温度也会降低。
为了防止受热流体盘管8在加热的条件下腐蚀、老化造成泄露，在辅助流体出口管道5设置气体成分分析仪18，如果测得的气体成分与辅助流体的成分不一致且受热流体的含量增加，则表示受热流体盘管出现了破损或泄露。此时应马上停止使用换热设备，并进行维修。
作为实施例，在运输管道中通入燃烧后产生的烟气，烟气的主要成分为二氧化碳，水，一氧化碳，二氧化硫，氮氧化物等，温度变化范围为500～1200℃；受热流体为O2，辅助流体选择空气。受热流体和辅助流体的流量、流速、压力等分别受各自的输送系统中的控制器控制。受热流体的流速变化范围为5～100m/s,优选为20～60m/s；辅助流体的流速变化范围为0～50m/s,优选为20～30m/s。预计O2受热后能达到的温度变化范围为300～600℃。
本发明并不限于所述图例和实施例，本领域的技术人员根据本文所作的种种等同变型或替换，均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (23)

1.一种高温流体运输管道，其特征在于，至少一个换热设备的换热体插入高温流体运输管道的内部。
2.如权利要求1所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述换热设备包含全部位于运输管道内部的换热体和伸出运输管道壳体的受热流体入口管道、受热流体出口管道、辅助流体入口管道、辅助流体出口管道，所述换热体包含由换热面板包围形成的换热容腔，所述换热容腔中安装有受热流体盘管。
3.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述受热流体入口管道与受热流体入口分配器和位于换热容腔内部的受热流体盘管的入口依次相连通，受热流体出口管道与受热流体出口分配器和位于换热容腔内部的和受热流体盘管的出口依次相连通。
4.如权利要求3所述的高温流体运输管道，其特征在于，还包含温度传感器，所述温度传感器设置在受热流体出口管道和/或者热流体出口分配器上。
5.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述辅助流体入口管道和辅助流体出口管道与换热容腔相连通。
6.如权利要求5所述的高温流体运输管道，其特征在于，在所述辅助流体出口管道设置气体成分分析仪，用以确保所述换热容腔中没有泄露的受热流体。
7.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述运输管道的壳体上设置安装孔，所述换热设备的换热体经安装孔插入运输管道内部，换热设备与安装孔之间的缝隙采用密封用耐火材料密封，所述运输管道外部还包括支撑结构，用来支撑所述换热设备。
8.如权利要求7所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述密封用耐火材料包含陶瓷纤维、玻璃纤维、耐火泥中的一种或几种的组合。
9.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述换热面板、受热流体盘管、受热流体及辅助流体的出、入口管道的材质包含不锈钢或铝。
10.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述运输管道壳体的材质包含耐火砖。
11.如权利要求2所述的高温流体运输管道，其特征在于，受热流体在受热流体盘管中流动，辅助流体在换热容腔中流动或静止，受热流体通过辅助流体的热传导及换热基板的热辐射被高温流体加热。
12.如权利要求11所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述的高温流体包含燃烧和/或热裂解产生的烟气。
13.如权利要求11所述的高温流体运输管道，其特征在于，所述的辅助流体包含空气、N2、CO2中的一种或几种的组合，所述的受热流体包含O2、天然气或其它燃料气体。
14.一种适用如权利要求1所述的高温流体运输管道的换热设备，其特征在于，所述换热设备包含全部位于运输管道内部的换热体和伸出运输管道壳体的受热流体入口管道、受热流体出口管道、辅助流体入口管道、辅助流体出口管道，所述换热体包含由换热面板包围形成的换热容腔，所述换热容腔中安装有受热流体盘管。
15.如权利要求14所述的换热设备，其特征在于，所述受热流体入口管道与受热流体入口分配器和位于换热容腔内部的受热流体盘管的入口依次相连通，受热流体出口管道与受热流体出口分配器和位于换热容腔内部的和受热流体盘管的出口依次相连通。
16.如权利要求14所述的换热设备，其特征在于，还包含温度传感器，所述温度传感器设置在受热流体出口管道和/或者热流体出口分配器上。
17.如权利要求14所述的换热设备，其特征在于，所述辅助流体入口管道和辅助流体出口管道与换热容腔相连通，在所述辅助流体出口管道设置气体成分分析仪，用以确保所述换热容腔中没有泄露的受热流体。
18.如权利要求14所述的换热设备，其特征在于，所述换热面板、受热流体盘管、受热流体及辅助流体的出、入口管道的材质包含不锈钢或铝。
19.一种采用运输管道中的高温流体加热受热流体的方法，其特征在于：
a)提供一种换热设备，所述换热设备包含全部位于运输管道内部的换热体和伸出运输管道壳体的受热流体入口管道、受热流体出口管道、辅助流体入口管道、辅助流体出口管道，所述换热体包含由换热面板包围形成的换热容腔，所述换热容腔中安装有受热流体盘管；
b)提供受热流体和辅助流体，使得受热流体在受热流体盘管中流动，辅助流体在换热容腔中流动或静止，受热流体通过辅助流体的热传导及换热基板的热辐射被高温流体加热。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的高温流体包含燃烧和/或热裂解产生的烟气。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述的辅助流体包含空气、N2、CO2中的一种或几种的组合，所述的受热流体包含O2、天然气或其它燃料气体。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在，烟气的温度范围为500～1200℃，受热流体的温度范围为300～600℃。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述受热流体的流速范围为5～100m/s，优选为20～60m/s；所述辅助流体的流速范围为0～50m/s，优选为20～30m/s。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115900385A (zh) * 2022-10-31 2023-04-04 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 热交换器及换热方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318367A (en) * 1980-05-30 1982-03-09 Antonucci Louis T Energy recovery device
EP2192368A2 (de) * 2008-11-30 2010-06-02 SolarHybrid AG Wärmetauscher
CN102132947A (zh) * 2010-01-27 2011-07-27 河南农业大学 一种用于密集烤房的加热器
CN105219410A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 航天长征化学工程股份有限公司 一种盘管式煤热解装置
CN105545819A (zh) * 2015-12-11 2016-05-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种输送高温介质的立式泵用组合式热屏蔽结构
CN209655881U (zh) * 2019-01-28 2019-11-19 贺有为 一种多级上升管换热器
CN212227204U (zh) * 2020-09-09 2020-12-25 大连理工大学 智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2723108A (en) * 1951-02-24 1955-11-08 Diamond Alkali Co Valve
US3756268A (en) * 1971-04-16 1973-09-04 K Lefever Method and apparatus for transporting petroleum products through a frozen medium
