CN116538819A - 高温换热器用余热回收循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高温换热器用余热回收循环系统，涉及机械工程领域，包括换热箱以及信号处理器，所述换热箱分别管道连接有外部水箱以及炉窑，所述信号处理器内部设置有执行模块、温度检测模块、压力检测模块、数据分析模块、指令调整模块，所述执行模块用于控制换热工序的执行，所述温度检测模块用于进行温差检测，所述压力检测模块用于进行换热箱内部的压力检测，所述数据分析模块对接收的温差以及压力数据分析换热箱内部的使用情况，所述指令调整模块用于根据判断结果对相应工序进行调整，提高换热箱的安全使用性能，该装置实现了如何进行高温换热工序以及实时检测并解决换热过程中的堵塞问题。

Description

高温换热器用余热回收循环系统

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，具体为高温换热器用余热回收循环系统。

背景技术

高温换热器由于其独特的内部结构，可以较大的克服高温环境下金属材质带来的热应力，应用范围拓展到800℃以上的高温烟气余热回收，可直接安装在炉窑烟气出口，此外，高温换热器一般于炉子配套使用，用于预热废气、空气或是水浴等，例如VOCs废气处理行业的TO、RTO工艺，换热材质可根据介质温度、考虑露点腐蚀、介质成分等组合选材。

在利用炉窑烟气的热量，可以在余热回收后制取热水，用于水浴池加热热源或是其他生产线上用于生产，换热器的非标定制结构多样，能够替换原先的电加热，降低电能能耗。

但在目前使用时，考虑到烟气在进行余热回收时，其会伴随一定的灰尘颗粒，而滞留的箱内的灰尘颗粒在长时间的堆积下将会导致换热效率的不佳，且灰尘颗粒的排出也会导致排出环境的污染，以上现象成为本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供高温换热器用余热回收循环系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：高温换热器用余热回收循环系统，包括换热箱以及信号处理器，所述换热箱分别管道连接有外部水箱以及炉窑，所述信号处理器内部设置有：

执行模块，用于控制换热工序的执行；

温度检测模块，用于进行温差检测；

压力检测模块，用于进行换热箱内部的压力检测；

数据分析模块，对接收的温差以及压力数据分析换热箱内部的使用情况；

指令调整模块，用于根据判断结果对相应工序进行调整，提高换热箱的安全使用性能。

本发明进一步说明，所述换热箱包括：

外壳，所述外壳两侧分别连通设置有第一进口管、第一出口管，所述外壳的上侧分别设置有第二进口管、第二出口管，所述外壳的外表面固定连接有控制屏；

第一温度检测仪，安装于第二进口管的一侧，用于检测进水温度；

第二温度检测仪，安装于第二出口管的一侧，用于检测出水温度；

一组第一通管，均匀设置于第二进口管与第二出口管之间，且位于外壳内部；

所述第一温度检测仪、第二温度检测仪均与温度检测模块信号连接。

本发明进一步说明，所述第一出口管的左端设置有滤板，用于过滤尾气中的固体废弃颗粒；

靠近所述滤板的一侧上方固定设置有压力传感器，所述压力传感器与压力检测模块信号连接，用于检测内部尾气流通的状态是否正常。

本发明进一步说明，所述滤板的右侧表面中部固定有第二驱动部，所述第二驱动部的输出端贯穿滤板的中部，且固定连接有第一转轴，所述第一转轴表面固定连接有固定环，所述固定环的表面固定有一组叶板；

第二驱动部的运行功率设置有I、II级。

本发明进一步说明，所述叶板靠近滤板的内部开设有内腔，所述内腔的内部固定有第二伸缩部；

所述第二伸缩部的外端固定连接有第一推块，所述第一推块为梯形块状结构，所述第一推块的直角面与内腔左侧滑动连接，所述第一推块的倾斜面滑动连接有第二推块，所述第二推块的一侧直角面固定连接有第一刮板，所述第一刮板的上下两侧与内腔上下壁滑动连接。

