低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法,所述低温潜热释小温差余热回收器在底梁和顶梁之间设有立柱和横梁，所述横梁之间设有水平撑，所述立柱之间设有剪刀撑，通过相互连接构成一个完整的框架结构，换热管采用铝合金材料。所述控制方法包括如下步骤：往换热管里面通入新鲜空气即新风；自动调节湿热废气的温度和湿度；将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，然后输出热交换后的新鲜空气，并进入热风工作系统，达到到余热回收的目的。本发明具有换热管不易损坏、传热效率高的优点，而且通过控制温度和湿度，实现结构安全、安装方便和热能回收率高的最佳结合，可广泛应用于低温废热余热回收领域。
【专利说明】低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及余热回收装置及其控制方法，具体是涉及一种低温潜热释小温差余热 回收器及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 能源是人类生存和发展的重要物质基础，攸关国计民生和国家安全。推动能源生 存和利用方式变革，调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济和清洁的现代能源产业体系， 对于保障我国经济社会可持续发展具有重要的战略意义。
[0003] 余热是指受到历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业能耗装置 中，原始设计未被合理利用的显热和潜热，它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水 余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业 的余热总资源约占其燃料消耗总量的17?67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源 的60%。余热回收利用的方式有很多，其中重要而普遍是采用间壁式（管式）热回收器。
[0004] 管式余热回收器是利用金属管的高效传热特性及其环境适应性制造的换热装置， 主要应用于工业节能领域，可广泛回收存在于气态、液态介质中的废弃热源。换热管是余热 回收器的核心传热元件，也是一种高导热性能的传热组件，目前已广泛应用于化工、锅炉、 轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济 效益。按照热流体和冷流体的状态，管式余热回收器可分为：气-气式、气-汽式、气-液 式、液-液式、液-气式；按照回收器的结构形式可分为：立式和卧式。
[0005] 啤酒加工是能耗大户，根据国内啤酒工业的现状与能耗情况，中国饮料工业协会 起草颁布了《啤酒制造能耗限额》，该标准明确提出，企业应配备余热回收等节能装置，最大 限度地对生产过程中的可回收能源进行利用，提高能源利用率。在啤酒麦芽除湿排潮烘干 过程中会产生大量的湿热废气，其温度一般只有18?35°C，由于其温度太低，与环境温度 相差无几，似乎没有利用的价值。但蒸汽含量很高，且接近饱和状态，携带大量的热能，以 前都是直接排放到空气中，造成能源浪费。虽然CN201081582Y公开了一种人字形组合余热 回收装置，包括气体进出的箱体，箱体的新风进气面和热风出气面分别设有若干管板，每块 管板上设有若干嵌管孔，新风进气面的管板上的嵌管孔和热风出气面管板上嵌管孔一一对 应，每两个对应的嵌管孔中设有一根导热管，插在箱体的新风进气面和热风出气面之间的 导热管排成若干个相同的人字形阵列。但是目前没有一种可以回收利用此类低温湿热废气 热量的装置，一些厂家开始引进国外的设备，但是国外的设备一般使用玻璃材料的导热管， 而玻璃是非金属材料，导热系数低，且经常损坏，损坏的导热管使废热气体和新鲜空气混 合，大大降低烘干排湿效果，而且安装不方便。
[0006] 因此，对于余热回收装置及其控制方法存在进一步的需求，这也是该【技术领域】内 的研究热点和重点之一，更是本发明得以完成的动力和出发点所在。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术存在的玻璃导热管易损坏、传热效率低、安装不方便的技术问 题，本发明人在进行了大量的深入研究之后，从而完成了本发明。
[0008] 本发明涉及两个方面，具体而言，涉及一种低温潜热释小温差余热回收器及其控 制方法。
