CN117346549A - 蓄热调温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄热调温装置，该蓄热调温装置包括：中空的壳体，所述壳体的内壁设置有保温层；所述壳体上设置有进气口和出气口，所述壳体内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件、支承机构和蓄热单元；所述支承机构用于将所述壳体的截面分割为多孔通道，所述蓄热单元包括多个蓄热砖；多个所述蓄热砖相配合形成与所述多孔通道相连通的换热通道；烟气从所述进气口进入所述壳体后，与所述蓄热单元进行换热，最后从所述出气口排出，从所述出气口排出的烟气温度与所述蓄热砖的温差在预设温度以内。本申请提供的蓄热调温装置工作温度区间不受限制，且能使烟气输出温度在一个较为平稳的区间。

Description

蓄热调温装置

技术领域

本发明涉及电炉烟气余热回收利用技术领域，特别涉及一种蓄热调温装置。

背景技术

电炉在冶炼期间烟气温度波动比较大，烟气在1600～200℃区间内周期性变化。温度的变化幅度大、次数频繁，使电炉烟气余热锅炉换热部件因交变热应力而疲劳损伤，产生裂纹损坏，影响锅炉部件的使用寿命。而且，不稳定的烟温使蒸汽的压力及温度不容易维持在稳定的区间，影响蒸汽的品质及使用效率。

在一类现有技术中，可以公开了将可产生固液相变的熔盐及液体导热油作为储热介质的蓄热技术。这种技术受储热材料物性影响较大，使用的温度范围有一定局限性，如熔盐通常的工作温度区间为300～1000℃，导热油的工作区间为100～400℃，若超出熔盐、导热油常规的使用温度区间之外后，需要辅助的加热或降温手段以保证使用的安全。

为此，有必要提出一种蓄热调温装置，解决上述至少一个问题。

发明内容

针对现有技术所存在的缺陷，本发明实施方式中提供了一种蓄热调温装置，工作温度区间不受限制，且能使烟气输出温度在一个较为平稳的区间。

本发明实施方式的具体技术方案是：

一种蓄热调温装置，所述蓄热调温装置包括：中空的壳体，所述壳体的内壁设置有保温层；所述壳体上设置有进气口和出气口，所述壳体内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件、支承机构和蓄热单元；所述支承机构用于将所述壳体的截面分割为多孔通道，所述蓄热单元包括多个蓄热砖；多个所述蓄热砖相配合形成与所述多孔通道相连通的换热通道；烟气从所述进气口进入所述壳体后，与所述蓄热单元进行换热，最后从所述出气口排出，从所述出气口排出的烟气温度与所述蓄热砖的温差在预设温度以内。

在一个优选的实施方式中，所述壳体具有相对的顶壁和底壁，所述进气口设置在所述壳体的底壁上，所述出气口设置在所述壳体的顶壁上。

在一个优选的实施方式中，所述壳体具有相对的顶壁和底壁，所述进气口设置在所述壳体的顶壁上，所述出气口设置在所述壳体的底壁上。

在一个优选的实施方式中，所述冷却支撑件包括多组中空的管道，多组所述管道在水平面上往复设置。

在一个优选的实施方式中，所述冷却支撑件包括多个直管和用于连接相邻两个直管的弯头。

在一个优选的实施方式中，所述冷却支撑件具有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口位于所述壳体外部，所述直管的两端以及所述弯头位于所述壳体外部。

在一个优选的实施方式中，相邻两个冷却支撑件之间间隔一定的间距排布，所述支承机构设置在相邻两个冷却支撑件之间的间隙中。

在一个优选的实施方式中，所述支承机构包括多个拼接的均流卡砖，多个拼接的所述均流卡砖的顶面形成用于布置所述蓄热砖的平面。

在一个优选的实施方式中，所述蓄热砖整体呈中空的筒型，所述蓄热砖沿着筒型延伸方向具有相对的顶面和底面，所述顶面上设置有第一限位部，所述底面上设置有第二限位部，在沿着高度方向上，相邻两个蓄热砖的第一限位部和第二限位部相配合形成限位机构。

在一个优选的实施方式中，所述第一限位部包括凸起，所述第二限位部包括与所述凸起相匹配的卡槽。

在一个优选的实施方式中，所述冷却支撑件包括下述任意一种形式：水冷冷却型冷却支撑件、其他液体介质冷却型冷却支撑件。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请实施方式中所提供的蓄热调温装置为独立的换热模块，可以整体拆装，该蓄热调温装置的壳体内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件、支承机构和蓄热单元，采用对流换热，通过上述设置能使进入余热锅炉的烟气温度在一个较为平稳的温度区间，减少温度交变对锅炉的冲击，同时为蒸汽过热提供可控的温度。

整体上，使用时，将冷热交变的烟气引入蓄热调温装置内，减少了热量传递的环节，使得热利用效率高，同时简单的系统结构使固体蓄热装置的热惯性小，系统调节灵活，便于控制。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本申请实施方式中提供的一种蓄热调温装置的结构示意图；