本发明进一步说明，所述外壳内部下方设置有聚料组件，所述聚料组件包括：

第一驱动部，所述第一驱动部的输出端固定连接有第二转轴，所述第二转轴转动连接有移动部；

凹形板，螺栓固定于移动部的前后两侧表面上；

第三伸缩部，设置于凹形板内部，所述第三伸缩部的输出端固定连接有第二刮板；

所述第三伸缩部与执行模块信号连接。

本发明进一步说明，所述第一通管的中部分别连通设置有第二通管，所述第二通管的上端均连通有第三通管，所述第三通管的顶端连通设置有集液箱，所述集液箱固定于外壳的内部上壁，所述第三通管上还设置有控制阀，所述集液箱的侧面连通设置有一组第四通管，所述第四通管的另一端连接有喷雾头。

本发明进一步说明，位于所述第一出口管下方的外壳表面上开设有出料口，所述出料口内部设置有挡板，所述出料口的两侧设置有第一伸缩部，所述第一伸缩部的输出端贯穿外壳，并插入至挡板的内部。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，采用第一进口管、第一出口管、第二进口管、第二出口管以及第一温度检测仪、第二温度检测仪，实现尾气与外部液体间的换热工序，同时实时检测温差是否符合换热要求；

采用滤板、压力传感器、第一刮板，既实现对尾气中颗粒物的过滤，同时进行内部压力检测，进行实时疏通，保证尾气的正常排出；

采用第二通管、控制阀以及喷雾头，当内部灰尘颗粒较多情况下，实现管道清洁与降尘，并在聚料组件作用下，进行对凝结颗粒的聚拢堆积，方便后续处理；

采用执行模块、温度检测模块、压力检测模块、数据分析模块与指令调整模块，对内部的温度与压力数据进行实时监测，同时根据换热箱内部的换热效果以及堵塞情况判断是否进行相关指令的调整，以达到更佳的换热效果以及预警效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构正面剖视示意图；

图3是本发明图2的A区域放大示意图；

图4是本发明的叶板半剖结构示意图；

图5是本发明的凹形板半剖示意图；

图中：1、外壳；2、第一进口管；3、第一出口管；4、第二进口管；5、第二出口管；6、第一温度检测仪；7、第二温度检测仪；8、控制屏；9、挡板；10、第一伸缩部；11、滤板；12、第一转轴；13、叶板；14、第一通管；15、第二通管；16、集液箱；17、控制阀；18、第三通管；19、第四通管；20、喷雾头；21、内腔；22、第二伸缩部；23、第一推块；24、第二推块；25、第一刮板；26、第一驱动部；27、第二转轴；28、移动部；29、凹形板；30、第三伸缩部；31、第二刮板。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供技术方案：高温换热器用余热回收循环系统，包括换热箱以及信号处理器，换热箱用于实施高温炉窑尾气与外部水源的换热工序，实现尾气处理与节省能源消耗，信号处理器用于接收、发送数据，智能实现换热箱内部的余热回收工序；

信号处理器内部设置有执行模块、温度检测模块、压力检测模块、数据分析模块与指令调整模块，执行模块用于控制换热工序的执行，温度检测模块用于进行温差检测，压力检测模块用于进行换热箱内部的压力检测，数据分析模块对接收的温差以及压力数据判断换热箱内部的使用情况，指令调整模块根据判断结果对相应工序进行调整，提高换热箱的安全使用性能。

换热箱与炉窑尾气、外部水箱均管道连接，但连接管路互不相通，水箱通过循环泵连接有外部恒温水浴池，炉窑尾气将热量传递给水源，加热后的水源传输至外部恒温水浴池。

参阅图1，换热箱包括外壳1，外壳1的左侧连通设置有第一进口管2，外壳1的右侧连通设置有第一出口管3，用以实现尾气的进入与排出，外壳1的上侧分别设置有第二进口管4、第二出口管5，分别连通外部水箱，第二进口管4的一侧安装有第一温度检测仪6，第二出口管5的一侧安装有第二温度检测仪7，第一温度检测仪6用于检测进水温度，记为，第二温度检测仪7用于检测出水温度，记为/>，第一温度检测仪6、第二温度检测仪7均与温度检测模块信号连接；

