節能型煙氣廢熱利用供熱系統的製作方法

2023-06-16 10:43:11

專利名稱：節能型煙氣廢熱利用供熱系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及利用生物質電廠煙氣為蔬菜大棚供熱的技術，具體地指一種節能 型煙氣廢熱利用供熱系統。
背景技術：
我國大陸性氣候特徵明顯，冬季寒冷，降水稀少，而且冬季比世界上同緯度地區溫 度偏低8-10度，在長江中下遊地區冬季為3-4個月，在華北地區為4-5個月，到了東北和西 北，冬季可達半年以上。為了保證冬季蔬菜的供應，冬季大棚在中國非常普遍，這些大棚供 暖普遍以煤作為燃料，燃燒形式粗放、熱能效率不高，不但汙染環境，造成能量的浪費，還經 常發生煤氣中毒的不幸事件。此外，全球煤炭和石油資源日益緊缺，各國都加大了對生物能源產業的投資，生物 質電廠越來越多。生物質電廠所排放煙氣中主要包含二氧化碳、水蒸汽、以及少量一氧化 碳、含硫氣體、氮氧化物氣體和煙塵等；同時，生物質電廠所排放煙氣的溫度在140°C左右， 攜帶有大量的熱能，這些熱能往往被直排浪費掉了。
發明內容本實用新型的目的是為了減少煙氣直接排放造成的能量浪費，也為了進一步減排 煙氣中的二氧化碳，本實用新型提出一種節能型煙氣廢熱利用供熱系統，用於溫室供熱。其 既可利用廢熱，又可降低溫室供熱成本，還可節能減排，一舉三得。為實現上述目的，本實用新型所設計的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，包括煙氣 管道、設置在煙氣管道外側的循環水加熱器、設置在用戶端的循環水散熱器、以及相應的循 環管路、水泵和閥門。循環水加熱器包括多根熱管，每根熱管的蒸發段布置在煙氣管道內， 每根熱管的冷凝段布置在循環水加熱器內，每根熱管的蒸發段和冷凝段的過渡結合處通過 煙氣管道及循環水加熱器的壁板密封隔開。循環水加熱器的輸入端和輸出端通過循環管 路、水泵和閥門與各個用戶端的循環水散熱器連接。進一步地，循環水加熱器的水箱中裝有相變溫度為80°C 士5°C的相變材料填充而 成的相變蓄能球。相變蓄能球的球殼採用高密度聚氯乙烯塑料製成，優選的相變材料為已 知的S)(R相變材料，其相變溫度為79°C。相變蓄能球的直徑為40 100mm。進一步地，每根熱管的蒸發段和冷凝段外壁上都加裝有翅片，用於提高熱管的熱 交換效率。更進一步地，循環水加熱器的水箱採用隔熱保溫水箱，其上設置有壓力表、安全閥 和溫度傳感器，用於精確控制其內的水溫。再進一步地，循環水散熱器採用重力真空散熱器，它包括垂直布置的真空密封殼 體和設置在其內的ZGM工質，真空密封殼體由下部加熱段和上部放熱段構成。重力真空散 熱器為目前廣泛應用的成熟技術，其導熱能力比金屬大百倍以上，具有極高的熱效率。本實用新型巧妙地將熱管、相變蓄能球、ZGM工質、重力真空散熱器四項技術集成為煙氣廢熱利用供熱系統，通過熱管提取煙氣中的熱量，但煙氣中的有害物質仍然通過電 廠原有系統排出，避免了煙氣有害物質對用戶端如蔬菜大棚的汙染。與傳統的熱水採暖相 比，省去了鍋爐房的全部裝置，大幅度降低了供熱成本，突出了利用廢熱節能減排的宗旨。 在循環水加熱器設計中又巧妙地將熱管技術和相變蓄能球技術結合在一起，使該循環水加 熱器既能快速加熱，熱效率高，又能儲熱，具備加熱和儲能的雙重功能。本實用新型的優點 歸納如下1)採用間接傳熱方式，不會影響現有電廠鍋爐運行。2)採用相變蓄能球蓄能，減小了循環水加熱器的容積。3)採用煙氣廢熱供熱，不必使用燃煤鍋爐，系統節能減排。4)不需要安裝鍋爐、膨脹水箱和水處理等設備，成本可以節省40%;系統調試正常 以後又處於封閉運行狀態，運行維護量少。幻採用重力真空散熱器，通過ZGM工質傳熱，使用壽命比熱水採暖系統要延長3倍 以上。6)系統內循環使用的液體工質在-30°C都不會結冰，所以寒冷地區的消費者在間 隙式採暖時，不存在散熱器凍裂問題，大大方便了消費者。7)整個採暖系統是在負壓或低壓狀態運行，非常安全可靠。8)採用熱管技術，升溫特別快，比傳統的熱水採暖系統要快5 6倍。

