一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统

本技术属于电解铝，尤其涉及一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，回收电解铝烟气余热用于采暖或洗浴。

背景技术：

1、我国的铝产量约为4000万吨，占全球铝产量的一半以上，排在世界第一名。电解铝行业每吨铝耗电约13500kw·h，作为工业耗能大户，电解铝企业生产消耗大量的能耗。电解铝生产输入能量中，约有15％～30％的热量被烟气以有组织的形式外排，同时进入电解烟气净化系统前的烟气温度在100～130℃之间，为烟气余热回收创造了良好的条件，并在多家企业得到充分应用。

2、北方电解铝企业因具有丰富的烟气余热，同时厂区各建筑物有冬季采暖需求，采用电解铝烟气余热作为热源替代蒸汽。

3、近年来，国内部分电解铝厂陆续增设电解烟气余热利用系统，回收余热制备热水，用于全厂采暖、洗浴。在制定方案和设计过程中，一般套用常规余热利用方案，忽略电解铝烟气为稳定热源，而采暖、洗浴热用户为波动负荷的特点，存在系统中部分设备选型不合理，无法实现用热供需平衡的缺陷。

4、1、电解铝烟气为稳定热源，全年几乎不变，而采暖、洗浴对热量需求是变化的，不同日期、一天24小时采暖负荷都是变化的，工厂的洗浴需求与班组工作制度有关，也是波动负荷。

5、2、电解铝烟气的余热量远大于全厂采暖、洗浴需求的热量，烟气温降一般只用10～20℃。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统。

2、一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，包括烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀，所述烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器依次相连接构成循环回路，板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀依次相连接构成循环回路。

3、所述烟气余热回收器设置在烟气总管上，位于烟气进口和烟气出口之间。

4、所述烟气余热回收器包括烟气余热回收器外壳、换热盘管、灰斗、卸灰阀、清灰装置、烟气余热回收器进口烟气温度计、烟气余热回收器出口烟气温度计、烟气余热回收器进出口烟气压差计和个接口，清灰装置设置在烟气余热回收器外壳顶部，换热盘管设置在烟气余热回收器外壳的内部，烟气余热回收器出水口位于换热盘管的顶部，烟气余热回收器进水口位于换热盘管的底部；烟气余热回收器外壳的两侧分别为烟气余热回收器烟气进口、烟气余热回收器烟气出口，烟气余热回收器进口烟气温度计设置在烟气余热回收器烟气进口靠近清灰装置的一侧，烟气余热回收器出口烟气温度计设置在烟气余热回收器烟气出口靠近清灰装置的一侧；烟气余热回收器进出口烟气压差计设置在烟气余热回收器烟气进口和烟气余热回收器烟气出口间；灰斗安装在烟气余热回收器外壳底部，灰斗的出口安装有卸灰阀。

5、所述清灰装置采用声波吹灰器。

6、所述换热盘管采用回形管缠绕方式布置。

7、所述烟气余热回收器的烟气余热回收器烟气进口和烟气余热回收器烟气出口间设置有与烟气进口和烟气出口连通的旁通烟道，烟气余热回收器烟气进口处设置有进口烟道插板阀，烟气余热回收器烟气出口处设置有出口烟道插板阀，旁通烟道中部设置有旁通烟道插板阀，当烟气余热回收器停用时，切换到旁通烟道，避免回收器的烟气阻力给引风机增加电耗。

8、所述板式换热器的换热器一次网出水口通过一次网循环泵与烟气余热回收器进水口相连接，烟气余热回收器出水口与板式换热器的换热器一次网进水口相连，烟气余热回收器、一次网循环泵和板式换热器为一次网闭式循环，换热器一次网出水口与一次网循环泵间能够进行补水；冷水箱的冷水箱出水口通过二次网循环泵与板式换热器的换热器二次网进水口相连接，板式换热器的换热器二次网出水口与蓄热式热水箱的蓄热式热水箱进水口相连接，蓄热式热水箱的蓄热式热水箱出水口通过热水供应泵与热水用户的入户端连接，热水用户的出户端与蓄热式热水箱的蓄热式热水箱回水口和冷水箱的冷水箱回水口分别连接，板式换热器、二次网循环泵、冷水箱、蓄热式热水箱、热水供应泵为二次网闭式循环。

