低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及余热回收装置及其控制方法，具体是涉及一种低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法。
背景技术
[0002]
能源是人类生存和发展的重要物质
基础，攸关国计民生和国家安全。推
动能源生存和利用方式变革，调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济和清洁的现代能源产业体系，对于保障我国经济社会可持续发展具有重要的战略意义。
[0003] 余热是指受到历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业能耗装置中，原始设计未被合理利用的
显热和潜热，它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽
废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其
燃料消耗总量的17～67％，可
回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。余热回收利用的方式有很多，其中重要而普遍是采用间壁式(管式)热回收器。
[0004] 管式余热回收器是利用金属管的高效
传热特性及其环境适应性制造的换热装置，主要应用于工业节能领域，可广泛回收存在于气态、液态介质中的废弃热源。换
热管是余热回收器的核心传热元件，也是一种高导热性能的传热组件，目前已广泛应用于化工、
锅炉、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中
热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。按照热
流体和冷流体的状态，管式余热回收器可分为：气-气式、气-汽式、气-液式、液-液式、液-气式；按照回收器的结构形式可分为：立式和卧式。
[0005]
啤酒加工是能耗大户，根据国内啤酒工业的现状与能耗情况，中国饮料工业协会起草颁布了《啤酒制造能耗限额》，该标准明确提出，企业应配备余热回收等节能装置，最大限度地对生产过程中的可回收能源进行利用，提高能源利用率。在啤酒麦芽除湿排潮烘干过程中会产生大量的湿热废气，其
温度一般只有18～35℃，由于其温度太低，与
环境温度相差无几，似乎没有利用的价值。但
蒸汽含量很高，且接近饱和状态，携带大量的热能，以前都是直接排放到空气中，造成能源浪费。虽然CN201081582Y公开了一种人字形组合余热回收装置，包括气体进出的
箱体，箱体的新
风进气面和热风出气面分别设有若干
管板，每
块管板上设有若干嵌管孔，新风进气面的管板上的嵌管孔和热风出气面管板上嵌管孔一一对应，每两个对应的嵌管孔中设有一根导热管，插在箱体的新风进气面和热风出气面之间的导热管排成若干个相同的人字形阵列。但是目前没有一种可以回收利用此类低温湿热废气热量的装置，一些厂家开始引进国外的设备，但是国外的设备一般使用玻璃材料的导热管，而玻璃是非金属材料，导热系数低，且经常损坏，损坏的导热管使废热气体和新鲜空气混合，大大降低烘干排湿效果，而且安装不方便。
[0006] 因此，对于余热回收装置及其控制方法存在进一步的需求，这也是该技术领域内的研究热点和重点之一，更是本发明得以完成的动
力和出发点所在。
发明内容
[0007] 为了克服
现有技术存在的玻璃导热管易损坏、传热效率低、安装不方便的技术问题，本
发明人在进行了大量的深入研究之后，从而完成了本发明。
[0008] 本发明涉及两个方面，具体而言，涉及一种低温潜热释小温差余热回收器及其控制方法。
[0009] 第一方面，本发明涉及一种低温潜热释小温差余热回收器,包括气体进出的箱体、换热器和侧板，所述箱体包括新风进气面和废热气出气面，所述新风进气面和所述废热气出气面均设有管板，所述管板上设有嵌管孔，新风进气面的管板上的嵌管孔和废热气出气面的管板上的嵌管孔一一对应，每两个对应的嵌管孔中设有一根换热管，所述低温潜热释小温差余热回收器的上部和下部设有通长的底梁和顶梁，在所述底梁和顶梁之间设有立柱和横梁，所述横梁之间设有水平撑，所述立柱之间设有
剪刀撑，通过所述底梁、顶梁、立柱、水平撑、剪刀撑的相互连接构成一个完整的
框架结构，所述换热器设置在所述框架结构中，所述换热器和所述侧板之间用微孔四氟乙烯
垫片密封，所述换热管的材料为
铝合金。
[0010] 优选的，所述换热器的两端为管板，中间为换热管，每个换热器中的所有换热管经过紧固形成了一个弹性整体，所述换热管采用倾斜方式设置，例如，可以通过在换热管上设置三道不锈
钢捆扎网，每个换热器中的所有换热管经过
不锈钢捆扎网的紧固就可以形成一个弹性整体。
[0011] 优选的，所述换热管与所述管板之间的一端采用半紧密型胀接和
硅胶密封的方式连接，另一端采用紧密胀接的方式连接。
[0012] 优选的，所述换热管通过胀接和
铆接的方式连接，例如可以采用管子胀接和墙板铆接实现。
[0013] 优选的，所述低温潜热释小温差余热回收器的顶部设置有防护网。
