专利名称：节能型烟气废热利用供热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及利用生物质电厂烟气为蔬菜大棚供热的技术，具体地指一种节能 型烟气废热利用供热系统。
背景技术：
我国大陆性气候特征明显，冬季寒冷，降水稀少，而且冬季比世界上同纬度地区温 度偏低8-10度，在长江中下游地区冬季为3-4个月，在华北地区为4-5个月，到了东北和西 北，冬季可达半年以上。为了保证冬季蔬菜的供应，冬季大棚在中国非常普遍，这些大棚供 暖普遍以煤作为燃料，燃烧形式粗放、热能效率不高，不但污染环境，造成能量的浪费，还经 常发生煤气中毒的不幸事件。此外，全球煤炭和石油资源日益紧缺，各国都加大了对生物能源产业的投资，生物 质电厂越来越多。生物质电厂所排放烟气中主要包含二氧化碳、水蒸汽、以及少量一氧化 碳、含硫气体、氮氧化物气体和烟尘等；同时，生物质电厂所排放烟气的温度在140°C左右， 携带有大量的热能，这些热能往往被直排浪费掉了。
发明内容本实用新型的目的是为了减少烟气直接排放造成的能量浪费，也为了进一步减排 烟气中的二氧化碳，本实用新型提出一种节能型烟气废热利用供热系统，用于温室供热。其 既可利用废热，又可降低温室供热成本，还可节能减排，一举三得。为实现上述目的，本实用新型所设计的节能型烟气废热利用供热系统，包括烟气 管道、设置在烟气管道外侧的循环水加热器、设置在用户端的循环水散热器、以及相应的循 环管路、水泵和阀门。循环水加热器包括多根热管，每根热管的蒸发段布置在烟气管道内， 每根热管的冷凝段布置在循环水加热器内，每根热管的蒸发段和冷凝段的过渡结合处通过 烟气管道及循环水加热器的壁板密封隔开。循环水加热器的输入端和输出端通过循环管 路、水泵和阀门与各个用户端的循环水散热器连接。进一步地，循环水加热器的水箱中装有相变温度为80°C 士5°C的相变材料填充而 成的相变蓄能球。相变蓄能球的球壳采用高密度聚氯乙烯塑料制成，优选的相变材料为已 知的S)(R相变材料，其相变温度为79°C。相变蓄能球的直径为40 100mm。进一步地，每根热管的蒸发段和冷凝段外壁上都加装有翅片，用于提高热管的热 交换效率。更进一步地，循环水加热器的水箱采用隔热保温水箱，其上设置有压力表、安全阀 和温度传感器，用于精确控制其内的水温。再进一步地，循环水散热器采用重力真空散热器，它包括垂直布置的真空密封壳 体和设置在其内的ZGM工质，真空密封壳体由下部加热段和上部放热段构成。重力真空散 热器为目前广泛应用的成熟技术，其导热能力比金属大百倍以上，具有极高的热效率。本实用新型巧妙地将热管、相变蓄能球、ZGM工质、重力真空散热器四项技术集成为烟气废热利用供热系统，通过热管提取烟气中的热量，但烟气中的有害物质仍然通过电 厂原有系统排出，避免了烟气有害物质对用户端如蔬菜大棚的污染。与传统的热水采暖相 比，省去了锅炉房的全部装置，大幅度降低了供热成本，突出了利用废热节能减排的宗旨。 在循环水加热器设计中又巧妙地将热管技术和相变蓄能球技术结合在一起，使该循环水加 热器既能快速加热，热效率高，又能储热，具备加热和储能的双重功能。本实用新型的优点 归纳如下1)采用间接传热方式，不会影响现有电厂锅炉运行。2)采用相变蓄能球蓄能，减小了循环水加热器的容积。3)采用烟气废热供热，不必使用燃煤锅炉，系统节能减排。4)不需要安装锅炉、膨胀水箱和水处理等设备，成本可以节省40%;系统调试正常 以后又处于封闭运行状态，运行维护量少。幻采用重力真空散热器，通过ZGM工质传热，使用寿命比热水采暖系统要延长3倍 以上。6)系统内循环使用的液体工质在-30°C都不会结冰，所以寒冷地区的消费者在间 隙式采暖时，不存在散热器冻裂问题，大大方便了消费者。7)整个采暖系统是在负压或低压状态运行，非常安全可靠。8)采用热管技术，升温特别快，比传统的热水采暖系统要快5 6倍。
图1是一种节能型烟气废热利用供热系统的结构原理图。图2是图1中循环水加热器的结构示意图。图3是图2中A处放大结构示意图。图4是图1中循环水散热器为重力真空散热器的结构示意图。
具体实施方式
图中所示的节能型烟气废热利用供热系统，包括生物质电厂的烟气管道1、安装在 烟气管道1外侧两边的循环水加热器3、安装在蔬菜大棚中的若干循环水散热器6、以及相 应的循环管路5、水泵4和阀门10等。循环水加热器3具有多根热管2，每根热管2的蒸发 段布置在烟气管道1内，每根热管2的冷凝段布置在循环水加热器3内。每根热管2的蒸 发段和冷凝段外壁上都加装有翅片2a，以提高换热效率。每根热管2的蒸发段和冷凝段的 过渡结合处通过烟气管道1及循环水加热器3的壁板隔开，其隔开处设置有密封垫2b。循环水加热器3的输入端和输出端之间通过循环管路5、进出口电磁阀11、水泵4 和阀门10与各个循环水散热器6连接成循环供热回路。在循环水加热器3的输入端还设 置有旁通电磁阀12，用于补充冷水。这些连接都为现有技术，于此不多赘述。循环水加热器3的水箱3a采用隔热保温水箱，其上设置有压力表7、安全阀8和 温度传感器9。循环水加热器3的水箱3a中装有相变蓄能球北。相变蓄能球北的球壳采 用高密度聚氯乙烯塑料制成，球壳内填充的相变材料为S)(R相变材料，其相变温度为79°C。 