[0009] 第一方面，本发明涉及一种低温潜热释小温差余热回收器，包括气体进出的箱 体、换热器和侧板，所述箱体包括新风进气面和废热气出气面，所述新风进气面和所述废热 气出气面均设有管板，所述管板上设有嵌管孔，新风进气面的管板上的嵌管孔和废热气出 气面的管板上的嵌管孔一一对应，每两个对应的嵌管孔中设有一根换热管，所述低温潜热 释小温差余热回收器的上部和下部设有通长的底梁和顶梁，在所述底梁和顶梁之间设有立 柱和横梁，所述横梁之间设有水平撑，所述立柱之间设有剪刀撑，通过所述底梁、顶梁、立 柱、水平撑、剪刀撑的相互连接构成一个完整的框架结构，所述换热器设置在所述框架结构 中，所述换热器和所述侧板之间用微孔四氟乙烯垫片密封，所述换热管的材料为铝合金。 [0010] 优选的，所述换热器的两端为管板，中间为换热管，每个换热器中的所有换热管经 过紧固形成了一个弹性整体，所述换热管采用倾斜方式设置，例如，可以通过在换热管上设 置三道不锈钢捆扎网，每个换热器中的所有换热管经过不锈钢捆扎网的紧固就可以形成一 个弹性整体。
[0011] 优选的，所述换热管与所述管板之间的一端采用半紧密型胀接和硅胶密封的方式 连接，另一端采用紧密胀接的方式连接。
[0012] 优选的，所述换热管通过胀接和铆接的方式连接，例如可以采用管子胀接和墙板 铆接实现。
[0013] 优选的，所述低温潜热释小温差余热回收器的顶部设置有防护网。
[0014] 第二方面，本发明涉及一种上述低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括 如下步骤：
[0015] 步骤一，往所述换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0016] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 1?10°C，湿热废气的湿度为80?95% RH ;
[0017] 步骤三，将所述新鲜空气与湿热废气通过所述换热管充分进行热交换，要点是得 湿热废气在所述换热管管壁外结露，然后输出热交换后的新鲜空气，并进入热风工作系统， 达到余热回收的目的。
[0018] 其中，所述步骤二中的温度差为2?9°C，该范围包括了归属于其中的任何具体点 值，例如2°C、3°C、4°C、5°C、6°C、7°C、8°C或9°C，最优选9°C，也包括了这些具体点值中的任 何两个点值所构成的范围，较优选5?9°C。
[0019] 其中，所述步骤二中的湿度为80?95% RH，该范围包括了归属于其中的任何具体 点值，例如 81% RH、82% RH、83% RH、84% RH、85% RH、86% RH、87% RH、88% RH、89% RH、 90% RH、91% RH、92% RH、93% RH、94% RH 或 95% RH，最优选 95% RH，也包括了这些具体 点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选90?95% RH。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明为气气余热回收，热介质为低温 湿热废气，冷介质为新鲜空气，余热回收利用冷热介质之间的温差，回收高温废气的显热， 达到回收热量的目的。与通常余热回收不同，潜热释余热回收主要回收的是湿热废气携带 大量水蒸气的潜热热能，使湿度很大的废热湿气在管子外壁结露，此时放出大量的潜热，达 到加热新风的目的。当湿热废气流过装置时，与新鲜空气隔管壁交叉同时流过，由于二者存 在温差，尽管只有几度，但是即使废热气温度降低一度，也会有大量水蒸气凝结成水而放出 大量热量给新鲜空气，使得新鲜空气的温度升高好几度，本发明正是利用了"湿热废气结露 潜热释放"这一原理。本发明采用整体框架式钢结构，模块化换热器设计，具有较高的强度 和安全性；同时换热管采用防锈铝合金材料，解决了换热管易损坏、传热效率低的缺点；而 且运用上述控制方法可以实现湿热废气和新鲜空气的充分及时热交换，从而实现了结构安 全、安装方便和热能回收率高的最佳结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0022] 图1是低温潜热释小温差余热回收器的主视示意图；
[0023] 图2是低温潜热释小温差余热回收器的侧视示意图；
[0024] 图3是低温潜热释小温差余热回收器的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0026] 低淵潜热释小淵差金热回收器的结构设计
