CN210400012U - 一种周期性高温余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种周期性高温余热回收装置，属于工业高温余热回收与节能技术领域。该装置主要包括反射板、辐射换热储热复合体和高温热源面，所述部件形成一个辐射空腔。所述辐射换热储热复合体由里向外依次包括金属吸热板、吸热管、金属导热板、蓄热层、隔热层和保护层；吸热管内充满载热工质。本装置协同实现了高温热源的辐射和对流热交换，能够将具有间歇特点的周期性高温余热进行有效回收和存储，可持续输出稳定温度和稳定热量的余热，大幅度提高了余热回收率，有效减少了热损失，从而实现周期性高温余热的有效回收和再利用；且该装置具有结构简单紧凑、体积小、造价低、建造周期短等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温余热回收装置，属于工业高温余热回收与节能技术领域。
背景技术
在电石、石墨化和金属冶炼等工业生产中，产出的物料产品均具有较高温度。例如，目前常用的石墨提纯设备为艾奇逊炉和串接石墨化炉。石墨化生产过程中，需要电加热方式将待石墨化产品加热至3000℃，且需要加热17-48小时才能完成石墨提纯。此时，保温料表面平均温度可达1700℃，如采用自然冷却方式，约需10天才能完成冷却。电石炉是另一种产出高温物料的工业用炉，在其生产过程中，电石出炉温度为1800-2000℃，经过自然冷却至60-80℃后，用吊车将电石移至库房进行堆积处理。这给工业生产带来的问题是：一是自然冷却降温周期较长，影响生产效率；二是大量高温余热被浪费。
现有技术中，在工业生产的余热回收方面，中国专利文献CN201420177764.3、CN201610259982.5和CN201520441390.5公开了采用空气回收余热的装置。其中，文献CN201420177764.3公开的是一种石墨化炉余热回收发电供热***，该***将冷却盘管置于石墨化炉内，进行余热回收，该方案不适用于现有炉型的改造升级，且所采用的空气载热能力差、冷却效率低、回收热量不稳定，影响余热的再利用。文献CN201520441390.5公开了一种熔融电石余热回收***，通过输送空气将电石高温表面进行热交换，使用气-水换热器达到余热回收目的。文献CN201610259982.5公开一种熔融电石余热回收的方法，通过控制风流量大小达到电石在强迫风冷过程中均匀放出热量的目的。上述技术均是以空气作为热量输运介质，冷却效率低；同时，受间歇式生产方式的限制，存在余热回收不稳定、余热再利用难的问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型的目的是提供一种周期性高温余热回收装置，以解决高温物料余热回收难、热回收效率低以及余热利用不稳定等问题，从而实现安全、高效、稳定地回收工业的高温余热，有效节约能源。
本实用新型的技术方案如下：
一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：该装置包括反射板、辐射换热储热复合体和高温热源面；反射板、辐射换热储热复合体和高温热源面围成一个辐射空腔；所述的反射板设置在辐射空腔上面，辐射换热储热复合体设置在辐射空腔的周围；所述的辐射换热储热复合体由里向外依次包括金属吸热板、内部充满载热工质的吸热管、金属导热板、高温蓄热层、低温隔热层和保护层；所述的金属导热板、吸热管和吸热板紧密地接触。
本实用新型的另一技术特征是：在所述的金属导热板上设置有平行排列的凹槽，所述的吸热管布置在凹槽内。
优选地，所述的吸热板和辐射空腔接触的表面为凸凹粗糙面。
本实用新型的技术特征还在于：在与辐射空腔接触的吸热板的表面上涂有一层发射率不低于0.8的涂层。所述的反射板是由多层金属板和金属板之间的空气夹层组成，所述的反射板表面涂有一层发射率不高于0.3的涂层。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①工业生产中产生的周期性高温余热具有供热不稳定的特点，本实用新型具有热储存和热输出双重作用，有效解决了周期性热能的稳定输出难题。②本实用新型协同实现了高温热源的辐射和对流热交换，大幅度提高余热回收率，有效减少热损失。③本实用新型的装置采用液体为载热工作，与用空气回收余热比，余热载出能力强、循环工质流量少、循环功耗低。
附图说明
图1是本实用新型的一种周期性高温余热的回收装置结构原理示意图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为本实用新型的金属导热板的结构示意图。
图中：1-反射板；2-辐射换热储热复合体；3-辐射空腔；4-高温热源面；5-吸热板；6-吸热管；7-金属导热板；7a-凹槽；8-高温蓄热层；9-低温隔热层；10-保护层；11-保温墙体；12-高温物料。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的结构、工作原理和工艺过程进行详细阐述。
如图1和2所示，本实用新型提供的一种周期性高温余热回收装置，其包括反射板1、辐射换热储热复合体2和高温热源面4；反射板1、辐射换热储热复合体2和高温热源面4围成一个辐射空腔3；所述的反射板1设置在辐射空腔3上面，辐射换热储热复合体2设置在辐射空腔3的周围；高温热源面4的下面放置高温物料12。所述的辐射换热储热复合体2由里向外依次包括金属吸热板5、吸热管6、金属导热板7、高温蓄热层8、低温隔热层9和保护层10；所述的金属导热板7、吸热管6和吸热板5紧密地接触；在吸热管6内充满载热工质，载热工质优选采用水。