外壳1的外表面固定连接有控制屏8，控制屏8表面设置有显示屏与若干按钮，用于输入以及调整预设参数，并能够显示换热箱内部的运行状态，控制屏8与信号处理器信号连接。

参阅图2，第二进口管4与第二出口管5之间均匀连通设置有一组第一通管14，且位于外壳1内部，用于完成外部水源的流通工序，第一出口管3的左端设置有滤板11，滤板11表面开设有若干滤孔，用于过滤尾气中的固体废弃颗粒，实现对尾气的初步清洁，滤板11与外壳1的内壁可拆卸式连接，例如，螺栓连接、销固定、卡接等方式；

位于第一出口管3下方的外壳1表面上开设有出料口，出料口内部设置有挡板9，挡板9朝向外壳1内部的一侧固定有密封件，当挡板9与出料口安装时，以保证安装处的密封性，出料口的两侧设置有第一伸缩部10，第一伸缩部10可以为电动伸缩杆，第一伸缩部10的输出端贯穿外壳1，并插入至挡板9的内部，实现挡板9的固定，方便内部废弃颗粒物的定期排出。

靠近滤板11的一侧上方固定设置有压力传感器，压力传感器与压力检测模块信号连接，用于检测内部尾气流通的状态是否正常，当滤板11处发生堵塞时，在第一进口管2内部持续进气状态下，压力传感器将检测到换热箱内部压力增大，存在压力过大的风险，由此需要对滤板11进行疏通；

参阅图3，滤板11的右侧表面中部固定有第二驱动部，可以为旋转电机，第二驱动部的输出端贯穿滤板11的中部，且固定连接有第一转轴12，第一转轴12表面固定连接有固定环，固定环的表面固定有一组叶板13，叶板13靠近滤板11的内部开设有内腔21，内腔21的内部固定有第二伸缩部22，第二伸缩部22包括外筒、与外筒滑动连接的活塞杆、与活塞杆底部固定连接的弹簧，该弹簧有极限载荷，设定在小于一定离心力作用下，弹簧不发生形变，第二驱动部的运行功率设置有I、II级，当运行功率为I级时，弹簧不发生形变，当运行功率为II级时，弹簧向外拉伸至极限；

第二伸缩部22的外端固定连接有第一推块23，第一推块23为梯形块状结构，第一推块23的直角面与内腔21左侧滑动连接，第一推块23的倾斜面滑动连接有第二推块24，第二推块24的一侧直角面固定连接有第一刮板25，第一刮板25的上下两侧与内腔21上下壁滑动连接，当叶板13转动且弹簧不发生形变时，通过叶板13的转动能够加快换热箱内尾气的排出流速，当弹簧向外拉伸时，第一推块23推动第二推块24滑动，第二推块24带动第一刮板25伸出，使得第一刮板25与滤板11相接触，达到刮料效果。

外壳1内部下方设置有聚料组件，聚料组件包括第一驱动部26，第一驱动部26的输出端固定连接有第二转轴27，第二转轴27转动连接有移动部28，移动部28的前后两侧表面上螺栓固定有凹形板29，凹形板29内部设置有一组第三伸缩部30，第三伸缩部30的输出端固定连接有第二刮板31，第三伸缩部30可设置为电动伸缩杆，第三伸缩部30与执行模块信号连接；当聚料组件实施聚料工序时，第一驱动部26启动，第三伸缩部30带动第二刮板31伸出凹形板29，第一驱动部26的输出端带动凹形板29以及第二刮板31移动，对掉落在换热箱内部底面上颗粒进行刮料、聚料；

