CN209622911U - 一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，包括供暖通风模块、通风管网和供暖管网；所述供暖通风模块包括气‑气换热器、汽‑水换热器、水箱和过滤装置；所述通风管网包括送风管路和回风管路；所述供暖管网包括相变材料、不锈钢板、热水通道、碳钢管和散热装置。本系统充分利用废弃的烟气余热加热供暖管网中的介质及室外新风、回风，同时将热量传递给相变材料，提高墙体的热阻，减小厂房内部负荷的浮动，既解决了传统墙体结构保温性差的缺点，又实现了废弃烟气的回收利用，实现能源的最大化利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及供暖及通风技术领域，具体是一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统。
背景技术
火力发电厂锅炉或者其他工业锅炉所排放的烟气温度高达100℃，回收利用该部分的热能对于节能减排有着重要意义。同时所排放的烟气中含有多种有毒气体，是污染居民区大气的主要原因，在全球气候变暖的今天，净化烟气迫在眉睫。因此需要开发一种回收利用的烟气余热用于供暖通风的系统，实现能源的最大化利用，并对回收后的烟气进行过滤处理，减少对大气的污染。
工业厂房由于其房间高、跨度大，增加了房屋上部的无效热损失。传统的墙体结构保温性差，室温随着太阳辐射强度的变化而变化，热负荷动荡变化，直接影响厂房内工人的舒适度及作业效率。目前一些工业厂房仍采用传统的散热器作为末端设备，由于空间大，不仅所需数量多，而且采暖效果不佳。同时靠自然对流放热为主的这种供暖方式造成竖向温度梯度大，达0.5-1.0℃/m，使房顶下空气温度偏高，但厂房下方工人作业区的空气温度分布不均匀。
综上所述，设计一种能够增加墙体热阻，减少竖向温度梯度，同时充分利用废弃烟气余热的供暖通风系统尤为重要。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统。
本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于该系统包括供暖通风模块、通风管网和供暖管网；所述供暖通风模块包括气-气换热器、汽-水换热器、水箱和过滤装置；所述通风管网包括送风管路和回风管路；所述供暖管网包括相变材料、不锈钢板、热水通道、碳钢管和散热装置；
所述汽-水换热器的进气端通过烟气管路连接锅炉，出气端连接气-气换热器的进气端，进水端连接回水管路的一端和水箱的一个出水端，出水端连接水箱的一个进水端；所述气-气换热器的出气端通过过滤装置与大气连通，进风端连接新风管路与回风管路的一端，出风端与送风管路的一端连接；所述水箱的另一个进水端通过补水管路连接自来水；送风管路的另一端和回风管路的另一端均穿过厂房南围护结构进入厂房内部；
所述碳钢管、热水通道、不锈钢板和相变材料从外至内依次铺设于厂房东西围护结构上；东西两侧的热水通道的一端与水箱的另一个出水端连接，另一端在厂房房顶中间汇合，汇合后的热水通道依次向下穿过不锈钢板、相变材料和厂房围护结构后，沿厂房作业区的柱子布置进而与散热装置的进水口连接，散热装置的出水口与回水管路的另一端连接。
与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：
(1)本系统充分利用废弃的烟气余热加热供暖管路中的介质及室外新风、回风，同时将热量传递给相变材料，提高墙体的热阻，减小厂房内部负荷的浮动，既解决了传统墙体结构保温性差的缺点，又实现了废弃烟气的回收利用，实现能源的最大化利用。
(2)本系统的热水通道采用沿厂房作业区的柱子布置，非作业区不布置，节省资源。热水通道上供下回，节约空间，解决了供暖管道铺设及散热装置的占地问题，同时减少竖向温度梯度，提高热舒适性。
(3)本系统加装过滤装置再排放到大气中，净化烟气，减少对大气的污染保护环境。
(4)在厂房围护结构外增加相变材料层，利用烟气余热加热热水通道中的介质，同时将热量传递给相变材料，相变材料发生相变向防潮层侧释放热量，热量进一步通过热传导的方式向墙体传递，增加了墙体的热负荷，同时增强了墙体的蓄热能力，提高墙体的热阻，减小厂房内部负荷的浮动。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的沿东西方向剖切的厂房剖面图。
图2是本实用新型一种实施例的沿南北方向剖切的厂房剖面图。
图3是本实用新型一种实施例的供暖通风模块示意图。
图4是本实用新型一种实施例的散热装置与厂房柱子安装示意图。
图中，1、墙体；2、保温隔热层；3、防潮层；4、相变材料；5、不锈钢板；6、热水通道；7、碳钢管；8、散热装置；9、柱子；10、水泵；11、送风管路；12、回风管路；13、气-气换热器；14、汽-水换热器；15、水箱；16、过滤装置；17、风机；18、新风管路；19、烟气管路；20、回水管路；21、补水管路。
具体实施方式
下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。
本实用新型提供了一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统(参见图1-4，简称系统)，其特征在于该系统包括供暖通风模块、通风管网和供暖管网；所述供暖通风模块包括气-气换热器13、汽-水换热器14、水箱15和过滤装置16；所述通风管网包括送风管路11和回风管路12；所述供暖管网包括相变材料4、不锈钢板5、热水通道6、碳钢管7和散热装置8；