相变蓄能球北的直径为40 100mm，本实施例中为100mm，每个相变蓄能球北重约950g。循环水散热器6采用重力真空散热器，它包括垂直布置的真空密封壳体6a和设置在其内的ZGM工质6b，重力真空散热器(6)的下部是加热段(6c)，上部是放热段(6d)。其工作原理为在初始状态下，真空密封壳体6a内的ZGM工质6b处于气液两相共 存的饱和状态，且无不可凝气体。工作时，其下部加热段6c内的ZGM工质吸热汽化，所生产 的蒸汽分子流向上部放热段6d，在上部放热段6d的冷壁面上凝结，释放出汽化潜热，随后 凝结的ZGM工质靠重力回流而下，重新吸热汽化，循环不已。本实用新型的工作过程如下插入在烟气管道1内的热管2从高温烟气(143°C 左右)中吸取热量，并将热量传递到到循环水加热器3中，其内的循环水吸热升温成80 85°C的热水，在此温度下相变蓄能球北中的相变材料相变固化吸热，实现蓄能的目的。同 时，水温上升至80°C左右时，控制进出口电磁阀门11开启，并控制水泵4将80°C左右的热 水送至用户端采暖系统中的重力真空散热器6。此时，真空密封壳体6a内位于下部加热段 6c的ZGM工质6b受热水作用蒸发，扩散到上部放热段6d放出热能，保证蔬菜大棚足够的温 度。经过放热的热水温度下降至60°C左右，通过循环管路5回流到循环水加热器3中，如此 不断重复。在整个供热系统的运行过程中，当循环水加热器3中的水温达到95°C时，温度控 制器将控制旁通电磁阀12开启，补充冷水，使水温保证在80 85°C之间。此外，循环水加 热器3上的安全阀8可保证系统运行安全。
权利要求1.一种节能型烟气废热利用供热系统，包括烟气管道(1)、设置在烟气管道(1)外侧的 循环水加热器(3)、设置在用户端的循环水散热器(6)、以及相应的循环管路、水泵和阀门， 其特征在于循环水加热器C3)包括多根热管O)，每根热管O)的蒸发段布置在烟气管 道(1)内，每根热管( 的冷凝段布置在循环水加热器(3)内，每根热管( 的蒸发段和冷 凝段的过渡结合处通过烟气管道(1)及循环水加热器(3)的壁板密封隔开；循环水加热器 (3)的输入端和输出端通过循环管路、水泵和阀门与各个用户端的循环水散热器(6)连接。
2.根据权利要求1所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于循环水加热器 (3)的水箱(3a)中装有相变温度为80°C 士5°C的相变材料填充而成的相变蓄能球(3b)。
3.根据权利要求2所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于相变蓄能球 (3b)的球壳采用高密度聚氯乙烯塑料制成，球壳内填充的相变材料为S)(R相变材料，其相 变温度为79°C，相变蓄能球(3b)的直径为40 100mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于每根 热管O)的蒸发段和冷凝段外壁上都加装有翅片Oa)。
5.根据权利要求1或2或3所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于循环 水加热器C3)的水箱(3a)是隔热保温水箱，其上设置有压力表(7)、安全阀(8)和温度传感 器(9)。
6.根据权利要求4所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于循环水加热器 (3)的水箱(3a)是隔热保温水箱，其上设置有压力表(7)、安全阀(8)和温度传感器(9)。
7.根据权利要求1或2或3所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于循环 水散热器(6)采用重力真空散热器，它包括垂直布置的真空密封壳体(6a)和设置在其内的 ZGM工质(6b)，真空密封壳体(6a)由下部加热段(6c)和上部放热段(6d)构成。
8.根据权利要求4所述的节能型烟气废热利用供热系统，其特征在于循环水散热器 (6)采用重力真空散热器，它包括垂直布置的真空密封壳体(6a)和设置在其内的ZGM工质 (6b)，重力真空散热器(6)的下部是加热段(6c)，上部是放热段(6d)。
专利摘要本实用新型公开了一种节能型烟气废热利用供热系统，包括烟气管道、循环水加热器、循环水散热器、以及相应的循环管路、水泵和阀门。循环水加热器包括多根热管，每根热管的蒸发段布置在烟气管道内，每根热管的冷凝段布置在循环水加热器内，每根热管的蒸发段和冷凝段的过渡结合处通过烟气管道及循环水加热器的壁板密封隔开。循环水加热器的输入端和输出端通过循环管路、水泵和阀门与各个用户端的循环水散热器连接。进一步地，循环水加热器的水箱中装有相变温度为80℃±5℃的相变材料填充而成的相变蓄能球。其用于冬季蔬菜大棚温室供热，既可减少烟气排放造成的能量浪费，又可减排烟气中的二氧化碳，同时可大幅降低温室供热成本。
文档编号F24D11/02GK201905089SQ201020660770
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者胡书传, 陈义龙 申请人:武汉凯迪控股投资有限公司