9、所述板式换热器包括框架和其内部的换热板，所述换热板的材质为不锈钢；板式换热器共设置有四个管口，其中板式换热器的换热器一次网出水口处设置有换热器一次网出水口温度计，换热器一次网进水口处设置有换热器一次网进水口温度计，换热器二次网出水口处设置有换热器二次网出水口温度计，换热器二次网进水口处设置有换热器二次网进水口温度计。

10、所述冷水箱包括含保温层的冷水箱外壳，为碳钢钢板焊制，共设置有个管口，冷水箱入孔设置在冷水箱外壳顶部；冷水箱的冷水箱回水口处设置1#回水阀；冷水箱外壳的侧面设置有靠近顶部的冷水箱溢流口和靠近底部的冷水箱排污口；冷水箱外壳的碳钢钢板外设置保温层，材质为高温玻璃棉；冷水箱内设置有冷水箱温度计，冷水箱内部、位于箱体顶部设置有冷水箱液位计，冷水箱温度计和冷水箱液位计用于水箱内水的温度和液位检测；冷水箱的侧面设置有冷水箱内外人梯。

11、所述蓄热式热水箱包括含保温层的蓄热式热水箱外壳，为碳钢钢板焊制，共设置有个管口；蓄热式热水箱入孔设置在蓄热式热水箱外壳顶部；蓄热式热水箱的蓄热式热水箱回水口处设置2#回水阀；所述蓄热式热水箱的侧面设置有靠近顶部的蓄热式热水箱溢流口和靠近底部的蓄热式热水箱排污口；蓄热式热水箱外壳的碳钢钢板外设置保温层，材质为高温玻璃棉；所述蓄热式热水箱内设置有蓄热式热水箱温度计，蓄热式热水箱内部、位于箱体顶部设置有蓄热式热水箱液位计，蓄热式热水箱温度计和蓄热式热水箱液位计用于水箱内水的温度和液位检测；所述蓄热式热水箱的侧面设置有蓄热式热水箱内外人梯。

12、本实用新型的有益效果是：

13、1、本实用新型中的一次网为闭式定流量循环，回收余热更稳定，水质更好，设备和管理寿命更长；

14、2、本实用新型由于设置了蓄热式热水箱，烟气余热回收器选型更小，引风机增加电耗减少，更节能；

15、3、本实用新型中的二次网闭式循环设置蓄热式热水箱，该水箱储热水量大，具有蓄热能力强、受热用户负荷变化影响小、适应能力强的优点；

16、4、本实用新型中的热水供应水泵为变频水泵，可根据用户用水量或负荷变化调节流量，更节能。

技术特征：

1.一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：包括烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀，所述烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器依次相连接构成循环回路，板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀依次相连接构成循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述烟气余热回收器设置在烟气总管上，位于烟气进口和烟气出口之间。

3.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述烟气余热回收器包括烟气余热回收器外壳、换热盘管、灰斗、卸灰阀、清灰装置、烟气余热回收器进口烟气温度计、烟气余热回收器出口烟气温度计、烟气余热回收器进出口烟气压差计和个接口，清灰装置设置在烟气余热回收器外壳顶部，换热盘管设置在烟气余热回收器外壳的内部，烟气余热回收器出水口位于换热盘管的顶部，烟气余热回收器进水口位于换热盘管的底部；烟气余热回收器外壳的两侧分别为烟气余热回收器烟气进口、烟气余热回收器烟气出口，烟气余热回收器进口烟气温度计设置在烟气余热回收器烟气进口靠近清灰装置的一侧，烟气余热回收器出口烟气温度计设置在烟气余热回收器烟气出口靠近清灰装置的一侧；烟气余热回收器进出口烟气压差计设置在烟气余热回收器烟气进口和烟气余热回收器烟气出口间；灰斗安装在烟气余热回收器外壳底部，灰斗的出口安装有卸灰阀。