所述汽-水换热器14的进气端通过烟气管路19连接锅炉，出气端连接气-气换热器13的进气端，进水端通过三通水阀分别连接回水管路20的一端和水箱15的一个出水端，出水端连接水箱15的一个进水端；所述气-气换热器13的出气端通过过滤装置16与大气连通，进风端通过三通风阀分别连接新风管路18与回风管路12的一端，出风端与送风管路11的一端连接；新风管路18连通大气；所述水箱15的另一个进水端通过补水管路21连接自来水；厂房四面的围护结构从外至内依次防潮层3、保温隔热层2和墙体1；送风管路11的另一端穿过厂房南围护结构上方进入厂房内部，与厂房连通；回风管路12的另一端穿过厂房南围护结构下方进入厂房内部，与厂房连通；
所述碳钢管7、热水通道6、不锈钢板5和相变材料4从外至内依次铺设于厂房东西围护结构上；东西两侧的热水通道6的一端与水箱15的另一个出水端连接，另一端在厂房房顶中间(图2中E位置)汇合，汇合后的热水通道6依次向下穿过不锈钢板5、相变材料4、防潮层3、保温隔热层2和墙体1后，沿厂房作业区的柱子9布置进而与散热装置8的进水口连接，散热装置8的出水口与回水管路20的另一端连接。
所述散热装置8为圆柱体，包裹在厂房作业区的柱子9的外部，非作业区不进行供暖，不设置散热装置8，节省能源；散热装置8外圈带有翅片，增强换热。
优选地，气-气换热器13、汽-水换热器14、水箱15和过滤装置16均位于机房。
优选地，回水管路20、补水管路21、水箱15的两个出水端管路和汽-水换热器14的出水端管路上均安装有水泵10。
优选地，送风管路11、回风管路12和新风管路18上均安装有风机17。
优选地，汽-水换热器14采用U形管壳式汽-水换热器，气-气换热器13采用气-气板式换热器。
优选地，相变材料4采用石蜡，熔点为56℃。
本实用新型的工作原理和工作流程是：
位于锅炉房的锅炉的烟气通过烟气管路19进入汽-水换热器14中，加热在水泵10的动力下汽-水换热器14中的来自水箱15的低温水和回水管路20的回水，加热后的水进入水箱15。当需要供暖时，水泵10将抽取水箱15中的热水送入热水通道6最终抵达散热装置8，向厂房作业区释放热量。当水箱15中水量不足时，通过补水管路21向水箱15补水。
降温后的烟气温度还可利用(可达80℃，参考文献：王海龙.燃气供热锅炉房烟气余热高效利用实例分析[J].煤气与热力,2018,38(3):11-15.)。降温后的烟气进入气-气换热器13加热在风机17的推动下的来自回风管路12的回风和来自新风管路18的室外新风，加热后的空气在风机17的推动下沿送风管路11送入厂房，使厂房保持新鲜空气流通。再次降温后的烟气温度不高(30℃左右)，经过过滤装置16进行净化后排入大气。
相变材料4由热水通道6中的热水加热，热水温度约为75℃，相变材料4吸收热量变成液态，而相变材料4内侧的防潮层3温度低于相变材料4的熔点，因此相变材料4发生相变向防潮层3侧释放热量，热量进一步通过热传导的方式向墙体1传递，增加了墙体1的热负荷，同时增强了墙体1的蓄热能力。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。
Claims (7)
1.一种烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于该系统包括供暖通风模块、通风管网和供暖管网；所述供暖通风模块包括气-气换热器、汽-水换热器、水箱和过滤装置；所述通风管网包括送风管路和回风管路；所述供暖管网包括相变材料、不锈钢板、热水通道、碳钢管和散热装置；
所述汽-水换热器的进气端通过烟气管路连接锅炉，出气端连接气-气换热器的进气端，进水端连接回水管路的一端和水箱的一个出水端，出水端连接水箱的一个进水端；所述气-气换热器的出气端通过过滤装置与大气连通，进风端连接新风管路与回风管路的一端，出风端与送风管路的一端连接；所述水箱的另一个进水端通过补水管路连接自来水；送风管路的另一端和回风管路的另一端均穿过厂房南围护结构进入厂房内部；
所述碳钢管、热水通道、不锈钢板和相变材料从外至内依次铺设于厂房东西围护结构上；东西两侧的热水通道的一端与水箱的另一个出水端连接，另一端在厂房房顶中间汇合，汇合后的热水通道依次向下穿过不锈钢板、相变材料和厂房围护结构后，沿厂房作业区的柱子布置进而与散热装置的进水口连接，散热装置的出水口与回水管路的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于送风管路的另一端穿过厂房南围护结构上方进入厂房内部，与厂房连通；回风管路的另一端穿过厂房南围护结构下方进入厂房内部，与厂房连通。
3.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于所述散热装置为圆柱体，包裹在厂房作业区的柱子的外部；散热装置外圈带有翅片。
4.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于回水管路、补水管路、水箱的两个出水端管路和汽-水换热器的出水端管路上均安装有水泵。
5.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于送风管路、回风管路和新风管路上均安装有风机。
6.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于汽-水换热器采用U形管壳式汽-水换热器，气-气换热器采用气-气板式换热器。
7.根据权利要求1所述的烟气余热耦合相变蓄热的供暖通风系统，其特征在于相变材料采用石蜡。
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2019
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