为了提高吸收热量的能力，在与辐射空腔3接触的吸热板5表面上涂有一层发射率不低于0.8的涂层。例如高发射率涂层可选择碳化硅、三氧化二钴以及丙烯树脂、有机硅树脂等为基材的涂层等。所述的吸热板5和辐射空腔3接触的表面可制成凸凹粗糙面，以增加其吸热能力。
所述的反射板1是由多层金属板和金属板之间的空气夹层组成，所述的反射板1表面涂有一层发射率不高于0.3的涂层；该涂层为无机氧化物或有机氧化物涂层，无机氧化物涂层如氧化锌、二氧化钛或二氧化锆等，有机氧化物涂层如有机硅和丙烯酸等。
所述的高温蓄热层8优选采用钢渣、高铝混凝土、三氧化二铝或卵石中的一种或几种作为蓄热材料。所述的保护层10可为铸钢；所述的低温储热层9可采用膨胀珍珠岩、硅酸铝制品等。
以冶炼完成后的高温物料为例，待冶炼完成时，物料的温度常常高于1700℃(即高温物料12)，此时高温物料12被放置在保温墙体11内。辐射换热储热复合体2将高温物料从四周围住，反射板1将物料盖住，保证了物料及物料附近的热空气、灰尘不会向周围环境扩散。高温物料12的上面为高温热源面4，高温物料12通过高温热源面12向外传热。由于高温热源面4的温度较高，它将以热辐射和热对流的形式向包围高温物料的辐射换热储热复合体2以及顶部的反射板1进行传热。
由于辐射换热储热复合体2的发射率较高，它能几乎将辐射进来的80％以上的热量全部吸收掉。反射板1具有不高于0.3的低发射率涂层和空气隔热夹层。因此反射板1将其得到的总热量中的98％热量反射给辐射换热储热复合体2和高温热源面4，从而提高了辐射换热储热复合体2的辐射热流强度。结果是从高温热源面4辐射出来的热量源源不断地流向了辐射换热储热复合体2，有效强化了高温余热的热回收效率。
同时，高温热源面以导热和对流的方式加热了与其接触的空气，热空气浮升力增加，使得热空气上升并与反射板1和辐射换热储热复合体2所接触的表面相互作用。由于辐射换热储热复合体2的温度相对较低，辐射换热储热复合体2不断对热空气进行冷却，导致辐射换热储热复合体2附近气流温度较低、密度较大，这使得冷空气不断下沉并返回至高温热源面4附近，冷空气再次被高温热源面加热。最终，空气在以高温热源面4为热源、以辐射换热储热复合体2为冷源的闭式***中进行周期性循环流动，热量则以对流换热的形式从高温热源面4传递到辐射换热储热复合体2上，实现了热量由不断地高温热源4流向辐射换热储热复合体2迁移。
辐射换热储热复合体2接收到热量后，传递给与其接触的金属导热板7，金属导热板7上设置了凹槽7a，吸热管嵌在凹槽7a内，凹槽7a既实现了吸热管6的固定，同时又增加了金属导热板7和吸热管之间的传热面积，根据牛顿冷却公式，强化了辐射换热储热复合体2内的传热，金属板7对吸热管加热的同时，吸热管内的液体工质也被加热。在吸热管6载热工质被加热后，携带热量流出本装置，实现了高温余热的再利用。
在本装置启动阶段时，高温热源面4温度较高，因此传入辐射换热储热复合体2内的热量较多，金属导热板将多余的热量传递给高温蓄热层8进行蓄热，随着辐射和对流换热的进行，高温热源面4的温度逐渐降低，当高温物料完成冷却后，高温物料变成常温物料，此时常温物料将被转移走，此时，高温蓄热层承担着吸热管6内工质吸热的热源，实现了间断性高温热源余热的回收和持续稳定输出。此外，本装置设置的高温蓄热层8外部的低温隔热层9和保护层10能够有效地避免本装置向环境散热。
通过本装置回收的周期性高温余热，可用于持续稳定的工业用蒸汽、附近居民区冬季采暖等。
Claims (5)
1.一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：该装置包括反射板(1)、辐射换热储热复合体(2)和高温热源面(4)；反射板(1)、辐射换热储热复合体(2)和高温热源面(4)围成一个辐射空腔(3)；所述的反射板(1)设置在辐射空腔(3)上面，辐射换热储热复合体(2)设置在辐射空腔(3)的周围；所述的辐射换热储热复合体(2)由里向外依次包括金属吸热板(5)、内部充满载热工质的吸热管(6)、金属导热板(7)、高温蓄热层(8)、低温隔热层(9)和保护层(10)；所述的金属导热板(7)、吸热管(6)和吸热板(5)紧密地接触。
2.根据权利要求1所述的一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：在所述的金属导热板(7)上设置有平行排列的凹槽(7a)，所述的吸热管(6)布置在凹槽(7a)内。
3.根据权利要求1所述的一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：在与辐射空腔(3)接触的吸热板(5)的表面上涂有一层发射率不低于0.8的涂层。
4.根据权利要求1所述的一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：所述的反射板(1)是由多层金属板和金属板之间的空气夹层组成，所述的反射板(1)表面涂有一层发射率不高于0.3的涂层。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种周期性高温余热回收装置，其特征在于：所述的吸热板(5)和辐射空腔(3)接触的表面为凸凹粗糙面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200424 Effective date of abandoning: 20231212 |
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