技术领域本实用新型涉及工业余热回收用换热系统，其中特别涉及一种液态金属换热器，可广泛应用于工业生产过程中高温流体产品、高温废气、废液等余热回收领域。
背景技术：
在工业生产领域，余热资源普遍存在，特别在钢铁、化工、石油、建材、轻工和食品等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源。余热利用的潜力很大，在当前节约能源中占重要地位。传统的余热回收装置多使用水或导热油作为载能介质，余热回收的效率低，回收余热的品质低（载能介质温度较低）。同时，在某些工业生产领域，如乙炔、炭黑等产品的生产过程中，换热工质的温度会影响生产工艺和产品质量。在乙炔、炭黑等产品的生产过程中，高温产品若直接进入换热工质温度低的换热器，会产生较多结焦，使系统连续运行时间缩短，增加了设备清洗成本。传统结构的换热器的换热工质流道多为并联型式，无法满足上述工业生产过程的工艺要求。为解决上述问题，本发明提供一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其中作为换热工质的液态金属具有优异的物理性能和良好的流动换热能力；换热器的模块化结构使系统可以方便的增加或减少模块数量以适应不同的应用场合；模块之间采用串联的形式且液态金属整体流向与高温产品相反。以上特点使得该余热回收系统具有更高的换热效率，且回收能量的品质高。
技术实现要素：
本实用新型涉及一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其中作为换热工质的液态金属具有优异的物理性能和良好的流动换热能力；换热器的模块化结构使系统可以方便的增加或减少模块数量以适应不同的应用场合；模块之间采用串联的形式且液态金属整体流向与高温产品相反。使液态金属模块化换热系统具有传热效率高、传热速度快、能量损耗小、安全可靠等优点。本实用新型的技术方案如下：一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由液态金属换热器1、电磁泵2、余热利用装置3、以及阀门和管路组成；所述液态金属换热器1采用液态金属115作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；所述液态金属换热器1为模块化结构，模块之间相互串联，模块中液态金属的流向与高温流体的流向相反。系统工作时，从余热利用装置3中进入换热器的液态金属每经过一个换热模块后，温度都会有一定升高，温度最高的换热模块与温度较高的高温流体进行热量交换，温度最低的换热模块与温度较低的高温流体进行热量交换。使得高温流体与换热器之间的温差小，更好地满足生产工艺，同时从换热器流出的液态金属温度更高，高温流体的温度更低。所述液态金属为金属镓、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金或铋基合金。所述液态金属换热器1采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热。所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。所述镓基多元合金为镓铟锡合金、镓铟锡镉钕铈合金或镓铟锡锌合金。所述铟基合金为铟铋铜合金或铟铋锡合金。所述铋基合金为铋锡合金。所述液态金属换热器由换热器模块11、模块旁路12、模块入口三通阀13、模块出口阀门14和隔热层15组成。液态金属换热器中包括一个或多个模块，每个模块对应一个模块旁路12、模块入口三通阀13和模块出口阀门14。应用时，根据项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块。所述液态金属换热器1中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。所述换热板与水平方向平行放置，内部有导流板。所述液态金属换热器1中每个模块配置一条模块旁路，用来在该模块拆除后连通相应管路；模块入口管路、模块旁路和上游管路交汇处安装的三通阀，模块出口处安装的阀门，用来在拆除模块时切换液态金属流道。所述电磁泵2作为液态金属115循环的动力。所述电磁泵2可用机械泵代替。所述模块拆除时，首先调整模块入口三通阀13，使流动的液态金属进入模块旁路；然后关闭该模块出口阀门14；最后将模块从系统中取出，同时回收拆除模块中的液态金属115，模块拆除完毕。所述模块11安装时，首先，将预先灌满液态金属115的模块固定在液态金属换热器1中；然后打开模块出口阀门14；而后调整模块入口三通阀13，使循环流动的液态金属流经模块；最后，启动电磁泵1，在电磁泵1的驱动下，液态金属24从液态金属入口21进入模块，从液态金属出口22流出，形成了稳定的液态金属流动循环，即模块安装完毕。所述模块在液态金属换热器1中是独立工作的，故单个或多个模块的增加或拆除时，并不影响其他模块的工作进程，进而本实用新型的换热系统可以中止或继续工作。使用时，首先启动电磁泵2，电磁泵2带动液态金属115通过管路流入换热器1；待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔114，与液态金属换热器1中的液态金属115进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属115通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁泵驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。