一种有机朗肯循环余热回收换热器的制作方法

本实用新型涉及水泥窑余热回收技术领域，尤其涉及一种有机朗肯循环余热回收换热器。

背景技术：

余热发电是中低温热源余热利用的有效手段，余热发电循环根据流程不同，工质不同可分为3种类型：水蒸汽朗肯循环(简称src)，有机工质朗肯循环(简称orc)和卡琳娜循环(简称kc)。目前水泥窑余热发电系统主要采用水蒸汽朗肯循环(简称src)，其余热回收成本低，当废气温度低于300摄氏度时，src技术热回收效率较低，而orc系统具备较高的技术优势，但目前orc系统在水泥工厂的应用业绩较少，个别工厂虽有应用，但采用有机油传递热量，但有机油换热器一旦发生泄漏对水泥安全生产影响较大，且有机油成本较高，让客户望而生畏，推广难度较大，当采用高压水换热器，当废气温度向上波动时，管排中的水遇到高热的废气产生汽化，使管排管路造成汽塞，造成循环停止的风险。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种有机朗肯循环余热回收换热器，主要解决了现有的有机朗肯循环余热回收换热器的通用性差和余热回收成本高的问题，目的在于，可综合水蒸汽朗肯循环和有机工质朗肯循环的优势，设计一种有机朗肯循环余热回收换热器，适用于高温废气的余热回收，而且余热回收效率高、余热回收成本低和安全性高。

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述有机朗肯循环余热回收换热器，包括换热器本体、换热面、除氧器、循环水泵、输送水泵和膨胀机发电系统，所述换热面包括设置在换热器本体内的省煤器和蒸发器，所述省煤器和蒸发器内均设置有管排，所述省煤器管排的出口端通过温度调节阀与所述除氧器的入口端相连，所述除氧器和蒸发器之间通过两个循环水泵相连形成除氧内循环，所述除氧器的出口端通过输送水泵与膨胀机发电系统的进水口相连，所述膨胀机发电系统的出水口与所述省煤器管排相连。

进一步地，所述换热器本体设置为卧式换热器，所述换热器本体的左右两端分别设置废气入口和废气出口，所述换热器本体的底端设置粉尘出口，所述换热器本体内自左到右设置蒸发器和省煤器。

进一步地，所述换热器本体的底端设置有两个粉尘出口，所述粉尘出口与链式输送机的罩板相连。

进一步地，所述换热器本体顶部设置所述除氧器，所述换热器本体底部设置循环水泵和输送水泵。

进一步地，所述除氧器上设置有压力控制阀。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过换热面回收水泥窑头、窑尾的废气余热，废气在通过换热器本体的过程中，水由换热面中的省煤器通过水泵泵入除氧器，当省煤器出口的温度较高时，除氧器内部发生汽化，汽化蒸汽可加热补充水辅助去除循环水中的氧气，然后部分循环水再进入由除氧器、蒸发器和两个循环水泵相连形成除氧内循环中，持续为除氧器提供热量，进一步去除循环水中的氧气，避免氧气腐蚀换热器本体以及蒸发器；输送水泵取水自除氧器内的除氧水箱，除氧水箱内部随水温自动调节除氧水箱压力，确保除氧器内部始终为饱和水，除氧器与省煤器之间设置温度调节阀，可随省煤器出口水温，自动调节开度，因而可有效避免了换热面中的水遇到高温废气时，在省煤器内部产生汽化而汽塞，造成水循环系统停止的风险；由除氧器内流出的热水经输送水泵输送至膨胀机发电系统，传递热量至有机工质，有机工质膨胀推动膨胀机发电，降温后的热水返回至换热面吸收热量，形成闭式循环系统，提高了能源的利用率。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型余热回收的原理框图；