[0027] 如图1、图2、图3所示的低温潜热释小温差余热回收器，包括气体进出的箱体10、 换热器1和侧板2,箱体10包括新风进气面14、新风出气面6、废热气进气面15、废热气出 气面7,新风进气面14和废热气出气面7均设有管板11，管板11上设有嵌管孔16,新风进 气面14的管板上的嵌管孔和废热气出气面7的管板上的嵌管孔一一对应，每两个对应的嵌 管孔中设有一根换热管18,在低温潜热释小温差余热回收器的上部和下部设有通长的底梁 12和顶梁9,在底梁12和顶梁9之间设有立柱4和横梁5,横梁5之间设有水平撑17,立柱 4之间设有剪刀撑13,通过底梁12、顶梁9、立柱4、水平撑17、剪刀撑13的相互连接构成一 个完整的框架结构，换热器1设置在上述框架结构中，换热器1和侧板2之间均用微孔四氟 乙烯垫片3密封,换热管18的材料为错合金,换热器1的两端为管板11,中间为换热管18, 每个换热器1中的所有换热管经过紧固形成一个弹性整体，可以通过在换热管18上设置三 道不锈钢捆扎网，每个换热器中的所有换热管经过不锈钢捆扎网的紧固就可以形成一个弹 性整体，从而保证了整体刚度，而常规的管束改用捆扎网来加强，可以消除目前采用隔板形 式的隐患，因为当气流快速掠过管束时容易产生气流漩涡，进而产生振动，而隔板与管束接 触不紧密，两者容易产生摩擦，久而久之将会损坏换热管，而捆扎网可以解决这一问题，保 证设备安全稳定运行；另外，可以在低温潜热释小温差余热回收器的顶部设置防护网8,防 止飞溅和杂物进入装置，损坏换热管；换热管18采用倾斜方式设置（在坡向新风入口侧，换 热管与水平线有一倾斜角），以利于清洗时排水，特别有利于管内冲洗废水的排出；换热管 18与管板11之间的一端采用半紧密型胀接和硅胶密封的方式连接，另一端采用紧密胀接 的方式连接，采用这种连接方式，既解决了严寒地区管子的热胀冷缩问题，又保证了换热管 与管板之间不漏风与高密封性的要求，目前普遍采用的橡皮圈的密封方式，加工制作繁琐， 成本高，且橡皮圈容易老化，影响整个装置的稳定性；换热管18通过管子胀接和墙板铆接 的方式连接，连接二者同为铝材，塑性好，相容性好；低温潜热释小温差余热回收器还可以 设置人行平台，人行平台设置在换热管之间，以便定期对整个装置进行清洗，清洗时可以用 高压水枪，清洗周期可视管内外表面清洁度而定。
[0028] 本发明为气气余热回收，热介质为低温湿热废气，冷介质为新鲜空气，余热回收利 用冷热介质之间较高的温差，回收高温废气的显热，达到回收热量的目的。与通常余热回收 不同，潜热释余热回收主要回收的是湿热废气携带大量水蒸气的潜热热能，使湿度很大的 废热湿气在管子外壁结露，此时放出大量的潜热，达到加热新风的目的。当湿热废气流过装 置时，与新鲜空气隔管壁交叉同时流过，由于二者存在温差，尽管只有几度，但是即使废热 气温度降低一度，也会有大量水蒸气凝结成水而放出大量热量给新鲜空气，使得新鲜空气 的温度升高好几度，本发明正是在利用了"湿热废气结露潜热释放"这一原理的基础上实现 了结构安全和热能回收率高的最佳结合。
[0029] 控制方法的金热回收研究
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0032] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0033] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 9°C，湿热废气湿度为95% RH ;
[0034] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换 热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0038] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 1°C，湿热废气湿度为92% RH ;
[0039] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换 热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0042] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0043] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 2°C，湿热废气湿度为90% RH ;
[0044] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换 热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0045] 实施例4