本实用新型的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，具有如下优点：（1）本实用新型的液态金属换热器采用的液态金属具有优异的物理性能、熔点低、沸点高、导热系数高、运动黏性比较小等优点，使液态金属换热器具有良好的流动换热能力。（2）本实用新型的液态金属换热器使用模块化的结构，模块之间为串联连接，液态金属的流向与高温流体流向相反。系统工作时，从余热利用装置3中进入换热器的液态金属每经过一个换热模块后，温度都会有一定升高，温度最高的换热模块与温度较高的高温流体进行热量交换，温度最低的换热模块与温度较低的高温流体进行热量交换。使得高温流体与换热器之间的温差小，更好地满足生产工艺，同时从换热器流出的液态金属温度更高，高温流体的温度更低。（3）本实用新型的液态金属换热器采用了新型的换热结构，其中高温流体的流动相对于传统换热器更为复杂激烈，流速更高；系统换热面积更大，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。附图说明图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统结构示意图。图2为液态金属换热器模块正视结构示意图。图3为液态金属换热器模块剖面结构示意图。附图标记说明：1-液态金属换热器，2-电磁泵，3-余热利用装置，11-换热器模块，12-模块旁路，13-模块入口三通阀，14-模块出口阀门，15-隔热层，111-液态金属入口，112-液态金属出口，113-导流板，114-通孔，115-液态金属。具体实施方式下面结合附图及具体实施例进一步描述本实用新型。实施例1实施例1展示了本实用新型一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器的一种典型应用。图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中：1为液态金属换热器，2为电磁泵，3为余热利用装置，11为换热器模块，12为模块旁路，13为模块入口三通阀，14为模块出口阀门，15为隔热层，111为液态金属入口，112为液态金属出口，113为导流板，114为通孔，115为液态金属。本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由液态金属换热器1、电磁泵2、余热利用装置3、以及阀门和管路组成；所述液态金属换热器1采用液态金属115作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；所述液态金属换热器1为模块化结构，模块之间相互串联，模块中液态金属的流向与高温流体的流向相反。系统工作时，从余热利用装置3中进入换热器的液态金属每经过一个换热模块后，温度都会有一定升高，温度最高的换热模块与温度较高的高温流体进行热量交换，温度最低的换热模块与温度较低的高温流体进行热量交换。使得高温流体与换热器之间的温差小，更好地满足生产工艺，同时从换热器流出的液态金属温度更高，高温流体的温度更低。所述液态金属为镓铟锡锌合金。所述液态金属换热器1采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热。所述液态金属换热器由换热器模块11、模块旁路12、模块入口三通阀13、模块出口阀门14和隔热层15组成。液态金属换热器中包括一个或多个模块，每个模块对应一个模块旁路12、模块入口三通阀13和模块出口阀门14。应用时，根据项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块。所述液态金属换热器1中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。所述换热板与水平方向平行放置，内部有导流板。所述液态金属换热器1中每个模块配置一条模块旁路，用来在该模块拆除后连通相应管路；模块入口管路、模块旁路和上游管路交汇处安装的三通阀，模块出口处安装的阀门，用来在拆除模块时切换液态金属流道。所述电磁泵2作为液态金属115循环的动力。使用时，首先启动电磁泵2，电磁泵2带动液态金属115通过管路流入换热器1；待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔114，与液态金属换热器1中的液态金属115进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属115通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁泵驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。实施例2图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中：1为液态金属换热器，2为电磁泵，3为余热利用装置，11为换热器模块，12为模块旁路，13为模块入口三通阀，14为模块出口阀门，15为隔热层，111为液态金属入口，112为液态金属出口，113为导流板，114为通孔，115为液态金属。