圖1是一種節能型煙氣廢熱利用供熱系統的結構原理圖。圖2是圖1中循環水加熱器的結構示意圖。圖3是圖2中A處放大結構示意圖。圖4是圖1中循環水散熱器為重力真空散熱器的結構示意圖。
具體實施方式
圖中所示的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，包括生物質電廠的煙氣管道1、安裝在 煙氣管道1外側兩邊的循環水加熱器3、安裝在蔬菜大棚中的若干循環水散熱器6、以及相 應的循環管路5、水泵4和閥門10等。循環水加熱器3具有多根熱管2，每根熱管2的蒸發 段布置在煙氣管道1內，每根熱管2的冷凝段布置在循環水加熱器3內。每根熱管2的蒸 發段和冷凝段外壁上都加裝有翅片2a，以提高換熱效率。每根熱管2的蒸發段和冷凝段的 過渡結合處通過煙氣管道1及循環水加熱器3的壁板隔開，其隔開處設置有密封墊2b。循環水加熱器3的輸入端和輸出端之間通過循環管路5、進出口電磁閥11、水泵4 和閥門10與各個循環水散熱器6連接成循環供熱迴路。在循環水加熱器3的輸入端還設 置有旁通電磁閥12，用於補充冷水。這些連接都為現有技術，於此不多贅述。循環水加熱器3的水箱3a採用隔熱保溫水箱，其上設置有壓力表7、安全閥8和 溫度傳感器9。循環水加熱器3的水箱3a中裝有相變蓄能球北。相變蓄能球北的球殼採 用高密度聚氯乙烯塑料製成，球殼內填充的相變材料為S)(R相變材料，其相變溫度為79°C。 相變蓄能球北的直徑為40 100mm，本實施例中為100mm，每個相變蓄能球北重約950g。循環水散熱器6採用重力真空散熱器，它包括垂直布置的真空密封殼體6a和設置在其內的ZGM工質6b，重力真空散熱器(6)的下部是加熱段(6c)，上部是放熱段(6d)。其工作原理為在初始狀態下，真空密封殼體6a內的ZGM工質6b處於氣液兩相共 存的飽和狀態，且無不可凝氣體。工作時，其下部加熱段6c內的ZGM工質吸熱汽化，所生產 的蒸汽分子流向上部放熱段6d，在上部放熱段6d的冷壁面上凝結，釋放出汽化潛熱，隨後 凝結的ZGM工質靠重力回流而下，重新吸熱汽化，循環不已。本實用新型的工作過程如下插入在煙氣管道1內的熱管2從高溫煙氣(143°C 左右)中吸取熱量，並將熱量傳遞到到循環水加熱器3中，其內的循環水吸熱升溫成80 85°C的熱水，在此溫度下相變蓄能球北中的相變材料相變固化吸熱，實現蓄能的目的。同 時，水溫上升至80°C左右時，控制進出口電磁閥門11開啟，並控制水泵4將80°C左右的熱 水送至用戶端採暖系統中的重力真空散熱器6。此時，真空密封殼體6a內位於下部加熱段 6c的ZGM工質6b受熱水作用蒸發，擴散到上部放熱段6d放出熱能，保證蔬菜大棚足夠的溫 度。經過放熱的熱水溫度下降至60°C左右，通過循環管路5回流到循環水加熱器3中，如此 不斷重複。在整個供熱系統的運行過程中，當循環水加熱器3中的水溫達到95°C時，溫度控 制器將控制旁通電磁閥12開啟，補充冷水，使水溫保證在80 85°C之間。此外，循環水加 熱器3上的安全閥8可保證系統運行安全。