上述图中的标记均为：1.换热器本体，11.废气入口，12.废气出口，13.粉尘出口，2.换热面，21.省煤器，22.蒸发器，3.除氧器，4.循环水泵，5.输送水泵，6.链式输送机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型具体的实施方案为：如图1和图2所示，一种有机朗肯循环余热回收换热器，包括换热器本体1、换热面2、除氧器3、循环水泵4、输送水泵5和膨胀机发电系统，换热面2包括设置在换热器本体1内的省煤器21和蒸发器22，省煤器21和蒸发器22内均设置有管排，省煤器管排的出口端通过温度调节阀与除氧器3的入口端相连，其中的温度调节阀可设置成气动式调节阀，该气动式调节阀为现有的调节阀，其以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量参数，温度调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施，具体地，可使用气动薄膜式套筒导向型调节阀，其型号为501g-5227ladn。除氧器3和蒸发器22之间通过两个循环水泵4相连形成除氧内循环，除氧器3的出口端通过输送水泵5与膨胀机发电系统的进水口相连，膨胀机发电系统的出水口与省煤器管排相连。该余热回收系统的余热回收原理是：窑头、窑尾的废气在通过换热器本体1的过程中，水由省煤器21通过水泵泵入除氧器3，当省煤器21出口的温度较高时，除氧器3内部发生汽化，汽化蒸汽可加热循环水辅助去除循环水及补充水中的氧气，然后部分循环水再进入由除氧器3、蒸发器22和两个循环水泵4相连形成除氧内循环中，使除氧器3中的饱和水经循环水泵4后进入蒸发器22进一步加热，然后返回除氧器3，持续为除氧器3供热，有效降低了循环水及补充水中的氧气，避免氧气腐蚀换热器本体1以及蒸发器22；输送水泵5取水自除氧器3内的除氧水箱，除氧水箱内部随水温自动调节除氧水箱的压力，确保除氧器3内部始终为饱和水，除氧器3与省煤器21之间设置温度调节阀，可随省煤器21出口水温，自动调节开度，当省煤器21出口水温较低时，温度调节阀可控制省煤器21的出口流量变小，因而可有效避免了换热面2中的水遇到高温废气时，在省煤器21内部产生汽化而汽塞，造成水循环系统停止的风险。如图2所示，经过除氧内循环的除氧处理后，除氧器3内流出的饱和热水经输送水泵5输送至膨胀机发电系统，传递热量至有机工质，有机工质膨胀推动膨胀机发电，由膨胀机发电系统的出水口流出的降温后的水返回至换热面继续吸收热量，形成闭式循环系统，提高了能源的利用率。

具体地，如图1所示，该换热器本体1设置为卧式换热器，换热面2采用强制循环，换热器本体1的左右两端分别设置废气入口11和废气出口12，废气入口11和废气出口12分别通过风管与鼓风机和抽风机相连，这种卧式换热器可减少粉尘的附着量，换热器本体1的底端设置粉尘出口13，粉尘由于重力会下落，由粉尘出口13流出，且由于卧式换热器的横向长度较长，为了使粉尘可以充分沉降，减少换热器本体1内壁粉尘的附着量，换热器本体1的底端设置有两个粉尘出口13，而且粉尘出口13与链式输送机6的罩板相连，使由粉尘出口13流出的粉尘通过链式输送机6可及时输送到换热器本体1外，使换热器本体1的清洁效果更好，换热器本体1内自左到右设置蒸发器22和省煤器21，使废气的流动方向与换热面2的余热回收方向相反，可充分吸收废气的余热。当然该换热器本体1也设置为立式换热器，使蒸发器22可自然循环，无需玄幻水泵5进行强制循环，节省了电能，该换热器本体1的顶端设置废气入口，其底端设置废气出口，换热器本体1内自上到下设置蒸发器22和省煤器21。其中，换热器本体1顶部设置除氧器3，换热器本体1底部设置循环水泵4和输送水泵5。

另外，除氧器3上设置有压力控制阀，可对除氧器3内的压力进行控制，进而可以有效地控制其中饱和水的温度，防止了水温过高或过低对膨胀机内有机工质的影响。

综上，该有机朗肯循环余热回收换热器适用于高温废气的余热回收，防止了换热面发生汽化而造成循环停止的风险，而且实现了能源的回收利用，余热回收效率高，余热回收成本低，安全性高。

以上所述，只是用图解说明本实用新型的一些原理，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

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