生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于供暖【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種利用盤管的生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，包括設(shè)置在氣化間內(nèi)的氣化爐和干式除塵器，所述的氣化爐和干式除塵器之間通過第一管道相連通，在干式除塵器上纏繞有盤管，其中盤管的一端通過第二管道與軸流風(fēng)機(jī)相連通，盤管的另一端與保溫管的一端相連通，保溫管的另一端穿過氣化間與凈化間之間加設(shè)的防火墻上的出風(fēng)口設(shè)置在凈化間內(nèi)，在凈化間設(shè)置有回風(fēng)口，該裝置是在生物質(zhì)氣化間和凈化間加設(shè)防火墻后消除安全隱患，解決冬季凈化間無法采暖，從而導(dǎo)致凈化間內(nèi)設(shè)備凍裂的問題，而且采暖利用的熱量來自生物質(zhì)氣化反應(yīng)的余熱，可以經(jīng)濟(jì)地滿足采暖需求。
【專利說明】生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于供暖【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在生物質(zhì)氣化工藝中，生物質(zhì)氣化站分為氣化間與凈化間兩部分；其中氣化間內(nèi)的干式除塵器及其所連接的管道由于氣化爐產(chǎn)生的高溫生物質(zhì)燃?xì)?，使得其表面的溫度可達(dá)到幾百攝氏度以上，尤其是在氣化裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，其管壁甚至?xí)霈F(xiàn)紅熱現(xiàn)象，這就相當(dāng)于是明火，所以一旦氣化站內(nèi)發(fā)生燃?xì)庑孤瑢O可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故；因此在氣化間與凈化間之間加設(shè)防火墻可以將氣化間內(nèi)的高溫部件隔離開從而避免火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，但生物質(zhì)氣化站多建于農(nóng)村，而農(nóng)村不同于城鎮(zhèn)，缺少集中供暖設(shè)施，所以氣化站內(nèi)的采暖往往是直接利用氣化裝置反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，但是設(shè)置防火墻便會(huì)阻止氣化間的熱量向凈化間傳遞，而氣化站內(nèi)因?yàn)椴捎脻袷絻艋坏┒緶囟冗_(dá)到o°c以下，凈化間內(nèi)的凈化裝置會(huì)發(fā)生凍裂現(xiàn)象，致使系統(tǒng)漏氣，從而造成中毒或火災(zāi)、爆炸事故，造成人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失；因此有的氣化站采用單獨(dú)設(shè)置電暖氣來為凈化間采暖，但這樣做一方面因?yàn)樾枰掷m(xù)消耗電量來維持凈化間的溫度，額外增加了能耗的負(fù)擔(dān)，有悖于生物質(zhì)節(jié)能減排的初衷，另一方面采用電采暖會(huì)極大地間架生物質(zhì)氣化站的運(yùn)營成本；而有的生物質(zhì)氣化站則因?yàn)闊o法經(jīng)濟(jì)環(huán)保地解決凈化間采暖問題，導(dǎo)致冬季溫度達(dá)到0°c以下時(shí)，氣化站無法開工運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，該裝置是在生物質(zhì)氣化間和凈化間加設(shè)防火墻后消除安全隱患，解決冬季凈化間無法采暖，從而導(dǎo)致凈化間內(nèi)設(shè)備凍裂的問題，而且采暖利用的熱量來自生物質(zhì)氣化反應(yīng)的余熱，可以經(jīng)濟(jì)地滿足采暖需求。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，包括設(shè)置在氣化間內(nèi)的氣化爐和干式除塵器，所述的氣化爐和干式除塵器之間通過第一管道相連通，在干式除塵器上纏繞有盤管，其中盤管的一端通過第二管道與軸流風(fēng)機(jī)相連通，盤管的另一端與保溫管的一端相連通，保溫管的另一端穿過氣化間與凈化間之間加設(shè)的防火墻上的出風(fēng)口設(shè)置在凈化間內(nèi)，在凈化間設(shè)置有回風(fēng)口。
[0005]優(yōu)選，所述回風(fēng)口設(shè)置于凈化間內(nèi)墻的2/3以上高度處。
[0006]進(jìn)一步優(yōu)選，所述的保溫管為巖棉保溫管。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:通過軸流風(fēng)機(jī)將室外的空氣通入第二管道，之后空氣進(jìn)入盤管，利用干式除塵器表面的熱量對(duì)盤管內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，加熱后的熱空氣從盤管進(jìn)入保溫管，因?yàn)樵O(shè)置了保溫管，所以避免了空氣從盤管出口到出風(fēng)口的熱量損失，之后熱空氣從出風(fēng)口進(jìn)入凈化間從而達(dá)到對(duì)凈化間進(jìn)行供暖的目的，并在凈化間內(nèi)出風(fēng)口對(duì)面的墻上設(shè)置回風(fēng)口，凈化間內(nèi)的空氣通過回風(fēng)口排出室外；出風(fēng)口熱風(fēng)溫度以及凈化間采暖后的溫度與軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量、盤管長(zhǎng)度、盤管內(nèi)徑這三個(gè)量有關(guān)，所以根據(jù)干式除塵器表面的溫度、凈化間的尺寸、當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件的不同來調(diào)整這三個(gè)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置的一個(gè)實(shí)施例的使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖中，I一氣化間,2一凈化間,3一氣化爐，4一軸流風(fēng)機(jī),5一第二管道,6一盤管，7—干式除塵器，8—保溫管，9一出風(fēng)口，10—防火墻，11一第一管道，12—回風(fēng)口。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]如圖1所示，本實(shí)施例的生物質(zhì)氣化站包括氣化間I和凈化間2，所述的氣化間I和凈化間2之間加設(shè)防火墻10，在氣化間I內(nèi)設(shè)置氣化爐3和干式除塵器7，所述的氣化爐3和干式除塵器7之間通過第一管道11相連通，將盤管6纏繞在氣化間I內(nèi)的干式除塵器7上，其中盤管6的一端通過第二管道5與置于室外的軸流風(fēng)機(jī)4相連通，盤管6的另一端與保溫管8的一端相連通，保溫管8的另一端穿過設(shè)置在防火墻10上的出風(fēng)口 9置于凈化間2內(nèi)，所述的保溫管8為巖棉保溫管；將回風(fēng)口 12設(shè)置于出風(fēng)口 9所在凈化間內(nèi)墻的2/3以上高度處；當(dāng)氣化爐3運(yùn)行后開始產(chǎn)生高溫生物質(zhì)燃?xì)猓邷厝細(xì)鈴牡谝还艿?1進(jìn)入干式除塵器7，當(dāng)氣化爐3運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生大量的高溫燃?xì)?，使得干式除塵器7的表面也達(dá)到較高的溫度；此時(shí)通過軸流風(fēng)機(jī)4將室外的空氣通入軸流風(fēng)機(jī)4與盤管6入口相連的第二管道5內(nèi)，空氣進(jìn)入盤管6后利用干式除塵器7表面的熱量開始加熱，加熱后的空氣進(jìn)入與盤管6相連的保溫管8，保溫管8與防火墻10上的出風(fēng)口 9相連，熱空氣進(jìn)入保溫管8后從出風(fēng)口 9進(jìn)入凈化間2，凈化間2內(nèi)多余的空氣通過回風(fēng)口 12排出室外。
[0012]一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，首先盤管外壁通過接觸干式除塵器外壁進(jìn)行加熱，盤管外壁溫度可以實(shí)際測(cè)量得出，然后熱量通過熱傳導(dǎo)從盤管外壁傳至盤管內(nèi)壁，盤管內(nèi)壁溫度可通過計(jì)算得出，然后空氣進(jìn)入盤管內(nèi)，盤管內(nèi)壁的熱量通過對(duì)流傳熱將熱量傳給在盤管內(nèi)流動(dòng)的空氣，加熱后的空氣溫度即凈化間內(nèi)熱風(fēng)溫度，盤管出口到出風(fēng)口用保溫管連接，這其中空氣可視為沒有熱量損失，加熱后的空氣溫度可通過計(jì)算得出，根據(jù)熱空氣帶有的熱量減去回風(fēng)空氣帶有的熱量等于凈化間的圍護(hù)耗熱，最終計(jì)算出采暖后凈化間的溫度。
[0013]盤管內(nèi)壁溫度通過如下方法計(jì)算得出:
[0014](I)首先盤管壁熱流密度q，如下式表示:
t —t
nn tJ1、
[0015]q = ^~T
2 hc
[0016]式中:
[0017]tffl—盤管外壁溫度，K ；
[0018]tf2——加熱后的空氣溫度，K ；
[0019]q——盤管壁熱流密度，ff/m2 ；
[0020]δ——盤管壁厚，m;
[0021]λ——盤管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K);
[0022]h?！P管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2.K)；
[0023]盤管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)h。采用如下方法求得:
[0024]①得盤管內(nèi)空氣流動(dòng)的雷諾數(shù)Re ；
^ u d
[0025]Re =I )

