利用烟气余热的熔盐储热调峰供暖系统的制作方法

本实用新型涉及一种利用烟气余热的熔盐储热调峰供暖系统，并且用熔盐进行储热利用，属于能源转换和储存技术领域。

背景技术：

锅炉烟气余热的利用作为节能减排的一种重要方式一直被人们广泛关注，也因为如此，众多学者也提出了对烟气余热利用的各种利用手段。

烟气的种类分为很多种，锅炉的种类决定了其产生烟气的品质，在大多数锅炉里面产生的烟气的温度都不高，对烟气中的热量的利用也就比较繁琐，达不到大规模利用的目的。

在化工生产，煤矿、石油的开采中，秸秆不当燃烧时会产生大量的挥发性有机化合物（vocs），这类气体的热值通常都很高，当我们使用蓄热式热力焚烧炉（rto）去处理这部分烟气时，所得的烟气能够达到很高的温度，一般温度可以达到900℃左右，这部分的高温烟气是不能直接排入空气中的，不但会污染环境，而且烟气中含有很多的热量会浪费，这部分热量的品位很高，所以在这方面能量的利用也成了本领域技术人员研究的热点。

熔盐储热一直是太阳能光热发电技术中的重要一环，可以将从蓄热式热力焚化炉（rto）出口的高温烟气，经过熔盐换热器器，将这部分能量转换到熔盐中储存起来，因此可以作为调峰供暖的一个新手段。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种挥发性有机化合物（vocs）燃烧所产生的烟气为例，提出了一系列换热系统，解决了挥发性有机化合物的处理利用和怎么将热能转储的问题，最终将烟气中的能量转换成水中的热能，并以此提出一种新型的用于调峰供暖的系统。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案提出一种利用烟气余热的熔盐储热调峰供暖系统，包括高温熔盐泵，过热器，釜式蒸发器，其特征在于：由烟气-熔盐换热器系统，熔盐-蒸汽换热系统，蒸汽-水换热系统组成；

所述的烟气-熔盐换热器系统，是由挥发性有机物首先进入蓄热式热力焚烧炉，燃烧生成高温烟气，进入烟气-熔盐换热器作为主要的热源，从低温熔盐罐出来的低温熔盐在烟气-熔盐换热器中与烟气换热，得到的高温熔盐进入高温熔盐罐中，其中烟气动力供给来源来自于最初燃烧的进给风，熔盐的动力来源于低温熔盐泵提供；

所述的熔盐-蒸汽换热系统，是给水从冷凝水罐出发，经过预热器与烟气-熔盐换热器，将水加热到近似饱和水的状态，再经过釜式蒸发器将饱和水加热到饱和蒸汽，得到的饱和蒸汽与过热器换热，得到目标过热蒸汽，高温熔盐首先从过热器，随后流经釜式蒸发器，流过预热器，最后流回低温熔盐罐，其中熔盐的动力由高温熔盐泵提供，给水的动力由冷凝水泵提供；

所述的蒸汽-水换热系统，是从过热器出口的过热蒸汽，在冷凝器中与供暖用户用水相换热，完成整个循环。

优选地，烟气-熔盐换热器采用管箱式换热器作为换热器形式，其中，在管箱式换热器内，熔盐从管道内流动，烟气从管道外流动，换热器采取逆流布置，用来隔绝环境，在管箱式换热器外层包覆一层隔热材料，并在其上设置一层辅热设施。

优选地，熔盐种类为hts，具体为kno3-nano2-nano3，质量分数分别为53%、40%和7%，高温熔盐温度为500℃，低温熔盐为200℃。

优选地，高温熔盐罐和低温熔盐罐均采用圆顶、平底底面、四周为圆筒形的结构，罐内保持常压；所述的平底底面由防火砖砌成，并在其上设置有耐热涂层，一般为耐热玻璃；所述的圆筒形壁体采用三层结构，内层为钢层，用来起结构支撑作用，中间层是隔热材料，防止同空气的接触散热，最外层是薄铝层，起着隔绝环境的目的，熔盐罐内层设置若干个沉浸式加热器，保持熔盐的流动性。