第二转轴27、移动部28形成丝杠螺母结构，移动部28底面与换热箱内部底面滑动连接。

参阅图5，第一通管14的中部分别连通设置有第二通管15，第二通管15的上端均连通有第三通管18，第三通管18的顶端连通设置有集液箱16，集液箱16固定于外壳1的内部上壁，第三通管18上还设置有控制阀17，用于控制集液箱16内部的进出液，集液箱16的侧面连通设置有一组第四通管19，第四通管19的另一端连接有喷雾头20，当集液箱16内部进水时，液体经第四通管19从喷雾头20喷出。

实施例一，水箱中的低温液体经第二进口管4进入外壳1内部，在经第一通管14后吸收热量从第二出口管5排出，同时带有热量的炉窑尾气从第一进口管2进入，经外壳1内部，与第一通管14液体进行热量交换，尾气中的热量被吸收，再从第一出口管3排出；

滤板11对尾气中的颗粒进行过滤，对尾气进行初步的清洁，压力检测器对内部进行压力检测，记为检测压力值，当滤板11发生堵塞时，换热箱内部压力增大，预先在处理器内输入预设压力限值/>，即内部压力达到限值/>时，说明内部压力大，堵塞严重，由此，当压力传感器检测到检测压力值/>达到限值/>时，压力检测模块传输信号至第二驱动部，第二驱动部以II级运行功率运行，在弹簧推力作用下，第一推块23推动第二推块24移动，使得第一刮板25伸出并于滤板11表面接触，在叶板13转动作用下，对滤板11表面进行刮料工序，进而缓解换热箱内部的堵塞情况，当检测压力值/>低于限值/>时，第二驱动部停止运行，弹簧恢复至原状；

在换热箱工作结束后，第一伸缩部10的输出端回缩，工作人员拆下挡板9，第一驱动部26启动且第三伸缩部30伸出，对底面的颗粒进行刮料工序，并从出料口排出，实现箱内的初步清洁。

实施例二，高温换热器用余热回收循环系统还能根据换热箱内部的换热效果以及堵塞情况判断是否进行相关指令的调整，以达到更佳的换热效果以及预警效果；

具体使用方法如下：

S1：执行模块控制换热工序运行，在信号处理器预先设定初始液体流量值与初始尾气流量值；

S2：温度检测模块实时获取液体进出时的温差数据，压力检测模块对箱内压力数据变化进行实时检测；

S3：数据分析模块对温度数据以及压力数据进行获取，并分析换热箱内部的使用情况分类，并根据分析结果传输至指令调整模块；

S4：指令调整模块根据分析结果对执行模块中的执行参数进行调整，以提高换热效果或实现预警作用。

具体的，执行模块内部设置有执行参数，执行参数不仅包括初始液体流量值与初始尾气流量值，即单位时间内流过流体的体积，还包括预设温差、限值/>，第二驱动部的I、II运行功率；

S1中的换热工序为第一进口管2、第一出口管3以初始液体流量值流通液体，第二进口管4、第二出口管5以初始尾气流量值流通气体，以此进行换热工序。

S2具体为：

温度检测模块获取液体进出时的实际温差数据，记为，将/>与预设温差/>比较，设定温度判断值/>，设定/>为人为设定值，为合理的温差间的差值，，当/>时，说明得到的实际温差符合合理温差的范围，当/>时，说明得到的实际温差不符合合理温差的范围；