图2为本申请实施方式中提供的一种蓄热调温装置的剖视图；

图3为本申请实施方式中提供的一种蓄热调温装置冷却支撑件的排布示意图；

图4为本申请实施方式中提供的一种蓄热调温装置均流卡砖的排布示意图；

图5为本申请实施方式中提供的一种蓄热调温装置蓄热砖的排布示意图。

本申请的附图标记：

1、壳体；

11、顶壁；

12、底壁；

2、保温层；

3、出气口；

4、进气口；

5、蓄热砖；

6、冷却支撑件；

61、进水口；

62、出水口；

7、均流卡砖。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

蓄热调温装置采用对流换热，适用于电炉烟气余热回收，可以平衡电炉生产中由工艺冶炼造成的烟气的温度波动范围，使烟气输出温度在一个较为平稳的区间。

本发明提供一种蓄热调温装置，工作温度区间不受限制，且能使烟气输出温度在一个较为平稳的区间。

请综合参阅图1至图2，本申请说明书实施方式中提供了一种蓄热调温装置，该蓄热调温装置可以包括：中空的壳体1，所述壳体1的内壁设置有保温层2；所述壳体1上设置有进气口4和出气口3，所述壳体1内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件6、支承机构和蓄热单元；所述支承机构用于将所述壳体1的截面分割为多孔通道，所述蓄热单元包括多个蓄热砖5；所述蓄热砖5相配合形成与所述多孔通道相连通的换热通道；烟气从所述进气口4进入所述壳体1后，与所述蓄热单元进行换热，最后从所述出气口3排出，从所述出气口3排出的烟气温度与所述蓄热砖5的温差在预设温度以内。具体的，从所述出气口3排出的烟气温度与所述蓄热砖5的温差在50℃以内。

在本申请实施方式中，该蓄热调温装置主要包括：壳体1、保温层2、冷却支撑件6、支承机构和蓄热单元。

其中，该壳体1可以整体为中空的腔体结构，具体的该壳体1可以呈矩形的箱式结构，当然其也可以为其他规则或不规则形状，本申请在此并不做具体限定。在本申请实施方式和附图中，该壳体1主要以中空的箱式结构为例进行举例说明。

所述壳体1上设置有进气口4和出气口3。所述壳体1具有相对的顶壁11和底壁12，以及围设在顶壁11和底壁12之间的侧壁。其中，所述进气口4可以设置在所述壳体1的底壁12上，所述出气口3可以设置在所述壳体1的顶壁11上。或者，该所述进气口4设置在所述壳体1的顶壁11上，所述出气口3设置在所述壳体1的底壁12上。整体上该进气口4和出气口3设置在该壳体1相对的两个侧壁上，用于延长烟气的换热流程，提升烟气与蓄热砖5的换热效果。

当然在一些实施方式中，也不排除将进气口4和出气口3设置在侧壁上，当将进气口4和出气口3设置在侧壁上时，该进气口4和出气口3可以沿着高度方向错位设置。

整体上，该壳体1内与烟气接触的壁面可以采用耐火材料制作而成。在该壳体1的内壁设有保温层2，该保温层2可以采用具有一定厚度的保温材料制作而成。具体的，该壳体1可以采用钢板封闭。该保温层2具体可以为保温炉墙或水冷膜式壁结构。该保温层2的具体结构、材料等可以根据实际的需要进行适用性选择，原则上与高温烟气接触的部分满足耐高温需求即可。

所述冷却支撑件6可以设置在壳体1的底部，具体的，该冷却支撑件6可以采用水冷梁的形式，保证支承机构在高温烟气条件下的强度，保证设备安全。

具体的，该冷却支撑件6可以采用水冷冷却，也可采用其他液体介质冷却。具体的，该冷却支撑件6可以包括下述任意一种形式：水冷冷却型冷却支撑件6、其他液体介质冷却型冷却支撑件6。当该冷却支撑件6采用水冷冷却(即为水冷冷却型冷却支撑件6)时，其可以与常温水源相连接；当该冷却支撑件6采用其他液体介质冷却(即为其他液体介质冷却型冷却支撑件6)时，其可以与锅炉相连接。

如图3所示，在一个实施方式中，所述冷却支撑件6包括多组中空的管道，多组所述管道在平面上往复设置。

在本实施方式中，该冷却支撑件6可以包括多组管道，该管道可以在平面上往复设置，从而提高该冷却支撑件6与烟气的换热面积，进而提高换热效果。具体的，所述冷却支撑件6可以包括多个直管和用于连接相邻两个直管的弯头。