4.根据权利要求3所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述清灰装置采用声波吹灰器。

5.根据权利要求3所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述换热盘管采用回形管缠绕方式布置。

6.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述烟气余热回收器的烟气余热回收器烟气进口和烟气余热回收器烟气出口间设置有与烟气进口和烟气出口连通的旁通烟道，烟气余热回收器烟气进口处设置有进口烟道插板阀，烟气余热回收器烟气出口处设置有出口烟道插板阀，旁通烟道中部设置有旁通烟道插板阀，当烟气余热回收器停用时，切换到旁通烟道，避免回收器的烟气阻力给引风机增加电耗。

7.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述板式换热器的换热器一次网出水口通过一次网循环泵与烟气余热回收器进水口相连接，烟气余热回收器出水口与板式换热器的换热器一次网进水口相连，烟气余热回收器、一次网循环泵和板式换热器为一次网闭式循环，换热器一次网出水口与一次网循环泵间能够进行补水；冷水箱的冷水箱出水口通过二次网循环泵与板式换热器的换热器二次网进水口相连接，板式换热器的换热器二次网出水口与蓄热式热水箱的蓄热式热水箱进水口相连接，蓄热式热水箱的蓄热式热水箱出水口通过热水供应泵与热水用户的入户端连接，热水用户的出户端与蓄热式热水箱的蓄热式热水箱回水口和冷水箱的冷水箱回水口分别连接，板式换热器、二次网循环泵、冷水箱、蓄热式热水箱、热水供应泵为二次网闭式循环。

8.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述板式换热器包括框架和其内部的换热板，所述换热板的材质为不锈钢；板式换热器共设置有四个管口，其中板式换热器的换热器一次网出水口处设置有换热器一次网出水口温度计，换热器一次网进水口处设置有换热器一次网进水口温度计，换热器二次网出水口处设置有换热器二次网出水口温度计，换热器二次网进水口处设置有换热器二次网进水口温度计。

9.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述冷水箱包括含保温层的冷水箱外壳，为碳钢钢板焊制，共设置有个管口，冷水箱入孔设置在冷水箱外壳顶部；冷水箱的冷水箱回水口处设置1#回水阀；冷水箱外壳的侧面设置有靠近顶部的冷水箱溢流口和靠近底部的冷水箱排污口；冷水箱外壳的碳钢钢板外设置保温层，材质为高温玻璃棉；冷水箱内设置有冷水箱温度计，冷水箱内部、位于箱体顶部设置有冷水箱液位计，冷水箱温度计和冷水箱液位计用于水箱内水的温度和液位检测；冷水箱的侧面设置有冷水箱内外人梯。

10.根据权利要求1所述的一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，其特征在于：所述蓄热式热水箱包括含保温层的蓄热式热水箱外壳，为碳钢钢板焊制，共设置有个管口；蓄热式热水箱入孔设置在蓄热式热水箱外壳顶部；蓄热式热水箱的蓄热式热水箱回水口处设置2#回水阀；所述蓄热式热水箱的侧面设置有靠近顶部的蓄热式热水箱溢流口和靠近底部的蓄热式热水箱排污口；蓄热式热水箱外壳的碳钢钢板外设置保温层，材质为高温玻璃棉；所述蓄热式热水箱内设置有蓄热式热水箱温度计，蓄热式热水箱内部、位于箱体顶部设置有蓄热式热水箱液位计，蓄热式热水箱温度计和蓄热式热水箱液位计用于水箱内水的温度和液位检测；所述蓄热式热水箱的侧面设置有蓄热式热水箱内外人梯。

技术总结
本技术涉及一种带储热功能的电解铝烟气余热利用系统，包括烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀，所述烟气余热回收器、一次网循环泵、板式换热器依次相连接构成循环回路，板式换热器、冷水箱、二次网循环泵、蓄热式热水箱、热水供应泵、补水阀、1#回水阀、2#回水阀依次相连接构成循环回路。本系统采用逆流间接换热原理回收电解铝烟气余热，通过设置大容积蓄热式热水箱和变频热水供应泵，提高热水储存缓冲能力和增大热水量供应范围，最终满足恒定热源和波动负荷用户之间的供需平衡。

技术研发人员：秦学深,曹晶晶,陈蓓,邱佳文
受保护的技术使用者：东北大学设计研究院（有限公司）
技术研发日：20240103
技术公布日：2024/11/26