本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由液态金属换热器1、电磁泵2、余热利用装置3、以及阀门和管路组成；所述液态金属换热器1采用液态金属115作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；所述液态金属换热器1为模块化结构，模块之间相互串联，模块中液态金属的流向与高温流体的流向相反。系统工作时，从余热利用装置3中进入换热器的液态金属每经过一个换热模块后，温度都会有一定升高，温度最高的换热模块与温度较高的高温流体进行热量交换，温度最低的换热模块与温度较低的高温流体进行热量交换。使得高温流体与换热器之间的温差小，更好地满足生产工艺，同时从换热器流出的液态金属温度更高，高温流体的温度更低。所述液态金属为铋锡合金。所述液态金属换热器1采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热。所述液态金属换热器由换热器模块11、模块旁路12、模块入口三通阀13、模块出口阀门14和隔热层15组成。液态金属换热器中包括一个或多个模块，每个模块对应一个模块旁路12、模块入口三通阀13和模块出口阀门14。应用时，根据项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块。所述液态金属换热器1中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。所述换热板与水平方向平行放置，内部有导流板。所述液态金属换热器1中每个模块配置一条模块旁路，用来在该模块拆除后连通相应管路；模块入口管路、模块旁路和上游管路交汇处安装的三通阀，模块出口处安装的阀门，用来在拆除模块时切换液态金属流道。所述电磁泵2作为液态金属115循环的动力。所述电磁泵2可用机械泵代替。使用时，首先启动电磁泵2，电磁泵2带动液态金属115通过管路流入换热器1；待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔114，与液态金属换热器1中的液态金属115进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属115通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁泵驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。实施例3图1为一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热器结构示意图。图2为换热器模块正视结构示意图，图3为换热器模块剖面结构示意图。其中：1为液态金属换热器，2为电磁泵，3为余热利用装置，11为换热器模块，12为模块旁路，13为模块入口三通阀，14为模块出口阀门，15为隔热层，111为液态金属入口，112为液态金属出口，113为导流板，114为通孔，115为液态金属。本实施例的一种用于工业余热回收的液态金属模块化换热系统，其特征在于，其由液态金属换热器1、电磁泵2、余热利用装置3、以及阀门和管路组成；所述液态金属换热器1采用液态金属115作为导热工质，利用液态金属物理性质稳定，换热系数高的优点，提高了系统换热效率和回收到热量的品质；所述液态金属换热器1为模块化结构，模块之间相互串联，模块中液态金属的流向与高温流体的流向相反。系统工作时，从余热利用装置3中进入换热器的液态金属每经过一个换热模块后，温度都会有一定升高，温度最高的换热模块与温度较高的高温流体进行热量交换，温度最低的换热模块与温度较低的高温流体进行热量交换。使得高温流体与换热器之间的温差小，更好地满足生产工艺，同时从换热器流出的液态金属温度更高，高温流体的温度更低。所述液态金属为铟铋锡合金。所述液态金属换热器1采用耐高温材料，并在外壁使用保温材料进行保温隔热。所述液态金属换热器由换热器模块11、模块旁路12、模块入口三通阀13、模块出口阀门14和隔热层15组成。液态金属换热器中包括一个或多个模块，每个模块对应一个模块旁路12、模块入口三通阀13和模块出口阀门14。应用时，根据项目的不同可配置不同数量的模块，设备检修维护时也可以方便的拆除或增加模块。所述液态金属换热器1中每个模块为一个换热板，板中为流动的液态金属，板上设置有多个通孔供高温流体通过，相邻的两个模块之间的通孔相互交错。模块分为两种，其孔的位置相互交错，相邻的两个模块使用不同的种类。该结构使得通过换热器的高温流体流动更加激烈，且换热面积较传统换热器更大，主要换热面为换热器迎着高温流体的端面和高温流体通过的孔表面。高温流体更高的流速、更大的换热面积配合液态金属的高对流换热系数，使得换热器的换热效率高，换热速度快，载能介质温度高。所述换热板与水平方向平行放置，内部有导流板。所述液态金属换热器1中每个模块配置一条模块旁路，用来在该模块拆除后连通相应管路；模块入口管路、模块旁路和上游管路交汇处安装的三通阀，模块出口处安装的阀门，用来在拆除模块时切换液态金属流道。所述电磁泵2作为液态金属115循环的动力。所述电磁泵2可用机械泵代替。使用时，首先启动电磁泵2，电磁泵2带动液态金属115通过管路流入换热器1；待液态金属流动稳定后，通入高温流体，高温流体通过通孔114，与液态金属换热器1中的液态金属115进行热量交换后温度降低；然后高温的液态金属115通过管路进入余热利用装置3将热量释放，再由电磁泵驱动经过管路进入换热器完成循环。而高温流体通过液态金属换热器将热量释放而降温后进入下游设备。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。