CN217686793U - 一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热系统技术领域，提供了一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，包括：冷料仓和固固换热烟气换热器；第一物料输送机，第一物料输送机的进料端与冷料仓的出口连接，第一物料输送机的出料端与固固换热烟气换热器的入口连接；储热仓和固固换热余热锅炉，储热仓的入口与固固换热烟气换热器的出口连接，固固换热余热锅炉内具有多组换热结构；第二物料输送机，第二物料输送机的进料端与储热仓的出口连接，第二物料输送机的出料端与固固换热余热锅炉的入口连接；以及第三物料输送机，第三物料输送机的进料端与固固换热余热锅炉的出口连接，第三物料输送机的出料端与冷料仓的入口连接。

Description

一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统

技术领域

本实用新型涉及换热系统技术领域，具体涉及一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统。

背景技术

许多工厂在运行时都会排放大量的高温烟气，高温烟气包括水蒸汽、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、燃料的灰分、煤粒和油滴等。高温烟气如果直接排入外界，不仅会污染空气，而且造成了热量的浪费。

因此高温烟气在排放之前一般都需要对其进行余热回收处理。但是由于工厂排放的高温烟气具有间歇性和波动性，因此现有的余热回收装置虽然能够回收高温烟气内的热量，但是其在输出热源时不够连续和稳定。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，使其能够有效回收高温烟气内的热量、并且在输出热源时保持连续和稳定。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下的技术方案来实现：一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，包括：

冷料仓和固固换热烟气换热器，所述冷料仓内装有固体颗粒，所述固固换热烟气换热器具有进烟口和出烟口；

第一物料输送机，所述第一物料输送机的进料端与所述冷料仓的出口连接，所述第一物料输送机的出料端与所述固固换热烟气换热器的入口连接；

储热仓和固固换热余热锅炉，所述储热仓设置在所述固固换热烟气换热器的下方，所述储热仓的入口与所述固固换热烟气换热器的出口连接，所述固固换热余热锅炉内具有多组换热结构，多组所述换热结构沿固体颗粒流动方向排列设置、且彼此之间形成用于固体颗粒穿过的流通通道，所述换热结构用于向外输出热源；

第二物料输送机，所述第二物料输送机的进料端与所述储热仓的出口连接，所述第二物料输送机的出料端与所述固固换热余热锅炉的入口连接；以及

第三物料输送机，所述第三物料输送机的进料端与所述固固换热余热锅炉的出口连接，所述第三物料输送机的出料端与所述冷料仓的入口连接。

进一步地，所述换热结构包括从上而下依次设置的汽包、高温蒸发器、过热器、低温蒸发器、第一省煤器和给水泵，所述汽包与所述高温蒸发器的入口之间通过下降管连接，所述高温蒸发器的出口与所述汽包之间通过上升管连接，所述过热器的入口与所述汽包之间通过饱和蒸汽引出管连接，所述过热器的出口与外部消耗设备的入口之间通过排出管连接，所述低温蒸发器的入口与所述下降管连接，所述低温蒸发器的出口与所述上升管连接，所述第一省煤器的入口与所述给水泵的出口连接，所述第一省煤器的出口与所述汽包连接。

进一步地，所述外部消耗设备为蒸汽管网或蒸汽轮机。

进一步地，所述外部消耗设备为蒸汽轮机，所述换热结构还包括再热器，所述蒸汽轮机高压缸做功后的蒸汽返回所述固固换热余热锅炉，经所述再热器再热后、送至所述蒸汽轮机的中低压缸做功。

进一步地，所述换热结构还包括第二省煤器，所述第二省煤器设置在所述第一省煤器与所述给水泵之间，所述第二省煤器的入口与所述给水泵的出口之间通过连接管连接，所述第二省煤器的出口与所述第一省煤器的入口之间通过给水管连接。

进一步地，所述换热结构包括多根金属换热管，所述金属换热管内具有流动的介质，所述介质为水或空气。

进一步地，所述固固换热余热锅炉的出口处安装有多个出料料斗，所述出料料斗的出料端安装有流量调节器。

进一步地，所述进烟口位于所述出烟口的下方。

进一步地，所述固固换热余热锅炉的壳体为长方体结构、且由金属护板焊接而成，所述固固换热余热锅炉的内壁上敷设有保温层，所述保温层的内侧面上敷设有耐火层。

进一步地，所述固体颗粒为石英砂、高炉渣、钢渣或陶瓷球。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，通过固体颗粒与具有间歇性和波动性的高温烟气接触，从而使得固体颗粒能够吸收高温烟气内的热量。吸收热量后的固体颗粒进入到固固换热余热锅炉内与换热结构之间进行换热，换热结构最后再向外连续稳定地输出热源。因此本系统能够有效回收高温烟气内的热量、并且在输出热源时保持连续和稳定。