[0046] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0047] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0048] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 5°C，湿热废气湿度为80% RH ;
[0049] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换 热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0050] 实施例5
[0051] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0052] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0053] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为 l〇°C，湿热废气湿度为85% RH ;
[0054] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换 热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0055] 对比例1-5
[0056] 除将步骤二中的温度差修改为0、0. 5、0. 75、12和15 °C之外，分别以与实施例1相 同的方式实施了对比例1-5。
[0057] 对比例 6-10
[0058] 除将步骤二中的湿度修改为70、75、78、97和99% RH之外，分别以与实施例1相同 的方式实施了对比例6-10。
[0059] 余热回收测试结果
[0060] 分别实施上述实施例1-5和对比例1-10,并分别用铠装热电偶测定新鲜空气和湿 热废气在进行热交换前后的温度变化情况，然后计算湿热废气的余热回收率，每个实施例 和对比例重复五次，取其平均值进行计算，所得结果如下表1所示。
[0061] 表1实施例1-5和对比例1-10的余热回收结果
[0062]
【权利要求】
1. 一种低温潜热释小温差余热回收器，包括气体进出的箱体、换热器和侧板，所述箱 体包括新风进气面和废热气出气面，所述新风进气面和所述废热气出气面均设有管板，所 述管板上设有嵌管孔，新风进气面的管板上的嵌管孔和废热气出气面的管板上的嵌管孔 一一对应，每两个对应的嵌管孔中设有一根换热管，其特征在于，所述低温潜热释小温差余 热回收器的上部和下部设有通长的底梁和顶梁，在所述底梁和顶梁之间设有立柱和横梁， 所述横梁之间设有水平撑，所述立柱之间设有剪刀撑，通过所述底梁、顶梁、立柱、水平撑、 剪刀撑的相互连接构成一个完整的框架结构，所述换热器设置在所述框架结构中，所述换 热器和所述侧板之间用微孔四氟乙烯垫片密封，所述换热管的材料为铝合金。
2. 根据权利要求1所述的一种低温潜热释小温差余热回收器，其特征在于，所述换热 器的两端为管板，中间为换热管，每个换热器中的所有换热管经过紧固形成了一个弹性整 体，所述换热管采用倾斜方式设置。
3. 根据权利要求2所述的一种低温潜热释小温差余热回收器，其特征在于，所述换热 管与所述管板之间的一端采用半紧密型胀接和硅胶密封的方式连接，另一端采用紧密胀接 的方式连接。
4. 根据权利要求1所述的一种低温潜热释小温差余热回收器，其特征在于，所述换热 管通过胀接和铆接的方式连接。
5. 根据权利要求1所述的一种低温潜热释小温差余热回收器，其特征在于，所述低温 潜热释小温差余热回收器的顶部设置有防护网。
6. 权利要求要求1至5任一项所述的低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括 如下步骤： 步骤一，往所述换热管里面通入新鲜空气即新风； 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为1? 10°〇，湿热废气的湿度为80%?95%冊； 步骤三，将所述新鲜空气与湿热废气通过所述换热管充分进行热交换，要点是使得湿 热废气在所述换热管管壁外结露，输出热交换后的新鲜空气，并进入热风工作系统，达到余 热回收的目的。
7. 根据权利要求6所述的的控制方法，其特征在于，所述步骤二中的温度差为5-9°C。
8. 根据权利要求7所述的的控制方法，其特征在于，所述步骤二中的温度差为9°C。
9. 根据权利要求6所述的的控制方法，其特征在于，所述步骤二中的湿度为95% RH。
【文档编号】F28D20/02GK104089514SQ201410288894
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】朱林群, 张兴亮, 杨世通, 钱桢仪 申请人:上海双木散热器制造有限公司, 上海双木机械设备有限公司