进一步的，所述冷却支撑件6具有进水口61和出水口62，所述进水口61和所述出水口62位于所述壳体1外部，所述直管的两端以及所述弯头位于所述壳体1外部。

安装时，该直管和弯头连接的位置可以位于该壳体1及保温层2内，可以保证连接位置的密封件和可靠性。

在一个实施方式中，相邻两个冷却支撑件6之间间隔一定的间距排布，所述支承机构设置在相邻两个冷却支撑件6之间的间隙中。

如图4所示，所述支承机构包括多个拼接的均流卡砖7，所述均流卡砖7的顶面形成用于布置所述蓄热砖5的平面。该平面用于作为筒型砖的安装平面，多个卡砖将该平面分割为多孔通道，起到均流及支撑作用。

在冷却支撑件6上方设置呈层状分布的支承机构。该支承机构包括多个拼接的均流卡砖7，所述均流卡砖7的顶面形成用于布置所述蓄热砖5的平面。利用该均流卡砖7，连接冷却支撑件6中直管之间的空隙。

如图5所示，所述蓄热砖5整体呈中空的筒型，所述蓄热砖5沿着筒型延伸方向具有相对的顶面和底面，所述顶面上设置有第一限位部，所述底面上设置有第二限位部，在沿着高度方向上，相邻两个蓄热砖5的第一限位部和第二限位部相配合形成限位机构。

在本实施方式中，所述第一限位部包括凸起，所述第二限位部包括与所述凸起相匹配的卡槽。上下相邻筒型蓄热砖5之间设有凸凹交错的卡槽，实现限位及紧固。当然，该第一限位部和第二限位部的具体结构并不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请的技术精髓启示下，还可能做出其他的变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

本申请实施方式中所提供的蓄热调温装置的工作过程如下：

通热烟气时，500～2000℃的热烟气从进气口4进入，经均流卡砖7后与筒形蓄热砖5进行持续换热，气体温度降低10～500℃后，经出气口3排出。持续通烟气1～20分钟后，优选时间为5～20分钟，筒形蓄热砖5温度与从出气口3流出的热烟气温差不大于50℃。

通冷烟气时，-20～200℃的冷烟气从进气口4进入，经均流卡砖7后与筒形蓄热砖5进行持续换热，气体温度升高10～500℃后，经出气口3排出。持续通烟气1～20分钟后，优选时间为5～20分钟，筒形蓄热砖5的温度与从出气口3流出的热烟气温差不大于50℃。

本申请实施方式中所提供的蓄热调温装置为独立的换热模块，可以整体拆装，该蓄热调温装置的壳体1内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件6、支承机构和蓄热单元，采用对流换热，通过上述设置能使进入余热锅炉的烟气温度在一个较为平稳的温度区间，减少温度交变对锅炉的冲击，同时为蒸汽过热提供可控的温度。

整体上，使用时，将冷热交变的烟气引入蓄热调温装置内，减少了热量传递的环节，使得热利用效率高，同时简单的系统结构使固体蓄热装置的热惯性小，系统调节灵活，便于控制。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种蓄热调温装置，其特征在于，所述蓄热调温装置包括：

中空的壳体，所述壳体的内壁设置有保温层；所述壳体上设置有进气口和出气口，所述壳体内沿着烟气流动方向依次设置有：冷却支撑件、支承机构和蓄热单元；所述支承机构用于将所述壳体的截面分割为多孔通道，所述蓄热单元包括多个蓄热砖；多个所述蓄热砖相配合形成与所述多孔通道相连通的换热通道；

烟气从所述进气口进入所述壳体后，与所述蓄热单元进行换热，最后从所述出气口排出，从所述出气口排出的烟气温度与所述蓄热砖的温差在预设温度以内。

2.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述壳体具有相对的顶壁和底壁，所述进气口设置在所述壳体的底壁上，所述出气口设置在所述壳体的顶壁上。

3.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述壳体具有相对的顶壁和底壁，所述进气口设置在所述壳体的顶壁上，所述出气口设置在所述壳体的底壁上。

4.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述冷却支撑件包括多组中空的管道，多组所述管道在水平面上往复设置。

5.如权利要求4所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述冷却支撑件包括多个直管和用于连接相邻两个直管的弯头。

6.如权利要求5所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述冷却支撑件具有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口位于所述壳体外部，所述直管的两端以及所述弯头位于所述壳体外部。

7.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，相邻两个冷却支撑件之间间隔一定的间距排布，所述支承机构设置在相邻两个冷却支撑件之间的间隙中。

8.如权利要求7所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述支承机构包括多个拼接的均流卡砖，多个拼接的所述均流卡砖的顶面形成用于布置所述蓄热砖的平面。

9.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述蓄热砖整体呈中空的筒型，所述蓄热砖沿着筒型延伸方向具有相对的顶面和底面，所述顶面上设置有第一限位部，所述底面上设置有第二限位部，在沿着高度方向上，相邻两个蓄热砖的第一限位部和第二限位部相配合形成限位机构。

10.如权利要求9所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述第一限位部包括凸起，所述第二限位部包括与所述凸起相匹配的卡槽。

11.如权利要求1所述的蓄热调温装置，其特征在于，所述冷却支撑件包括下述任意一种形式：水冷冷却型冷却支撑件、其他液体介质冷却型冷却支撑件。