附图说明

图1为本实用新型的流程示意图；

图2为图1中A部的放大结构示意图；

图3为实施例1中换热结构的流程示意图。

附图标记：10-冷料仓、20-固固换热烟气换热器、21-进烟口、22-出烟口、30-第一物料输送机、40-储热仓、50-固固换热余热锅炉、51-出料料斗、52-流量调节器、60-第二物料输送机、70-第三物料输送机、80-换热结构、81-汽包、82-高温蒸发器、83-过热器、84-低温蒸发器、85-第一省煤器、86-给水泵、87-再热器、88-第二省煤器、91-下降管、92-上升管、93-饱和蒸汽引出管、94-排出管、95-连接管、96-给水管、100-外部消耗设备。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-3所示，本实用新型提供一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，包括冷料仓10、固固换热烟气换热器20、第一物料输送机30、储热仓40、固固换热余热锅炉50、第二物料输送机60和第三物料输送机70。

冷料仓10内装有固体颗粒。固固换热烟气换热器20具有进烟口21和出烟口22，高温烟气从进烟口21内进入到固固换热烟气换热器20内、并从出烟口22排出。

第一物料输送机30的进料端与冷料仓10的出口连接，第一物料输送机30的出料端与固固换热烟气换热器20的入口连接，第一物料输送机30用于将冷料仓10内的固体颗粒输送至固固换热烟气换热器20内。

储热仓40设置在固固换热烟气换热器20的下方，储热仓40的入口与固固换热烟气换热器20的出口连接。固固换热余热锅炉50内具有多组换热结构80，多组换热结构80沿固体颗粒流动方向排列设置、且彼此之间形成用于固体颗粒穿过的流通通道，换热结构80用于向外输出热源。

第二物料输送机60的进料端与储热仓40的出口连接，第二物料输送机60的出料端与固固换热余热锅炉50的入口连接，第二物料输送机60用于将储热仓40内的固体颗粒输送至固固换热余热锅炉50内。

第三物料输送机70的进料端与固固换热余热锅炉50的出口连接，第三物料输送机70的出料端与冷料仓10的入口连接，第三物料输送机70用于将固固换热余热锅炉50排出的固体颗粒输送至冷料仓10内。

具体地工作过程为：第一输送机启动，将冷料仓10内的固体颗粒运送至固固换热烟气换热器20内，这些固体颗粒在固固换热烟气换热器20内与具有间歇性和波动性的高温烟气直接接触，吸收高温烟气内的热量后成为高温固体颗粒。高温固体颗粒落入到储热仓40内储存。然后第二输送机启动，将储热仓40内的高温固体颗粒运送至固固换热余热锅炉50内，高温固体颗粒与固固换热余热锅炉50内的换热结构80之间进行固体间换热，换热结构80获得热量后再向外连续稳定地输出热源，因此本系统能够有效回收高温烟气内的热量、并且在输出热源时保持连续和稳定。接着第三输送机启动，将固固换热余热锅炉50排出的固体颗粒输送至冷料仓10内，进行下一次循环。

本实用新型以固体颗粒为媒介将间隙性或波动性的高温烟气内的热量热能吸收储存起来，在需要的时候释放。这种显热储热具有运行方式简单、稳定可靠、使用寿命长、热传导率高等优点，同时，可采用大容量的保温仓储存高温固体颗粒，可以大大增加储热量。

实施例1：换热结构80包括从上而下依次设置的汽包81、高温蒸发器82、过热器83、低温蒸发器84、第一省煤器85和给水泵86。汽包81与高温蒸发器82的入口之间通过下降管91连接。高温蒸发器82的出口与汽包81之间通过上升管92连接。过热器83的入口与汽包81之间通过饱和蒸汽引出管93连接，过热器83的出口与外部消耗设备100的入口之间通过排出管94连接。低温蒸发器84的入口与下降管91连接，低温蒸发器84的出口与上升管92连接。第一省煤器85的入口与给水泵86的出口连接，第一省煤器85的出口与汽包81连接，第一省煤器85优选为低温省煤器。

换热结构80的工作过程为：给水泵86排出的水在第一省煤器85内吸收热量后进入到汽包81内，接着通过下降管91进入高温蒸发器82和低温蒸发器84，在高温蒸发器82和低温蒸发器84的作用下成为汽水混合物后再通过上升管92回到汽包81内。汽水混合物在汽包81内进行汽水分离后通过饱和蒸汽引出管93进入过热器83中进行过热，过热后的蒸汽最终通过排出管94送至外部消耗设备100，外部消耗设备100充分利用这些蒸汽。

在本实施例中，外部消耗设备100为蒸汽管网或蒸汽轮机，蒸汽管网或蒸汽轮机用于将过热蒸汽后进行发电，实现能源的再生。

在本实施例中，当外部消耗设备100为蒸汽轮机时，换热结构80还包括再热器87(经过蒸汽轮机高压缸做功后的蒸汽返回固固换热余热锅炉50，经再热器87再热到与新蒸汽相同的温度后，再送至蒸汽轮机的中低压缸做功)。

在本实施例中，换热结构80还包括第二省煤器88，第二省煤器88设置在第一省煤器85与给水泵86之间，第二省煤器88的入口与给水泵86的出口之间通过连接管95连接，第二省煤器88的出口与第一省煤器85的入口之间通过给水管96连接。第二省煤器88优选为低低温省煤器。