优选地，熔盐-蒸汽换热系统中熔盐流过一条管道，依次经过过热器、釜式蒸发器、预热器换热，将给水加热成过热蒸汽，预热器给水温度为180℃、2mpa，出口温度为210℃的近似饱和水；再将这部分近饱和水导入釜式蒸发器，釜式蒸发器中熔盐走管内，水走管外，加热使其变成饱和蒸汽，2mpa的水饱和温度为212.13℃；最后再将饱和蒸汽导入过热器，过热器同样的是采用u型管箱式换热器结构，过热器与预热器结构相同，熔盐走管外，蒸汽走管内，最后将蒸汽加热到450℃。

优选地，过热蒸汽进入冷凝器中冷凝，经过换热最终会冷却到180℃、2mpa，进入冷凝水罐中，作为熔盐-蒸汽换热系统的循环用水。

本实用新型稳定可靠，具有很大的可实现性，能够节约能源，保护环境，本实用新型有如下有益效果：

（1）能够将环境污染物挥发性有机化合物vocs燃烧变成可供利用的热能，是一种针对污染源的治理方式之一。

（2）推广性极强，不仅仅能够利用在含有有机化合物（vocs）的烟气余热回收中，在一般的垃圾焚烧，秸秆处理等设备中，均能起到有效的热利用作用。

（3）使用熔盐与烟气换热，最后利用熔盐罐将高温熔盐罐储存起来，再去与供暖用水换热，实现了调峰供暖的目的，不仅节约了能源，而且能够对能源进行合理的分配。

（4）从熔盐到供暖用水中间加了一个蒸汽级，是因为高温熔盐的温度可以达到500℃左右，不能直接和较低温的供暖用水直接换热（供暖用水的温度一般低于95℃），较高的温差不仅是对自身管道材料性能的一个考验，而且换热容易不均匀，容易导致熔盐的冻堵，中间加一个蒸汽级，能够有效的规避这样的问题。

（5）该系统不仅仅能够满足调峰供暖的效果，而且如果直接将过热器出口的高温蒸汽转入汽轮机中，同样的也会成为一个调峰发电的一种可选手段。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型烟气-熔盐换热器中管箱式换热器结构示意图；

图3为本实用新型高温熔盐罐和低温熔盐罐的结构示意图；

图4为本实用新型熔盐-蒸汽换热器系统示意图；

在图中：1在图中1.蓄热式热力焚烧炉；2.烟气-熔盐换热器；3.出口烟气处理设备；4.高温熔盐罐；5.高温熔盐泵；6.过热器；7.釜式蒸发器；8.预热器；9.低温熔盐罐；10.低温熔盐泵；11.冷凝水罐；12.冷凝器；13.冷凝水泵；14.供暖用户；15.上锥体；16.换热器箱体；17.换热器管束；18.下锥体；19.隔热材料；20.圆顶；21.圆筒形；22.平底底面；23.熔盐进口；24.过热蒸汽；25.饱和蒸汽；26.给水；27熔盐出口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明；

根据实际情况选择规定高温熔盐的温度为500℃，低温熔盐的温度为200℃，供暖用水一般温度为95/70℃循环水。

如图1所示，一种利用烟气余热的熔盐储热调峰供暖系统，包括高温熔盐泵，过热器，釜式蒸发器，其特征在于：由烟气-熔盐换热器系统，熔盐-蒸汽换热系统，蒸汽-水换热系统组成；

所述的烟气-熔盐换热器系统，是由挥发性有机物首先进入蓄热式热力焚烧炉，燃烧生成高温烟气，进入烟气-熔盐换热器作为主要的热源，从低温熔盐罐出来的低温熔盐在烟气-熔盐换热器中与烟气换热，得到的高温熔盐进入高温熔盐罐中，其中烟气动力供给来源来自于最初燃烧的进给风，熔盐的动力来源于低温熔盐泵提供；