[0014] 第二方面，本发明涉及一种上述低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0015] 步骤一，往所述换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0016] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为1～10℃，湿热废气的湿度为80～95％RH；
[0017] 步骤三，将所述新鲜空气与湿热废气通过所述换热管充分进行热交换，要点是得湿热废气在所述换热管管壁外结露，然后输出热交换后的新鲜空气，并进入热风工作系统，达到余热回收的目的。
[0018] 其中，所述步骤二中的温度差为2～9℃，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃或9℃，最优选9℃，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选5～9℃。
[0019] 其中，所述步骤二中的湿度为80～95％RH，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如81％RH、82％RH、83％RH、84％RH、85％RH、86％RH、87％RH、88％RH、89％RH、90％RH、91％RH、92％RH、93％RH、94％RH或95％RH，最优选95％RH，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选90～95％RH。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明为气气余热回收，热介质为低温湿热废气，冷介质为新鲜空气，余热回收利用冷热介质之间的温差，回收高温废气的显热，达到回收热量的目的。与通常余热回收不同，潜热释余热回收主要回收的是湿热废气携带大量水蒸气的潜热热能，使湿度很大的废热湿气在管子外壁结露，此时放出大量的潜热，达到加热新风的目的。当湿热废气流过装置时，与新鲜空气隔管壁交叉同时流过，由于二者存在温差，尽管只有几度，但是即使废热气温度降低一度，也会有大量水蒸气
凝结成水而放出大量热量给新鲜空气，使得新鲜空气的温度升高好几度，本发明正是利用了“湿热废气结露潜热释放”这一原理。本发明采用整体框架式钢结构，模块化换热器设计，具有较高的强度和安全性；同时换热管采用防锈
铝合金材料，解决了换热管易损坏、传热效率低的缺点；而且运用上述控制方法可以实现湿热废气和新鲜空气的充分及时热交换，从而实现了结构安全、安装方便和热能回收率高的最佳结合。
附图说明
[0021] 通过阅读参照以下附图对非限制性
实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0022] 图1是低温潜热释小温差余热回收器的主视示意图；
[0023] 图2是低温潜热释小温差余热回收器的侧视示意图；
[0024] 图3是低温潜热释小温差余热回收器的立体结构示意图。
具体实施方式
[0025] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0026] 低温潜热释小温差余热回收器的结构设计
[0027] 如图1、图2、图3所示的低温潜热释小温差余热回收器,包括气体进出的箱体10、换热器1和侧板2，箱体10包括新风进气面14、新风出气面6、废热气进气面15、废热气出气面7，新风进气面14和废热气出气面7均设有管板11，管板11上设有嵌管孔16，新风进气面14的管板上的嵌管孔和废热气出气面7的管板上的嵌管孔一一对应，每两个对应的嵌管孔中设有一根换热管18，在低温潜热释小温差余热回收器的上部和下部设有通长的底梁12和顶梁9，在底梁12和顶梁9之间设有立柱4和横梁5，横梁5之间设有水平撑17，立柱
4之间设有剪刀撑13，通过底梁12、顶梁9、立柱4、水平撑17、剪刀撑13的相互连接构成一个完整的框架结构，换热器1设置在上述框架结构中，换热器1和侧板2之间均用微孔四氟乙烯垫片3密封，换热管18的材料为铝合金，换热器1的两端为管板11，中间为换热管18，每个换热器1中的所有换热管经过紧固形成一个弹性整体，可以通过在换热管18上设置三道不锈钢捆扎网，每个换热器中的所有换热管经过不锈钢捆扎网的紧固就可以形成一个弹性整体，从而保证了整体
刚度，而常规的
管束改用捆扎网来加强，可以消除目前采用隔板形式的隐患，因为当气流快速掠过管束时容易产生气流漩涡，进而产生振动，而隔板与管束
接触不紧密，两者容易产生摩擦，久而久之将会损坏换热管，而捆扎网可以解决这一问题，保证设备安全稳定运行；另外,可以在低温潜热释小温差余热回收器的顶部设置防护网8，防止飞溅和杂物进入装置，损坏换热管；换热管18采用倾斜方式设置(在坡向新风入口侧，换热管与水平线有一倾斜
角)，以利于清洗时排水，特别有利于管内冲洗废水的排出；换热管
18与管板11之间的一端采用半紧密型胀接和硅胶密封的方式连接，另一端采用紧密胀接的方式连接，采用这种连接方式，既解决了严寒地区管子的热胀冷缩问题，又保证了换热管与管板之间不漏风与高
密封性的要求，目前普遍采用的橡皮圈的密封方式，加工制作繁琐，成本高，且橡皮圈容易老化，影响整个装置的
稳定性；换热管18通过管子胀接和墙板铆接的方式连接，连接二者同为铝材，塑性好，相容性好；低温潜热释小温差余热回收器还可以设置人行平台，人行平台设置在换热管之间，以便定期对整个装置进行清洗，清洗时可以用高压水枪，清洗周期可视管内外表面清洁度而定。