權利要求1.一種節能型煙氣廢熱利用供熱系統，包括煙氣管道(1)、設置在煙氣管道(1)外側的 循環水加熱器(3)、設置在用戶端的循環水散熱器(6)、以及相應的循環管路、水泵和閥門， 其特徵在於循環水加熱器C3)包括多根熱管O)，每根熱管O)的蒸發段布置在煙氣管 道(1)內，每根熱管( 的冷凝段布置在循環水加熱器(3)內，每根熱管( 的蒸發段和冷 凝段的過渡結合處通過煙氣管道(1)及循環水加熱器(3)的壁板密封隔開；循環水加熱器 (3)的輸入端和輸出端通過循環管路、水泵和閥門與各個用戶端的循環水散熱器(6)連接。
2.根據權利要求1所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於循環水加熱器 (3)的水箱(3a)中裝有相變溫度為80°C 士5°C的相變材料填充而成的相變蓄能球(3b)。
3.根據權利要求2所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於相變蓄能球 (3b)的球殼採用高密度聚氯乙烯塑料製成，球殼內填充的相變材料為S)(R相變材料，其相 變溫度為79°C，相變蓄能球(3b)的直徑為40 100mm。
4.根據權利要求1或2或3所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於每根 熱管O)的蒸發段和冷凝段外壁上都加裝有翅片Oa)。
5.根據權利要求1或2或3所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於循環 水加熱器C3)的水箱(3a)是隔熱保溫水箱，其上設置有壓力表(7)、安全閥(8)和溫度傳感 器(9)。
6.根據權利要求4所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於循環水加熱器 (3)的水箱(3a)是隔熱保溫水箱，其上設置有壓力表(7)、安全閥(8)和溫度傳感器(9)。
7.根據權利要求1或2或3所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於循環 水散熱器(6)採用重力真空散熱器，它包括垂直布置的真空密封殼體(6a)和設置在其內的 ZGM工質(6b)，真空密封殼體(6a)由下部加熱段(6c)和上部放熱段(6d)構成。
8.根據權利要求4所述的節能型煙氣廢熱利用供熱系統，其特徵在於循環水散熱器 (6)採用重力真空散熱器，它包括垂直布置的真空密封殼體(6a)和設置在其內的ZGM工質 (6b)，重力真空散熱器(6)的下部是加熱段(6c)，上部是放熱段(6d)。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型煙氣廢熱利用供熱系統，包括煙氣管道、循環水加熱器、循環水散熱器、以及相應的循環管路、水泵和閥門。循環水加熱器包括多根熱管，每根熱管的蒸發段布置在煙氣管道內，每根熱管的冷凝段布置在循環水加熱器內，每根熱管的蒸發段和冷凝段的過渡結合處通過煙氣管道及循環水加熱器的壁板密封隔開。循環水加熱器的輸入端和輸出端通過循環管路、水泵和閥門與各個用戶端的循環水散熱器連接。進一步地，循環水加熱器的水箱中裝有相變溫度為80℃±5℃的相變材料填充而成的相變蓄能球。其用於冬季蔬菜大棚溫室供熱，既可減少煙氣排放造成的能量浪費，又可減排煙氣中的二氧化碳，同時可大幅降低溫室供熱成本。
文檔編號F24D11/02GK201905089SQ201020660770
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者胡書傳, 陳義龍 申請人:武漢凱迪控股投資有限公司