一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于工業(yè)余熱回收利用裝置，具體涉及一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]隨著工業(yè)裝備的不斷優(yōu)化改進，目前我國的總體能源利用效率為33%左右，但是與發(fā)達國家相比，還是低了約10個百分點，能源利用率較低。
[0005]工業(yè)生產(chǎn)中所使用的各種爐窯，如加熱爐、回轉(zhuǎn)窯、沸騰焙燒爐等，這些爐窯都需要消耗大量能源，但其熱效率卻較，一般只有30%左右，大部分熱量被高溫爐渣、高溫?zé)煔獾纫杂酂嵝问缴⑹?，一方面浪費了大量的能源，另一方面又造成了嚴(yán)重的環(huán)境熱污染，加劇溫室效應(yīng)。在國家大力推行的“節(jié)能減排”的大環(huán)境下，減少工業(yè)余熱排放，提高工業(yè)余熱回收利用率變得非常重要。
[0006]現(xiàn)有的熱管換熱器應(yīng)用于工業(yè)余熱回收的方法，傳熱能力不足且存在熱量攜帶極限，同時必須保證冷凝段位于蒸發(fā)段以上，這大大限制了熱管在更多地形復(fù)雜場所的使用。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的余熱回收方法效率不高、適用范圍有限的問題。
[0009]本發(fā)明提供的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，它包括毛細泵系統(tǒng)、控制器、溫差器、散熱裝置、直流負載、蓄電池，所述毛細泵系統(tǒng)通過溫差器與散熱裝置連接，所述散熱裝置的另一端與控制器連接，所述控制器分別與直流負載、蓄電池連接。
[0010]所述毛細泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、冷凝器、儲液器，所述蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)有毛細芯，蒸發(fā)器上端設(shè)有蒸汽管道，下端設(shè)有液體管道，所述蒸汽管道的另一端與冷凝器的上端連接，液體管道的另一端與冷凝器的下端連接，所述冷凝器的另一端通過液體管道與儲液器連接。
[0011]所述的毛細泵系統(tǒng)是依靠介質(zhì)的相變來傳遞熱量的，換熱介質(zhì)可以為水、油或者其它介質(zhì)，應(yīng)適應(yīng)毛細泵系統(tǒng)的工作溫度區(qū)，并有適當(dāng)?shù)娘柡驼魵鈮?；介質(zhì)與殼體、毛細芯材料應(yīng)相容，且具有良好的熱穩(wěn)定性；介質(zhì)應(yīng)具有良好的綜合熱物理性質(zhì)；良好的經(jīng)濟性、無毒無污染。
[0012]毛細泵系統(tǒng)以毛細力為循環(huán)動力，無需外加功耗，無運動部件，運行穩(wěn)定可靠。毛細泵系統(tǒng)系統(tǒng)運行前蒸發(fā)器和冷凝器以及管道中都充滿水，儲液器中充入1/3體積的水，運行時在蒸發(fā)器上加熱，蒸發(fā)器的蒸汽腔中的水氣化，將蒸汽管道和冷凝器中部分液體壓入儲液器，蒸汽在冷凝器中冷凝放出熱量，由于毛細力的存在，冷凝器中的水通過液體管道被吸入蒸發(fā)器，實現(xiàn)介質(zhì)循環(huán)，系統(tǒng)開始正常工作。
[0013]蒸發(fā)器是毛細泵系統(tǒng)中的核心部件，采用螺紋連接的可拆裝式，方便對各部件的改進維護。考慮與傳熱介質(zhì)的相容性及導(dǎo)熱問題，蒸發(fā)器的上板即受熱面和蒸汽管道采用的材料為黃銅，蒸發(fā)器的下板采用的材料為導(dǎo)熱系數(shù)遠小于黃銅的非金屬材料聚四氟乙烯。液體腔共有4個螺絲孔，其中2個分別與蒸汽管道和液體管道相連，另外2孔為排氣孔，方便在充液時排去系統(tǒng)中的空氣，使各部件中充滿液體。毛細芯是蒸發(fā)器中的核心部件大多采用金屬粉末燒結(jié)制成或者金屬絲網(wǎng)。
[0014]冷凝器與蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)一樣，蒸發(fā)器中的蒸汽管道在此作為內(nèi)設(shè)的肋片，增大了散熱面積，強化了蒸汽在冷凝器中的凝結(jié)。冷凝器的上板和下板均采用黃銅材料，加大冷凝器的散熱量。
[0015]儲液器利用兩端開口的抽濾瓶擔(dān)當(dāng)，其中一端與冷凝器相連，另一端連接一個帶閥門的真空壓力表，可以觀察儲液器中的壓力變化，并且由于抽濾瓶的透明，可以很好地控制系統(tǒng)的充液量，并在系統(tǒng)運行的過程中通過觀察儲液器液面的變化推測出系統(tǒng)的運行情況。
[0016]本發(fā)明提供的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，其有益效果在于，本裝置的增加不影響原工業(yè)設(shè)備的運行，可以保持設(shè)備效率不變的情況下，既可以實現(xiàn)煙氣或者窯爐壁面熱量的回收，節(jié)省燃料，提高能源利用率，又可以有效降低煙氣溫度，減少熱量排放，保護環(huán)境。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例的毛細泵系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標(biāo)注:
1.蒸發(fā)器；2.蒸汽管道；3.液體管道；4.冷凝器；5.儲液器；6.溫差器；7.散熱裝置；8.控制器；9.直流負載；10.蓄電池；11.毛細芯。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面參照附圖，結(jié)合實施例，對本發(fā)明提供的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，進行詳細的說明。