压力检测模块获取箱内压力数据，并与限值/>比较，设定/>，一旦/>是，将启动第二驱动部以II级运行功率运行，对滤板11表面进行刮料工序，记压力比值系数为/>。

S3具体为：

S31：数据分析模块获取温度判断值与/>的比较数据，以及压力比值系数为/>；

S32：预先进行温差合理性判断，再结合压力判断，使得先保证换热效果：

当时，说明得到的实际温差符合合理温差的范围，由此进行压力判断：

若压力比值系数时，认定内部压力正常，温差正常，标为I类使用情况，0.5为默认值，能够根据实际生产情况进行修改；

若压力比值系数时，认定内部压力非正常，存在堵塞情况，标为II类使用情况；

当时，说明得到的实际温差不符合合理温差的范围，应当结合压力数据判断具体情况：

若压力比值系数时，说明内部压力正常，温差非正常，标为III类使用情况；

若压力比值系数时，说明内部压力、温差均非正常，标为Ⅳ类使用情况；

根据上述类型，将使用情况分为四类，数据分析模块将具体的使用情况发送至指令调整模块。

S4中的具体指令调整内容如下：

当分析结果为I类使用情况时，指令调整模块控制换热箱保持初始状态运行，即以初始液体流量值与初始尾气流量值运行，进行换热工序，第二驱动部不运行，控制阀17关闭；

当分析结果为II类使用情况时，数据分析模块首先记录从换热箱开始运行至出现II类使用情况的通流时间值，指令调整模块控制第二驱动部以II级运行功率运行一段时间，对滤板11表面的堵塞颗粒进行刮除，随后再次对压力数据进行接收，若压力传感器再次检测到时的时间低于通流时间值的一半，且在此期间没有其他使用情况的出现时，说明换热箱内部的颗粒量多至易造成堵塞现象，应当及时暂停换热工序，并进行箱内的颗粒清洁，相反，若压力传感器再次检测到/>时的时间不低于通流时间值的一半时，那就在刮料后继续换热工序；

当分析结果为III类使用情况时，温差出现非正常现象，排除第一通管14的传导材质问题，对两种现象进行判断，一是液体的流速快，未能充分实现换热，二是第一通管14表面附着的尾气颗粒导致液体未能充分实现换热；针对以上两种情况，进行原因查找：

指令调整模块调整初始液体流量值，在调整一段时间后，若时，则认定是由于液体的流速快导致的未能充分实现换热，因此，维持调整后的液体流量值，继续换热工序；若还维持III类使用情况时，则判断第一通管14表面附着了过量尾气颗粒，由此，指令调整模块控制液体恢复初始液体流量值，且控制阀17打开，部分液体进入喷雾头20内部，对第一通管14表面附着的颗粒进行清洗并持续一段时间，同时外部设置烘干箱，对尾气中伴随的水汽进行烘干，在尾气气流以及喷雾头20喷出液体的作用下，第一通管14的表面得到一定程度的清洁，此外，还对尾气中的颗粒进行降沉作用，在喷雾期间，第二驱动部启动，并对滤板11表面在水汽作用下发生凝结的颗粒进行刮除作用，凝结颗粒掉落至换热箱的内部底面，此外，第一驱动部26以一定频率进行刮料，使得被降沉后的颗粒以及凝结颗粒能够挤压、成块堆叠于出料口处，即方便后续排出，又能够对内部空间进行规整，以防散落颗粒在气流作用下再次附着于第一通管14表面，进而再影响换热效果；

在喷雾头20清洗并持续一段时间后，控制阀关闭，再次检测液体温差，判断温差是否正常；

当分析结果为IV类使用情况时，指令调整模块直接于控制屏8处发出预警，通知操作人员进行换热箱内部检测，以保证换热箱内部正常运行。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“右”、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，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.高温换热器用余热回收循环系统，包括换热箱以及信号处理器，所述换热箱分别管道连接有外部水箱以及炉窑，其特征在于：所述信号处理器内部设置有：

执行模块，用于控制换热工序的执行；

温度检测模块，用于进行温差检测；

压力检测模块，用于进行换热箱内部的压力检测；

数据分析模块，对接收的温差以及压力数据分析换热箱内部的使用情况；

指令调整模块，用于根据判断结果对相应工序进行调整，提高换热箱的安全使用性能。

2.根据权利要求1所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述换热箱包括：

外壳（1），所述外壳（1）两侧分别连通设置有第一进口管（2）、第一出口管（3），所述外壳（1）的上侧分别设置有第二进口管（4）、第二出口管（5），所述外壳（1）的外表面固定连接有控制屏（8）；