V
[0026]式中:
[0027]Re—盤管內(nèi)空氣流動(dòng)的雷諾數(shù)；
[0028]Um-盤管內(nèi)空氣流速，m/s ；
[0029]d——盤管內(nèi)徑
[0030]V —盤管內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s ;
[0031 ] ②計(jì)算管流摩擦系數(shù)，若Re彡2 X 14,則f = 0.316Re_a 25 ;若Re彡2 X 14,則f =
0.184Re_°_2，其中f為管流摩擦系數(shù)；
[0032]③求得盤管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)h。；首先采用馮.卡門給出的由湍流邊界層三層速度分布模型推出的類比關(guān)系計(jì)算斯坦頓數(shù)St:
[0033]St~l + 5^/78 {Pr-1 + ln[l + 5( Pr-1)/6]}⑶
[0034]式中:
[0035]f——管流摩擦系數(shù)；
[0036]Pr-盤管內(nèi)空氣的普朗特?cái)?shù)；
[0037]又St = hyp CU111,其中P、C、Uni分別為盤管內(nèi)空氣的密度(kg/m3)、空氣熱容比(kj/kg.K)、盤管內(nèi)空氣流速(m/s),由此求得h。；
[0038](2)盤管壁熱流密度q表示后，盤管內(nèi)壁的溫度tW2，如下式表示:


