[发明专利]基于液态金属的工业烟气余热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于液态金属的工业烟气余热回收装置，其中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，具有良好的流动换热能力。可广泛适用于化工及石油化工工业、硫酸工业、建材、冶金、工业发电行业等工业余热产生领域。

背景技术

余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。有乙炔、炭黑等产品的生产过程中由于相同产品的品种不同，因此，产品终止反应的温度也不同。对于乙炔来说，一般终止反应的温度在1300℃～1100℃之间，在急冷锅炉中将乙炔烟气温度降到合适的范围以进入下游设备。这个过程通常都是通过喷入急冷水来实现的。但由此将会出现以下几点问题：(1)喷入的大量急冷水变成水蒸汽导致乙炔烟气发生组分的变化，使乙炔烟气流量骤然增大，不仅对乙炔的品质产生影响，且加重了下游设备的处理压力，对设备造成的腐蚀情况也更加严重。(2)喷入的急冷水形成的水蒸气到最终排空，在此期间蕴含的大量潜热无法回收，造成较大的能量浪费。(3)由此造成的用水开销也是一笔不小的数字，加重了企业产品生产的成本开支却不能产生任何积极有益的影响。

为解决上述问题，本发明提供一种基于液态金属的工业烟气余热回收装置，其使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，具有良好的流动换热能力。

发明内容

发明内容

本发明涉及一种基于液态金属的工业烟气余热回收装置，因选择的液态金属的诸多优点，其具有能减轻工业设备压力、延长工业设备寿命、使用过程安全等作用。

本发明的技术方案如下：

一种基于液态金属的工业烟气余热回收装置，其特征在于，其由软化水泵1、蒸汽锅炉2、电磁泵3、热交换器4及管道组成；

所述热交换器4由一个以上的基本换热单元组成；

所述基本换热单元由上冷板10、下冷板11和一对以上的液态金属入口管道8和液态金属出口管道9组成，所述上冷板10和下冷板11为圆饼状，上冷板10和下冷板11之间设置成中空结构，以减缓高温烟气的流速，保证高温烟气能充分地与液态金属12进行热交换；

所述冷板上有多个通孔7，且上冷板10和下冷板11的通孔相互错开，使得高温烟气的流动路径更长，而且在各个通孔内做到均匀分布，增强换热效果；高温烟气通过通孔7穿过冷板；

所述冷板为中空结构，其中充满了液态金属12；

所述电磁泵3作为液态金属12循环的动力；

所述液态金属12各组分的质量分数百分比为：镓58％，铟20％，锡9％，镉5％，钕5％，铈3％；所述液态金属12熔点为-9℃，沸点为1853℃；

所述基本换热单元中，液态金属12通过液态金属入口管道8注入上冷板10中心，后沿上冷板10径向向外流到板间流道，再向下进入下冷板11，沿下冷板11径向流到下冷板11中心，最后由液态金属出口管道9流出；

所述余热回收装置通过电磁泵3将从工业生产产生的烟气余热吸收后的液态金属12送入蒸汽锅炉2中，与蒸汽锅炉2中的水进行热交换，把热量传递给水，产生高压蒸汽用于发电或者给生活用水加热用于取暖等。

所述通孔7与所述冷板的上下板之间通过焊接方式连接起来，焊缝外增加隔热陶瓷环，以避免高温时冷板焊接处焊缝开裂。

所述液态金属12的流动方向定为冷板的径向，保证了液态金属12在冷板中流动的均匀性。

所述液态金属12液态金属入口管道8和液态金属出口管道9结构相同，为两根以上对称的圆管，并使用十字形挡板进行适当隔离，以避免不同流道的相互干扰。

所述冷板之间可填充泡沫金属或焊接翅片，增加换热效果。

所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫铝或泡沫镍。

所述翅片材料为铜、铝或镍。

所述热交换器4中高温烟气入口处增加过滤层并定期清洗，防止含有较多固态杂质的高温烟气降低热交换器4的使用寿命。

所述蒸汽锅炉2中可产生高压蒸汽，输送到发电装置，组成余热回收发电装置。

所述蒸汽锅炉2中可产生生活用热水，输送到家庭供暖管道，组成余热回收供暖装置。所述热交换器4外部包裹着保温材料。

所述保温材料为软瓷保温材料、硅酸铝保温材料、酚醛泡沫保温材料、膨胀玻化微珠保温材料或胶粉聚苯颗粒保温材料。

所述基于液态金属的工业烟气余热回收装置可应用于化工及石油化工工业、硫酸工业、建材、冶金、工业发电行业等工业余热产生领域。