第一温度检测仪（6），安装于第二进口管（4）的一侧，用于检测进水温度；

第二温度检测仪（7），安装于第二出口管（5）的一侧，用于检测出水温度；

一组第一通管（14），均匀设置于第二进口管（4）与第二出口管（5）之间，且位于外壳（1）内部；

所述第一温度检测仪（6）、第二温度检测仪（7）均与温度检测模块信号连接。

3.根据权利要求2所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述第一出口管（3）的左端设置有滤板（11），用于过滤尾气中的固体废弃颗粒；

靠近所述滤板（11）的一侧上方固定设置有压力传感器，所述压力传感器与压力检测模块信号连接，用于检测内部尾气流通的状态是否正常。

4.根据权利要求3所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述滤板（11）的右侧表面中部固定有第二驱动部，所述第二驱动部的输出端贯穿滤板（11）的中部，且固定连接有第一转轴（12），所述第一转轴（12）表面固定连接有固定环，所述固定环的表面固定有一组叶板（13）；

第二驱动部的运行功率设置有I、II级。

5.根据权利要求4所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述叶板（13）靠近滤板（11）的内部开设有内腔（21），所述内腔（21）的内部固定有第二伸缩部（22）；

所述第二伸缩部（22）的外端固定连接有第一推块（23），所述第一推块（23）为梯形块状结构，所述第一推块（23）的直角面与内腔（21）左侧滑动连接，所述第一推块（23）的倾斜面滑动连接有第二推块（24），所述第二推块（24）的一侧直角面固定连接有第一刮板（25），所述第一刮板（25）的上下两侧与内腔（21）上下壁滑动连接。

6.根据权利要求2或5所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述外壳（1）内部下方设置有聚料组件，所述聚料组件包括：

第一驱动部（26），所述第一驱动部（26）的输出端固定连接有第二转轴（27），所述第二转轴（27）转动连接有移动部（28）；

凹形板（29），螺栓固定于移动部（28）的前后两侧表面上；

第三伸缩部（30），设置于凹形板（29）内部，所述第三伸缩部（30）的输出端固定连接有第二刮板（31）；

所述第三伸缩部（30）与执行模块信号连接。

7.根据权利要求6所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：所述第一通管（14）的中部分别连通设置有第二通管（15），所述第二通管（15）的上端均连通有第三通管（18），所述第三通管（18）的顶端连通设置有集液箱（16），所述集液箱（16）固定于外壳（1）的内部上壁，所述第三通管（18）上还设置有控制阀（17），所述集液箱（16）的侧面连通设置有一组第四通管（19），所述第四通管（19）的另一端连接有喷雾头（20）。

8.根据权利要求7所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：位于所述第一出口管（3）下方的外壳（1）表面上开设有出料口，所述出料口内部设置有挡板（9），所述出料口的两侧设置有第一伸缩部（10），所述第一伸缩部（10）的输出端贯穿外壳（1），并插入至挡板（9）的内部。

9.根据权利要求7所述的高温换热器用余热回收循环系统的使用方法，其特征在于：步骤如下：

S1：执行模块控制换热工序运行，在信号处理器预先设定初始液体流量值与初始尾气流量值；

S2：温度检测模块实时获取液体进出时的温差数据，压力检测模块对箱内压力数据变化进行实时检测；

S3：数据分析模块对温度数据以及压力数据进行获取，并分析换热箱内部的使用情况分类，并根据分析结果传输至指令调整模块；

S4：指令调整模块根据分析结果对执行模块中的执行参数进行调整，以提高换热效果或实现预警作用。

10.根据权利要求7所述的高温换热器用余热回收循环系统，其特征在于：

所述第一出口管（3）处设置有烘干箱。