實施例
[0022]參照圖1-圖2，本實施例的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，毛細泵系統(tǒng)系統(tǒng)運行前蒸發(fā)器1、冷凝器4、蒸汽管道2以及液體管道3中都充滿水，儲液器5中充入1/3體積的水，運行時在蒸發(fā)器I上加熱，蒸發(fā)器I的蒸汽腔中的水氣化，將蒸汽管道2和冷凝器3中部分液體壓入儲液器5，蒸汽在冷凝器4中冷凝放出熱量，由于毛細力的存在，冷凝器4中的水通過液體管道3被吸入蒸發(fā)器1，實現(xiàn)介質(zhì)循環(huán)，系統(tǒng)開始正常工作。隨著毛細泵系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，冷凝器4穩(wěn)定在較高的溫度，冷凝器4除與溫差器6接觸面外，其余部分面積均采用隔熱材料進行隔熱。溫差器6熱端與冷凝器4上表面接觸，溫差電器6冷端用散熱裝置7散熱，溫差器6與冷凝器4以及散熱裝置7的接觸面均涂導(dǎo)熱硅脂以減小接觸熱阻。溫差器6在冷端與熱端作用下發(fā)生熱電轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生電力，經(jīng)由控制器8將產(chǎn)生的電能進行穩(wěn)壓，然后直接對直流負載9進行供電，也可以將產(chǎn)生的電能對蓄電池10進行充電以儲存電能。
[0023]毛細泵換熱介質(zhì)可以為水、油或者其它介質(zhì)，應(yīng)適應(yīng)毛細泵系統(tǒng)的工作溫度區(qū)，并有適當(dāng)?shù)娘柡驼魵鈮?；介質(zhì)與殼體、毛細芯材料應(yīng)相容，且具有良好的熱穩(wěn)定性；介質(zhì)應(yīng)具有良好的綜合熱物理性質(zhì)；良好的經(jīng)濟性、無毒無污染。
[0024]本裝置利用熱換介質(zhì)將工業(yè)余熱回收，回收的熱量不僅限于配合溫差發(fā)電器產(chǎn)生電能，也可用于供暖、工業(yè)用補給熱水等。
[0025]蒸發(fā)器I的上板即受熱面和蒸汽槽道采用的材料為黃銅，蒸發(fā)器的I下板采用的材料為導(dǎo)熱系數(shù)遠小于黃銅的非金屬材料聚四氟乙烯。
[0026]毛細芯11是采用金屬粉末燒結(jié)制成或者金屬絲網(wǎng)。
[0027]以本裝置與溫差發(fā)電器結(jié)合為例，鋁電解槽側(cè)壁溫度約為250— 400 V，設(shè)系統(tǒng)工作溫度為258°C，為使毛細泵系統(tǒng)具有較高的傳熱效率，冷凝器4溫度應(yīng)保持相對較低，假設(shè)為180°C。溫差器6冷端采用循環(huán)水冷卻，可保持冷端溫度為40°C。當(dāng)溫差器6冷熱端溫差為140°C時，其最大熱電轉(zhuǎn)換效率可達5%左右。而毛細泵系統(tǒng)在冷凝器4與蒸發(fā)器I較大溫差下的傳熱效率也較大，假設(shè)為70%，則系統(tǒng)總效率為3.5%。目前，320kA的鋁電解槽每生產(chǎn)一噸鋁的側(cè)壁散熱量約為480kWh，若側(cè)壁全部布滿毛細泵蒸發(fā)器，則可產(chǎn)生電能19.8kwh ;按2009年工業(yè)電價計算，每噸鋁可節(jié)約電費19.8*0.62=12.28元；若該鋁電解廠年產(chǎn)10萬噸鋁，則使用毛細泵與溫差發(fā)電技術(shù)進行余熱回收后，I年可節(jié)約生產(chǎn)成本122.8萬元。
【主權(quán)項】
1.一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于:它包括毛細泵系統(tǒng)、控制器、溫差器、散熱裝置、直流負載、蓄電池，所述毛細泵系統(tǒng)通過溫差器與散熱裝置連接，所述散熱裝置的另一端與控制器連接，所述控制器分別與直流負載、蓄電池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述毛細泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、冷凝器、儲液器，所述蒸發(fā)器內(nèi)部設(shè)有毛細芯，蒸發(fā)器上端設(shè)有蒸汽管道，下端設(shè)有液體管道，所述蒸汽管道的另一端與冷凝器的上端連接，液體管道的另一端與冷凝器的下端連接，所述冷凝器的另一端通過液體管道與儲液器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于:所述毛細芯為金屬絲網(wǎng)或用金屬粉末燒結(jié)而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用毛細泵系統(tǒng)的工業(yè)余熱回收利用系統(tǒng)，它包括毛細泵系統(tǒng)、控制器、溫差器、散熱裝置、直流負載、蓄電池，所述毛細泵系統(tǒng)通過溫差器與散熱裝置連接，所述散熱裝置的另一端與控制器連接，所述控制器分別與直流負載、蓄電池連接。本裝置的增加不影響原工業(yè)設(shè)備的運行，可以保持設(shè)備效率不變的情況下，既可以實現(xiàn)煙氣或者窯爐壁面熱量的回收，節(jié)省燃料，提高能源利用率，又可以有效降低煙氣溫度，減少熱量排放，保護環(huán)境。
【IPC分類】H02J7-32, H02N11-00
【公開號】CN104821646
【申請?zhí)枴緾N201510186410
【發(fā)明人】董文利
【申請人】日照華億節(jié)能工程有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月20日