[0028] 本发明为气气余热回收，热介质为低温湿热废气，冷介质为新鲜空气，余热回收利用冷热介质之间较高的温差，回收高温废气的显热，达到回收热量的目的。与通常余热回收不同，潜热释余热回收主要回收的是湿热废气携带大量水蒸气的潜热热能，使湿度很大的废热湿气在管子外壁结露，此时放出大量的潜热，达到加热新风的目的。当湿热废气流过装置时，与新鲜空气隔管壁交叉同时流过，由于二者存在温差，尽管只有几度，但是即使废热气温度降低一度，也会有大量水蒸气凝结成水而放出大量热量给新鲜空气，使得新鲜空气的温度升高好几度，本发明正是在利用了“湿热废气结露潜热释放”这一原理的基础上实现了结构安全和热能回收率高的最佳结合。
[0029] 控制方法的余热回收研究
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0032] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0033] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为9℃，湿热废气湿度为95％RH；
[0034] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0035] 实施例2
[0036] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0038] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为1℃，湿热废气湿度为92％RH；
[0039] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0042] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0043] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为2℃，湿热废气湿度为90％RH；
[0044] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0045] 实施例4
[0046] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0047] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0048] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为5℃，湿热废气湿度为80％RH；
[0049] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0050] 实施例5
[0051] 本实施例涉及一种低温潜热释小温差余热回收器的控制方法，包括如下步骤：
[0052] 步骤一，往换热管里面通入新鲜空气即新风；
[0053] 步骤二，通过调节湿热废气的温度和湿度，使得湿热废气和新鲜空气的温度差为10℃，湿热废气湿度为85％RH；
[0054] 步骤三，将新鲜空气与湿热废气通过换热管充分进行热交换，使得湿热废气在换热管外结露，然后输出热交换后的新鲜空气。
[0055] 对比例1-5
[0056] 除将步骤二中的温度差
修改为0、0.5、0.75、12和15℃之外，分别以与实施例1相同的方式实施了对比例1-5。
[0057] 对比例6-10
[0058] 除将步骤二中的湿度修改为70、75、78、97和99％RH之外，分别以与实施例1相同的方式实施了对比例6-10。
[0059] 余热回收测试结果
[0060] 分别实施上述实施例1-5和对比例1-10，并分别用铠装
热电偶测定新鲜空气和湿热废气在进行热交换前后的温度变化情况，然后计算湿热废气的余热回收率，每个实施例和对比例重复五次，取其平均值进行计算，所得结果如下表1所示。
[0061] 表1实施例1-5和对比例1-10的余热回收结果
[0062]
[0063] 由上表可见，当步骤二的温度差为9℃时，余热回收率最高，为99.1％(实施例1)，而当稍微改变步骤二中的温度差时(实施例2-5)，都将导致余热回收率的降低，不过此时的回收率依然大于93％，但是当温度差不在1～10℃这个范围时(对比例1-5)，回收率显著下降至80％左右，回收率出乎预料地降低了约15％，由此证明温度差对余热回收具有显著影响。
[0064] 同时也可由对比例6-10看出,当湿热废气湿度小于80％RH或者大于95％RH，余热回收率都在82左右(见对比例6-10)，而实施例1-5的余热回收率在93.8-99.1之间，这进一步证明了湿热废气湿度对余热回收也尤其重要。
[0065] 因此，将上述方法运用于控制上述低温潜热释小温差余热回收器时,可以实现湿热废气和新鲜空气的充分及时热交换，从而达到结构安全、安装方便和热能回收率高的最佳结合。
[0066] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在
权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
