一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置及其工艺的制作方法

本发明涉及余热利用领域，特别涉及一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置。

背景技术：

1、在石墨化炉、碳素炉、焙烧炉、预碳化窑炉、陶瓷窑炉、铝合金熔炉等炉内温度超过600℃的工业窑炉生产过程中，均存在成品或废渣的高温冷却过程，该冷却过程具有周期性发生、前期温度高，取热速率快，取热压力大，后期温度低，取热速率慢、负荷持续下降、全过程温域宽等特点。目前各行业对高温窑炉的余热利用多是以稳定余热利用为主，或仅对高温阶段余热进行了利用，对于上述工艺冷却过程中低温阶段热占主要部分的余热利用程度较低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，能够利用余热在宽温域内稳定制蒸汽。

2、还提出一种使用上述工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺。

3、根据本发明第一方面实施例的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，包括：

4、取热循环组件，用于与热源取热，具有能够取热汽化的液态循环介质及用于输送气态的所述循环介质的气体通道；

5、缓冲循环组件，与所述取热循环组件相连通，能够与所述取热循环组件内液态的所述循环介质换热，能够与循环介质源相连通，以补充液态循环介质。

6、根据本发明第一方面实施例的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，至少具有如下有益效果：

7、1.在窑炉温度较高的初期，取热循环组件进行取热，取热后液态循环介质部分汽化为气态，气态的高温循环介质将顺着气体通道进入其他能够利用热能的装置中，对气态循环介质的热量加以利用，取热后仍有部分液态循环介质也含有部分热量，通过缓冲循环组件对含有热量的液态循环介质进行换热，缓冲循环组件内通过循环介质源补充与汽化的循环介质等量的液态循环介质，使得取热循环组件中的液态循环介质温度相较于初次待取热液态循环介质的温度缓慢上升，进而在每次取热的过程中，多次取热循环的液态循环介质的温度上升缓慢，温差变化不大；最终在取热负荷相同时，待取热液态循环介质的温度变化小，方便通过控制待取热液态循环介质的取热流量，进而控制其整体的汽化率；实现了在窑炉温度较高的初期，避免过多的液态循环介质汽化，能够持续输出流量稳定的气态循环介质至外界其他能够利用热能的装置中。

8、2.在窑炉温度降低至取热循环组件所能取得的热量降低时，取热量降低不利于将正常温度的液态循环介质汽化，导致液态循环介质的汽化率下降，但以上述经过窑炉高温阶段的循环介质进行取热时，缓冲循环组件不再通过循环介质源补充液态循环介质，同时，缓冲循环组件不再与取热循环组件换热，缓冲循环组件仅输入循环介质至热循环组件中，使得缓冲循环组件及取热循环组件中的液态循环介质整体温度能够保持在升高后的状态，温度升高的循环介质汽化所需的取热负荷降低，液态循环介质依然能够维持一定的汽化率，并通过气体通道输出；实现了在窑炉温度较低的后期，避免过少的液态循环介质汽化，能够持续输出流量稳定的气态循环介质至外界其他能够利用热能的装置中。

9、3.在窑炉前期高温及后期低温状态的宽温域中，实现稳定提供气态循环介质，其温域适用区间更广，特别适用于高温窑炉散热时温差较大的场合。

10、根据本发明的一些实施例，所述缓冲循环组件包括：

11、缓冲储件；

12、第一缓冲管道，连通所述缓冲储件与所述取热循环组件，能够输送液态的所述循环介质至所述取热循环组件内；

13、第二缓冲管道，连通所述缓冲储件与所述取热循环组件，能够输送液态的所述循环介质至所述缓冲储件内。

14、根据本发明的一些实施例，所述缓冲循环组件能够通过预处理组件与所述循环介质源相连通，所述预处理组件用于预处理所述循环介质。

15、根据本发明的一些实施例，所述取热循环组件包括：

16、介质储件，具有相连通的所述气体通道，并与所述缓冲循环组件相连通；

17、取热管道，与所述介质储件形成循环回路，能够输送循环介质，并与外界热源导热相连。

18、根据本发明的一些实施例，所述介质储件内设有气液分离件。

19、根据本发明第二方面实施例的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，使用本发明第一方面实施例所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置。