JPS5221963B2 (zh) 1972-02-26 1977-06-14
JPS56167861A (en) 1980-05-28 1981-12-23 Mitsubishi Electric Corp Controller for multistage type reversible pump-turbine
AT398106B (de) 1981-03-30 1994-09-26 Schiedel Gmbh & Co Mehrschaliger schornstein
JPS5866713A (ja) 1981-10-15 1983-04-21 Meisei Kogyo Kk 煙突の保温構造
JPS5918376A (ja) 1982-07-23 1984-01-30 旭硝子株式会社 加熱炉
DE8233504U1 (de) * 1982-11-29 1984-07-05 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach Heissfluidrohrleitung mit innenkuehlung
JPS63163783A (ja) 1986-12-26 1988-07-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガス加熱器
JPH0662215B2 (ja) * 1987-05-30 1994-08-17 川崎重工業株式会社 高温粉体の輸送用管体
JPH0662215A (ja) 1992-08-05 1994-03-04 Mitsubishi Electric Corp ファクシミリ制御方式
JPH11166398A (ja) 1997-12-03 1999-06-22 Nippon Steel Corp 暗渠の改修方法
JP2001041681A (ja) 1999-08-02 2001-02-16 Alusthom Energie System Shg Kk 熱交換装置
JP2002162185A (ja) 2000-11-21 2002-06-07 Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd 熱交換装置
US7582253B2 (en) 2001-09-19 2009-09-01 Amerifab, Inc. Heat exchanger system used in steel making
DE202004008737U1 (de) * 2003-06-26 2004-10-14 Schmidpeter, Michael Wärmetauscher
JP2005076175A (ja) 2003-08-29 2005-03-24 Media Consultant:Kk Ｕ字溝
JP2005083667A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱交換器
JP2006029667A (ja) 2004-07-15 2006-02-02 Kogure Seisakusho:Kk ロータリキルンのシェル冷却装置及び冷却方法並びにロータリキルンの排熱回収方法
FR2878318B1 (fr) * 2004-11-22 2007-03-30 Air Liquide Echangeur de chaleur indirect
JP2008249273A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Osaka Gas Co Ltd 加熱炉
KR101241211B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-13 현대자동차주식회사 차량의 배기열 회수장치
DE102012216452A1 (de) 2012-09-14 2014-03-20 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Wärmeübertrager
DE102013000424A1 (de) 2013-01-14 2014-07-17 Martin GmbH für Umwelt- und Energietechnik Verfahren und Vorrichtung zum Schutz von Wärmetauscherrohren sowie Keramikbauteil
DE102013201465A1 (de) 2013-01-30 2014-07-31 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Wärmetauscher einer Brennkraftmaschine
FR3015637B1 (fr) 2013-12-23 2016-01-22 Air Liquide Procede et installation de combustion avec recuperation d'energie optimisee
CN104792154B (zh) 2015-04-03 2017-01-25 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 一种间壁式回转窑装置
CN106482533B (zh) 2016-11-28 2019-01-01 中国科学院过程工程研究所 一种烟气净化与换热一体化装置
GB2559182B (en) 2017-01-30 2021-01-06 Senior Uk Ltd Finned heat exchangers
DE102017209725A1 (de) 2017-06-08 2018-12-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus einem Heizfluid
US10465904B2 (en) 2017-06-30 2019-11-05 American Air Liquide, Inc. Furnace with integrated heat recovery utilizing radiative recuperator for preheating combustion reactants using heat from flue gas
CN212585547U (zh) 2020-07-08 2021-02-23 辽宁远东换热设备制造有限公司 一种换热器芯体结构
CN214950753U (zh) 2020-12-29 2021-11-30 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 管道壳体由换热设备构成的高温流体运输管道以及适用的换热设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318367A (en) * 1980-05-30 1982-03-09 Antonucci Louis T Energy recovery device
EP2192368A2 (de) * 2008-11-30 2010-06-02 SolarHybrid AG Wärmetauscher
CN102132947A (zh) * 2010-01-27 2011-07-27 河南农业大学 一种用于密集烤房的加热器
CN105219410A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 航天长征化学工程股份有限公司 一种盘管式煤热解装置
CN105545819A (zh) * 2015-12-11 2016-05-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种输送高温介质的立式泵用组合式热屏蔽结构
CN209655881U (zh) * 2019-01-28 2019-11-19 贺有为 一种多级上升管换热器
CN212227204U (zh) * 2020-09-09 2020-12-25 大连理工大学 智能感知热回收太阳能供暖屋顶系统

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JP2022104890A (ja) 2022-07-12
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