CN112629301A - 一种高温烟气熔盐换热器及换热方法 - Google Patents

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霍春秀
江万刚
黄克海
李磊
甘海龙
朱菁
张涛
李艳青
王刚
肖正
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Abstract

本发明提供了一种高温烟气熔盐换热器及换热方法，涉及热交换设备和气体利用技术领域，解决了低浓度气体利用的问题。该换热器包括控制器和换热室，换热室包括蓄热陶瓷、内墙、保温层和外壳，烟气通道穿过换热室，换热室内配置有多个加热棒，换热室内还配置有多个温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器与控制器相连，控制器控制换热室工作。换热器在使用时先进行预热，预热至设定温度，控制器开启烟气通道，进气吹扫后换热室升温至运行温度，调整低浓度烟气的流速，记录换热过程中的温度和压力。该换热器提供的换热方法能够强化换热，耐高温烟气，耐熔盐腐蚀，并延长了高温条件下的使用寿命长，实现了高效、稳定、安全的烟气‑熔盐换热。

Description

一种高温烟气熔盐换热器及换热方法
技术领域
本发明涉及热交换设备和气体利用技术领域，尤其是一种高温烟气熔盐换热器，以及利用该换热器进行烟气熔盐换热的方法。
背景技术
随着煤矿行业的发展，每年煤矿行业都会排放大量的乏风瓦斯，以及无法有效利用的低浓度瓦斯，从而可能会造成严重的温室效应和资源浪费。目前，低浓度瓦斯的主要利用方式是高温烟气熔盐蓄热氧化技术，这种方式能够有效地对资源进行利用，然而高温烟气与氧化环境对换热器的使用寿命和安全性有着巨大影响。因此，许多研究在高温蓄热氧化燃烧器的结构设计、材料组成、参数设置方面进行了展开，但气体氧化反应发生在高温高压条件下，这不仅对换热器性能要求很高，而且易发生爆炸，甚至爆炸可能会沿低浓度瓦斯输送系统传播并影响抽采泵站安全。
现有的高温烟气熔盐换热器，仍然没有解决低浓度气体利用问题，并且高温蓄热氧化换热器的在安全性、蓄热能力、换热能力方面也有待提高，为此需要对高温烟气熔盐换热的结构和换热方式做进一步的改进。
发明内容
为了解决低浓度气体利用的问题，提升温蓄热氧化换热器的安全性、蓄热能力、换热能力，本发明提供了一种高温烟气熔盐换热器及换热方法，具体的技术方案如下。
一种高温烟气熔盐换热器，包括控制器、换热室和烟气通道，所述换热室包括蓄热陶瓷、内墙、保温层和外壳，蓄热陶瓷外侧设置有内墙，内墙外侧具有保温层，外壳固定在保温层外侧；所述烟气通道引导烟气穿过换热室，换热室内配置有多个加热棒，换热室内还配置有多个温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器与控制器相连，控制器控制换热室内的加热棒工作。
优选的是，蓄热陶瓷使用四方孔刚玉莫来石制作而成，内墙使用耐火砖堆砌组成，保温层使用陶瓷纤维板和高铝陶瓷纤维搭建而成，外壳使用钢材制作而成。
优选的是，保温层的厚度大于350mm。
优选的是，加热棒的最高温度大于1400℃，换热室的工作温度大于1200℃。
优选的是，压力传感器间隔交错布置在换热室的中部，所述温度传感器均匀排布在换热室内。
一种高温烟气熔盐换热方法，利用上述的一种高温烟气熔盐换热器，步骤包括：
A.预热换热室温度至200℃，开启控制器；
B.开启烟气通道的进气通道，换热室通入空气吹扫五分钟，控制换热室升温至1100℃；
C.控制器开启烟气通道的流速；
D.进行高温下的烟气熔盐换热作业，记录烟气熔盐换热过程中的温度和压力。
进一步优选的是，控制器的主机实时处理烟气通道内气体的流速、体积和浓度监测数据，以及换热室的温度和压力监测数据，并控制加热棒工作；控制器的显示器显示监测数据。
进一步优选的是，一种高温烟气熔盐换热方法应用于低浓度瓦斯输送系统中。
本发明提供的一种高温烟气熔盐换热器及换热方法有益效果是，该结构保证了烟气熔盐换热过程的安全性，根据烟气和熔盐换热的特性，合理的选择换热室的材质，并且优化了换热室的尺寸和结构，保证了其耐高温的性能，提升了换热效率；换热室还具有耐高温烟气，耐熔盐腐蚀，使用寿命长等优点，为低浓度瓦斯的利用提供了安全高效的使用方式。
附图说明
图1是高温烟气熔盐换热器的俯视结构示意图；
图2是高温烟气熔盐换热器的透视图；
图3是高温烟气熔盐换热方法的流程图；
图中：1-温度传感器，2-压力传感器，3-蓄热陶瓷，4-加热棒，5-保温层，6-烟气通道。
具体实施方式
结合图1至图3所示，对本发明提供的一种高温烟气熔盐换热器及换热方法的具体实施方式进行说明。
一种高温烟气熔盐换热器，包括控制器、换热室和烟气通道，烟气通道引导烟气通过换热室，换热室的结构具有耐高温的性能，保证了高温下的烟气熔盐换热作业的进行，控制器综合控制烟气的流动，并且结合实时反馈数据保证换热室内的高效工作，并保证烟气熔盐换热过程中的安全。