20、根据本发明第二方面实施例的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，至少具有如下有益效果：能够使得取热循环组件内的循环介质汽化率更加稳定，方便稳定输出蒸汽，并且能够适应更宽的温域，提高适用范围。

21、根据本发明的一些实施例，控制取热循环组件内液态循环介质取热汽化率低于预设值。

22、根据本发明的一些实施例，根据热源的温度、气体通道的流量、取热循环组件内待取热液态循环介质的流量，调节取热循环组件内待取热液态循环介质的流量，以驱使待取热液态循环介质流量与气态循环介质流量之间形成动态平衡；

23、缓冲循环组件自循环介质源补充液态循环介质，并补充与已汽化循环介质流量等量的液态循环介质流量至取热循环组件内。

24、根据本发明的一些实施例，根据取热负荷与系统设计输出负荷之比x的比值范围，划分多个冷却阶段，在不同冷却阶段，缓冲循环组件控制取热循环组件内待取热液态循环介质的温度在预设范围内。

25、根据本发明的一些实施例，包括两个冷却阶段，分别为与热源高温相对应的高速冷却阶段和与热源低温相对应的低速冷却阶段；

26、若x在高速冷却阶段对应的比值范围内，缓冲循环组件与取热循环组件之间进行液态循环介质换热循环，根据气体通道的流量和取热循环组件输入缓冲循环组件中的液态循环介质的流量，调节缓冲循环组件输入取热循环组件中的流量；

27、若x在低速冷却阶段对应的比值范围内，缓冲循环组件停止自循环介质源补充液态循环介质，缓冲循环组件持续向取热循环组件供循环介质，并且，取热循环组件之间的液态循环介质换热循环降低至最小或关闭，直至缓冲循环组件内的液态循环介质的液位降至最低，然后，重新补充液态循环介质至缓冲循环组件中。

28、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，其特征在于，所述缓冲循环组件包括：

3.根据权利要求1所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，其特征在于，所述缓冲循环组件能够通过预处理组件与所述循环介质源相连通，所述预处理组件用于预处理所述循环介质。

4.根据权利要求1所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，其特征在于，所述取热循环组件包括：

5.根据权利要求4所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置，其特征在于，所述介质储件内设有气液分离件。

6.一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，其特征在于，使用权利要求1至5任一项所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置。

7.根据权利要求6所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，其特征在于：控制取热循环组件内液态循环介质取热汽化率低于预设值。

8.根据权利要求7所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，其特征在于：根据取热负荷与系统设计输出负荷之比x的比值范围，划分多个冷却阶段，在不同冷却阶段，缓冲循环组件控制取热循环组件内待取热液态循环介质的温度在预设范围内。

10.根据权利要求9所述的工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽工艺，其特征在于：包括两个冷却阶段，分别为与热源高温相对应的高速冷却阶段和与热源低温相对应的低速冷却阶段；

技术总结
本发明公开了一种工业窑炉宽温域余热稳定制蒸汽装置及其工艺，包括：取热循环组件，用于与热源取热，具有能够取热汽化的液态循环介质及用于输送气态的所述循环介质的气体通道；缓冲循环组件，与所述取热循环组件相连通，能够与所述取热循环组件内液态的所述循环介质换热，与循环介质源相连通，以补充液态循环介质。其工艺能够在取热负荷高时，储存部分热量，在取热负荷低时，释放部分热量，以在宽温域内稳定制蒸汽。本发明应用于余热利用领域。

技术研发人员：陈东生,唐鑫,李顺隆,仇铁波,陈焱,周光伟
受保护的技术使用者：湖南优热科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12