第二省煤器88与第一省煤器85配合作用，能够对给水泵86排出的水进行更好地预热。

实施例2：换热结构80由多根金属换热管(附图未示出)组成，金属换热管内具有流动的介质。介质为水或空气，被加热后称为热水或热空气，根据用户需求，可用于助燃、烘干、供暖等。由于这种储热、换热应用方式系统简单、可靠、连续、稳定、换热效率高，在未来会有着良好的应用前景。

在一个实施例中，固固换热余热锅炉50的出口处安装有多个出料料斗51，出料料斗51的出料端安装有流量调节器52。通过出料料斗51和流量调节器52的设计，使得换热结构80处的砂粒能在重力作用下均匀向下流动，不会出现沟流、鼠洞等现象，保证换热结构80与高温固体颗粒能充分、高效进行换热。

在一个实施例中，进烟口21位于出烟口22的下方。高温烟气从下向上流动，与固体颗粒进行逆向接触，提高了接触的时间和效率，便于固体颗粒更好地吸收高温烟气内的热量。

在一个实施例中，固固换热余热锅炉50的壳体为长方体结构、且由金属护板焊接而成，固固换热余热锅炉50的内壁上敷设有保温层，保温层的内侧面上敷设有耐火层。固固换热余热锅炉50固定在支架上。

在一个实施例中，固体颗粒为石英砂、高炉渣、钢渣或陶瓷球，稳定可靠，使用寿命长。

通过上述方案，本实用新型可以达到以下效果：1、以石英砂、高炉渣、钢渣、陶瓷球等为媒介，稳定可靠，使用寿命长。2、高效回收高温烟气内的余热，减少热能损失。3、系统简单，减少能量消耗，增加系统运行的稳定性和可靠性，减少维护成本。4、形成闭环，固体颗粒可以循环使用，有效降低运行成本。5、采用储热换热方式，可以把具有间歇性或波动的高温烟气内的热量，变为具有稳定、连续输出的高温热源，使得余热利用更加可靠、高效。6、可以很好的解决用户在能源平衡端出现的矛盾：在出现剩余能源时，将其储存，在能源短缺时，将储存的能源释放。这种方式的使用，可以极大程度的提高能源利用率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：包括：

冷料仓和固固换热烟气换热器，所述冷料仓内装有固体颗粒，所述固固换热烟气换热器具有进烟口和出烟口；

第一物料输送机，所述第一物料输送机的进料端与所述冷料仓的出口连接，所述第一物料输送机的出料端与所述固固换热烟气换热器的入口连接；

储热仓和固固换热余热锅炉，所述储热仓设置在所述固固换热烟气换热器的下方，所述储热仓的入口与所述固固换热烟气换热器的出口连接，所述固固换热余热锅炉内具有多组换热结构，多组所述换热结构沿固体颗粒流动方向排列设置、且彼此之间形成用于固体颗粒穿过的流通通道，所述换热结构用于向外输出热源；

第二物料输送机，所述第二物料输送机的进料端与所述储热仓的出口连接，所述第二物料输送机的出料端与所述固固换热余热锅炉的入口连接；以及

第三物料输送机，所述第三物料输送机的进料端与所述固固换热余热锅炉的出口连接，所述第三物料输送机的出料端与所述冷料仓的入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述换热结构包括从上而下依次设置的汽包、高温蒸发器、过热器、低温蒸发器、第一省煤器和给水泵，所述汽包与所述高温蒸发器的入口之间通过下降管连接，所述高温蒸发器的出口与所述汽包之间通过上升管连接，所述过热器的入口与所述汽包之间通过饱和蒸汽引出管连接，所述过热器的出口与外部消耗设备的入口之间通过排出管连接，所述低温蒸发器的入口与所述下降管连接，所述低温蒸发器的出口与所述上升管连接，所述第一省煤器的入口与所述给水泵的出口连接，所述第一省煤器的出口与所述汽包连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述外部消耗设备为蒸汽管网或蒸汽轮机。

4.根据权利要求3所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述外部消耗设备为蒸汽轮机，所述换热结构还包括再热器，所述蒸汽轮机高压缸做功后的蒸汽返回所述固固换热余热锅炉，经所述再热器再热后、送至所述蒸汽轮机的中低压缸做功。

5.根据权利要求2所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述换热结构还包括第二省煤器，所述第二省煤器设置在所述第一省煤器与所述给水泵之间，所述第二省煤器的入口与所述给水泵的出口之间通过连接管连接，所述第二省煤器的出口与所述第一省煤器的入口之间通过给水管连接。

6.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述换热结构包括多根金属换热管，所述金属换热管内具有流动的介质，所述介质为水或空气。

7.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述固固换热余热锅炉的出口处安装有多个出料料斗，所述出料料斗的出料端安装有流量调节器。

8.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述进烟口位于所述出烟口的下方。

9.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述固固换热余热锅炉的壳体为长方体结构、且由金属护板焊接而成，所述固固换热余热锅炉的内壁上敷设有保温层，所述保温层的内侧面上敷设有耐火层。

10.根据权利要求1所述的一种应用于高温烟气固体颗粒储热换热系统，其特征在于：所述固体颗粒为石英砂、高炉渣、钢渣或陶瓷球。

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