所述的熔盐-蒸汽换热系统，是给水从冷凝水罐出发，经过预热器与烟气-熔盐换热器，将水加热到近似饱和水的状态，再经过釜式蒸发器将饱和水加热到饱和蒸汽，得到的饱和蒸汽与过热器换热，得到目标过热蒸汽，高温熔盐首先从过热器，随后流经釜式蒸发器，流过预热器，最后流回低温熔盐罐，其中熔盐的动力由高温熔盐泵提供，给水的动力由冷凝水泵提供；

所述的蒸汽-水换热系统，是从过热器出口的过热蒸汽，在冷凝器中与供暖用户用水相换热，完成整个循环。

在烟气-熔盐换热器系统中，主要是烟气-熔盐换热器，烟气进口温度为900℃，然后与熔盐直接换热，将低温熔盐200℃升温到500℃，由于换热器两侧的容积热容的比值太大，所以选择管箱式换热器。

冷凝水罐设置在冷凝器的出口，收集蒸汽冷凝水；冷凝水泵设置在釜式蒸发器的入口，提供了上一级熔盐-蒸汽换热器所用的给水，是一个水处理设备，承担着整个系统的稳定和循环的作用。

所述的熔盐种类为hts，是一种由化学纯硝酸盐混合体组成的低共熔点混合物，在工业上普遍采用的该种混合物又称hts。

如图2所示，管箱式换热器由四部分组成：

第一部分是上锥体，主要作用是整流，上锥体上端面上设置有圆形的烟气进口，连接着一个锥形的烟气通道。

第二部分由换热器箱体和换热器管束组成的换热器主体部分，由于熔盐自身的物理特性，这部分的设计熔盐的压降要尽可能的小，管内的阻力要尽量小，如果管内流动阻力过大，熔盐很容易换热不均匀，导致管道的冻堵。

第三部分是下锥体，同上锥体相同，下锥体的主要作用就是用来收束换热后烟气，其组成也同上锥体类似。

如图3所示，熔盐罐由两部分组成，即冷盐罐和热盐罐两部分，其中低温熔盐的温度为200℃，温度较低，在设计时可使用碳钢作为其主要材料。高温熔盐温度很高，为500℃，材料的选择应该选用不锈钢。熔盐罐采用圆顶、平底底面、圆筒形结构，罐内保持常压；平底底面由防火砖砌成，并在其上设置有耐热涂层，一般为耐热玻璃；所述的圆筒形壁体采用三层结构，内层为钢层，用来起结构支撑作用，中间层是隔热材料，防止同空气的接触散热，最外层是薄铝层，起着隔绝环境的目的，熔盐罐内层设置若干个沉浸式加热器，保持熔盐的流动性。

如图4所示，熔盐-蒸汽换热器系统，熔盐流过一条管道，依次经过过热器，釜式蒸发器，预热器换热，将给水加热成过热蒸汽。

所述的预热器采用u型管箱式换热器，熔盐走管外，水走管内，给水温度为180℃、2mpa，出口温度为210℃的近似饱和水；再将这部分近饱和水导入釜式蒸发器，釜式蒸发器中熔盐走管内，水走管外，加热使其变成饱和蒸汽，2mpa的水饱和温度为212.13℃；最后再将饱和蒸汽导入过热器，过热器同样的是采用u型管壳式换热器结构，过热器与预热器结构相同，熔盐走管外，蒸汽走管内，最后将蒸汽加热到450℃。

如图1所示，蒸汽-水换热系统，从上一级来的蒸汽理论温度为450℃、2mpa，这部分的换热器实质上也是管箱式换热器，过热蒸汽走管内，管外流过供暖用的循环水为70/95℃、0.5mpa，过热蒸汽流出蒸汽-水换热器温度应该为180℃。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。