其中换热室包括蓄热陶瓷、内墙、保温层和外壳，蓄热陶瓷3外侧设置有内墙，内墙外侧具有保温层5，外壳固定在保温层外侧；根据烟气和熔盐换热的特性，合理的选择换热室的制作的材质，并且优化了换热器的尺寸和结构，保证了其耐高温的性能，提升了换热效率。烟气通道6是可以控制流量并监测浓度的烟气输送管道，可以引导烟气穿过换热室，在换热室内配置有多个加热棒，对换热室进行加热，换热室内还配置有多个温度传感器1和压力传感器2，其中温度传感器1的测点具有多个，从而可以全面的控制温度，温度传感器1和压力传感器2与控制器相连，控制器控制换热室内的加热棒的工作。其中压力传感器2间隔交错布置在换热室的中部，温度传感器均匀排布在换热室内。多个压力传感器在换热室中间隔交错设置，压力传感器2竖直安装在换热室中，多个温度传感器1分布在换热室的多个位点，压力传感器2和温度传感器1均与所述控制器连接，温度传感器1将温度信号传输给控制器，控制器根据收到的温度信号控制换热室进行高温烟气换热工作。
具体的是，蓄热陶瓷3使用四方孔刚玉莫来石制作而成，具有耐磨损、耐腐蚀、高强度、绝缘性能好等特点。内墙使用耐火砖堆砌组成，保证了其耐高温的性能，以及高温下进行烟气熔盐换热的安全性。保温层5的厚度大于350mm，保温层使用陶瓷纤维板和高铝陶瓷纤维搭建而成，具有更好的保温性能，以及抗震性能、密封性能等，陶瓷纤维板即为硅酸铝纤维板，在加热后可以保持良好的机械强度，是刚性的并具有一定的支撑强度的；高铝陶瓷纤维可耐1350℃高温，并且具有隔热和密封作用，另外还具有密度小、重量轻等优点，具有较低的导热率和稳定的抗热震稳定性。外壳使用钢材制作而成，可以根据实际需要的尺寸进行设计，从而保证了换热室的结构强度和稳定性。
加热棒的最高温度大于1400℃，换热室的工作温度大于1200℃；控制器控制加热棒工作来控制加热温度，并根据温度传感器的监测反馈调整加热。
一种高温烟气熔盐换热方法，利用上述的一种高温烟气熔盐换热器，步骤包括：
A.预热换热室温度至200℃，开启控制器。
B.开启烟气通道的进气通道，换热室通入空气吹扫五分钟，控制换热室升温至1100℃。
C.控制器开启烟气通道的流速。
D.进行高温下的烟气熔盐换热作业，记录烟气熔盐换热过程中的温度和压力。
该方法中各设定温度是根据高温烟气熔盐换热器的结构特征进行设定的最佳使用温度，和控制方式，在该情况下其换热效率高，安全性好，设备的使用寿命也会得到保证。
其中控制器的主机实时处理烟气通道内气体的流速、体积和浓度监测数据，以及换热室的温度和压力监测数据，并控制加热棒工作；控制器的显示器显示监测数据。
该一种高温烟气熔盐换热方法可以应用于低浓度瓦斯输送系统中，具体的可以是煤矿中排放乏风的通风系统中，以及低浓度瓦斯排放的通风系统中，设置在通风管路中，有效的利用低浓度瓦斯。
该高温烟气熔盐换热器的结构保证了烟气熔盐换热过程的安全性，根据烟气和熔盐换热的特性，合理的选择换热室的材质，并且优化了换热室的尺寸和结构，保证了其耐高温的性能，提升了换热效率；换热室还具有耐高温烟气，耐熔盐腐蚀，使用寿命长等优点，为低浓度瓦斯的利用提供了安全高效的使用方式。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高温烟气熔盐换热器，其特征在于，包括控制器、换热室和烟气通道，所述换热室包括蓄热陶瓷、内墙、保温层和外壳，蓄热陶瓷外侧设置有内墙，内墙外侧具有保温层，外壳固定在保温层外侧；所述烟气通道引导烟气穿过换热室，换热室内配置有多个加热棒，换热室内还配置有多个温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器与控制器相连，控制器控制换热室内的加热棒工作。
2.根据权利要求1所述的一种高温烟气熔盐换热器，其特征在于，所述蓄热陶瓷使用四方孔刚玉莫来石制作而成，内墙使用耐火砖堆砌组成，保温层使用陶瓷纤维板和高铝陶瓷纤维搭建而成，外壳使用钢材制作而成。
3.根据权利要求1所述的一种高温烟气熔盐换热器，其特征在于，所述保温层的厚度大于350mm。
4.根据权利要求1所述的一种高温烟气熔盐换热器，其特征在于，所述加热棒的最高温度大于1400℃，换热室的工作温度大于1200℃。
5.根据权利要求1所述的一种高温烟气熔盐换热器，其特征在于，所述压力传感器间隔交错布置在换热室的中部，所述温度传感器均匀排布在换热室内。
6.一种高温烟气熔盐换热方法，其特征在于，利用权利要求1至5任一项所述的一种高温烟气熔盐换热器，步骤包括：
A.预热换热室温度至200℃，开启控制器；
B.开启烟气通道的进气通道，换热室通入空气吹扫五分钟，控制换热室升温至1100℃；
C.控制器开启的烟气通道内的流速；
D.进行高温下的烟气熔盐换热作业，记录烟气熔盐换热过程中的温度和压力。
7.根据权利要求6所述的一种高温烟气熔盐换热方法，其特征在于，所述控制器的主机实时处理烟气通道内气体的流速、体积和浓度监测数据，以及换热室的温度和压力监测数据，并控制加热棒工作；控制器的显示器显示监测数据。
8.根据权利要求7所述的一种高温烟气熔盐换热方法，其特征在于，应用于低浓度瓦斯输送系统中。
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