用于废气蓄热的分级填充床系统及废气蓄热利用方法

本发明涉及一种蓄热填充床系统及废气利用方法，特别是涉及一种用于废气蓄热的分级填充床系统及废气蓄热利用方法。

背景技术：

1、化石能源的使用中伴随着大量的环境污染和气候变化等问题，同时，大部分能源以热能的形式被浪费，导致能源供给在时间和空间上造成的需求不匹配问题日益加重。而在火力发电及其他工业生产过程中，通常会产生大量废热，如乏汽和高温烟气，回收利用这些余热，不仅可以提高能源利用效率，还可以减少对环境的热污染。

2、目前对乏汽以及烟气的再利用主要是利用换热器将乏汽的热能用于加热空气或者水，然后直接供给电厂使用或者对外供给，这些换热器往往需要配合发电系统运行进行实时调节，无法时刻运行于最优设计效率，因此对于乏汽以及烟气中热能的利用率难以保持较高水准。

技术实现思路

1、针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种用于废气蓄热的分级填充床系统，以及提供一种废气蓄热利用方法，同时对乏汽和高温烟气进行蓄热储存，提高余热回收效率和能源利用率。

2、本发明技术方案如下：一种用于废气蓄热的分级填充床系统，包括低温换热器、烟气余热换热器、第一填充床、第二填充床、气体循环泵和热用户换热器，所述低温换热器用于乏汽与第一空气流换热，由所述低温换热器排出的第一空气流进入所述第一填充床放热后排出，所述烟气余热换热器用于烟气与第二空气流换热，由所述烟气余热换热器排出的第二空气流进入所述第二填充床放热后排出，所述气体循环泵泵送由所述热用户换热器排出的第三空气流依次进入第一填充床和所述第二填充床吸热后进入所述热用户换热器加热供暖工质，所述第一填充床和第二填充床设有相变胶囊，所述第一填充床的相变胶囊的工作温度高于所述第二填充床的相变胶囊的工作温度。

3、进一步地，所述第二填充床排出的放热后的所述第二空气流再进入所述第一填充床放热后排出。

4、进一步地，包括风机，所述风机的出口分别连接至所述低温换热器和所述烟气余热换热器用于输送所述第一空气流和所述第二空气流。

5、进一步地，所述第一填充床的相变胶囊的工作温度为30～50℃。

6、进一步地，所述第一填充床的相变胶囊为球形胶囊。

7、进一步地，所述第二填充床的相变胶囊的工作温度为200～400℃。

8、进一步地，所述第二填充床的相变胶囊为圆柱形胶囊。

9、进一步地，所述低温换热器、烟气余热换热器、热用户换热器为板翅式换热器或管壳式换热器。

10、本发明的另一技术方案如下：一种废气蓄热利用方法，基于前述的用于废气蓄热的分级填充床系统进行，包括蓄热过程和释热过程；

11、所述蓄热过程包括：停止释热过程，由第一空气流在所述低温换热器吸收乏汽释放的热能然后进入所述第一填充床由第一填充床的相变胶囊吸热蓄热，在所述第一填充床释放热能后的第一空气流从所述第一填充床排出，由第二空气流在所述烟气余热换热器吸收烟气释放的热能然后进入所述第二填充床由第二填充床的相变胶囊吸热蓄热，在所述第二填充床释放热能后的第二空气流从所述第二填充床排出；

12、所述释热过程包括：停止蓄热过程，由第三空气流先进入所述第一填充床从第一填充床的相变胶囊吸收热量后进入所述第二填充床，从第二填充床的相变胶囊吸收热量后进入所述热用户换热器，供热介质在所述热用户换热器吸收第三空气流的热量后供应给热用户，在所述热用户换热器放热后的第三空气流再进入第一填充床形成循环。

13、进一步地，所述蓄热过程还包括：所述第二空气流从所述第二填充床排出后再进入所述第一填充床由第一填充床的相变胶囊吸热蓄热，在所述第一填充床释放热能后的第二空气流从所述第一填充床排出。

14、本发明与现有技术相比的优点在于：

15、本发明通过使用第一填充床和第二填充床分布回收乏汽和高温烟气的余热，实现热量的储存和利用，进一步对高温烟气依次使用第一填充床和第二填充床回收余热，最大化利用烟气中的余热，实现梯级存储。通过分级蓄热利用，不仅能高效回收余热，为热用户提供可靠的供暖用水，还具有显著经济效益和环境效益。

16、第二填充床内采用圆柱形胶囊相变材料，圆柱形能更好承受热应力，保证系统在高温运行下的稳定性和寿命。第一填充床内采用球形胶囊相变材料以储存乏汽的余热，球形设计能提供较大的换热表面积，热传递效率高。

技术特征：

1.一种用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，包括低温换热器、烟气余热换热器、第一填充床、第二填充床、气体循环泵和热用户换热器，所述低温换热器用于乏汽与第一空气流换热，由所述低温换热器排出的第一空气流进入所述第一填充床放热后排出，所述烟气余热换热器用于烟气与第二空气流换热，由所述烟气余热换热器排出的第二空气流进入所述第二填充床放热后排出，所述气体循环泵泵送由所述热用户换热器排出的第三空气流依次进入第一填充床和所述第二填充床吸热后进入所述热用户换热器加热供暖工质，所述第一填充床和第二填充床设有相变胶囊，所述第一填充床的相变胶囊的工作温度高于所述第二填充床的相变胶囊的工作温度。

2.根据权利要求1所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述第二填充床排出的放热后的所述第二空气流再进入所述第一填充床放热后排出。

3.根据权利要求1所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，包括风机，所述风机的出口分别连接至所述低温换热器和所述烟气余热换热器用于输送所述第一空气流和所述第二空气流。

4.根据权利要求1所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述第一填充床的相变胶囊的工作温度为30～50℃。

5.根据权利要求4所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述第一填充床的相变胶囊为球形胶囊。

6.根据权利要求1所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述第二填充床的相变胶囊的工作温度为200～400℃。

7.根据权利要求6所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述第二填充床的相变胶囊为圆柱形胶囊。

8.根据权利要求1所述的用于废气蓄热的分级填充床系统，其特征在于，所述低温换热器、烟气余热换热器、热用户换热器为板翅式换热器或管壳式换热器。

9.一种废气蓄热利用方法，其特征在于，基于权利要求1、3至8中任意一项所述的用于废气蓄热的分级填充床系统进行，包括蓄热过程和释热过程；

10.一种废气蓄热利用方法，其特征在于，基于权利要求2所述的用于废气蓄热的分级填充床系统进行，包括蓄热过程和释热过程；

技术总结本发明公开一种用于废气蓄热的分级填充床系统，包括低温换热器、烟气余热换热器、第一填充床、第二填充床、气体循环泵和热用户换热器，低温换热器用于乏汽与第一空气流换热，其排出的第一空气流进入第一填充床放热后排出，烟气余热换热器用于烟气与第二空气流换热，其排出的第二空气流进入第二填充床放热后排出，气体循环泵泵送由热用户换热器排出的第三空气流依次进入第一填充床和第二填充床吸热后进入热用户换热器加热供暖工质，第一填充床和第二填充床设有相变胶囊，第一填充床的相变胶囊的工作温度高于第二填充床的相变胶囊的工作温度。本发明还公开了废气蓄热利用方法。本发明实现热量的梯级储存和利用，提高了热能利用率。技术研发人员：杨兴林,冯子晗,杜领,孔杰受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12