fV
[0039]— t-^γγ — q—(.4)
" λ
[0040]式中:
[0041 ]tff2—盤管內(nèi)壁溫度，K ；
[0042]之后盤管內(nèi)的空氣通過熱對(duì)流進(jìn)行加熱，加熱后的空氣溫度tf2通過求解如下方程得出:
[0043](At, 2-?；,) = ' Α ΓΤ7.(5)
[0044]式中:
[0045]tff2—盤管內(nèi)壁溫度，K ；
[0046]tfl——室外空氣溫度，K ；
[0047]tf2——加熱后的空氣溫度，K ；
[0048]qm——通入盤管內(nèi)空氣的質(zhì)量流量，kg/s ；
[0049]c——空氣的熱容比，kj/ (kg.K)；
[0050]h?！P管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)，由上文中求得，W/ (m2.K)；
[0051]A——空氣在盤管內(nèi)受熱的面積，即盤管的內(nèi)表面積，A= 31 dL, m2,
[0052]其中L為盤管長(zhǎng)度，l = 7^+0.5，,


cos α
[0053]式中:
[0054]D—干式除塵器的外徑，m ；
[0055]d——盤管內(nèi)徑
[0056]α——盤管纏繞螺旋升角；
[0057]η——盤管纏繞的圈數(shù)；
[0058]聯(lián)立式(I)、⑷、(5)，最終求得tf2，因?yàn)楸P管至凈化間出風(fēng)口之間采用了保溫管，所以可視為凈化間出風(fēng)口的熱風(fēng)溫度即為加熱后盤管內(nèi)空氣溫度tf2 ；

hcA
Xtwleim +tfi{A + Shc)
[0059]tI2=——--(b)

Aeiiw' +λ +Sh



c
[0060]加熱后的空氣進(jìn)入凈化間進(jìn)行供暖，供暖后凈化間的溫度T3通過如下方法計(jì)算得出:
[0061](I)計(jì)算凈化間的圍護(hù)耗熱系數(shù)U ;
I I I
[0062]τν = ~Γ+Τ+^?
U h? h; “ A
[0063]式中:
[0064]h。-夕卜表面換熱系數(shù)，W/ (m2.K)；
[0065]hj-內(nèi)表面換熱系數(shù)，W/ (m2.K)；
[0066]δ j——圍護(hù)壁厚，m ；
[0067]λ j——圍護(hù)壁的導(dǎo)熱系數(shù)，ff/ (m.K)；
[0068]外(內(nèi))表面換熱系數(shù)等于外(內(nèi))表面的對(duì)流換熱系數(shù)與輻射換熱系數(shù)之和；
[0069]h。= hoc+hor hj = hic+hir (8)
[0070]外表面對(duì)流換熱系數(shù)h。。由下式求得:
[0071]L=18.63v_(9)
[0072]若圍護(hù)處于迎風(fēng)面，且風(fēng)速V1 > 2m/s, Vc = 0.2!?γ1 ;風(fēng)速 V1 < 2m/s, vc = 0.SOv1 ；若圍護(hù)處于背風(fēng)面，則V。= 0.3+0.05Vl ；
[0073]而室內(nèi)可視為靜風(fēng)，靜風(fēng)條件下內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù)比?？梢匀?W/(m2.K)；
[0074]外表面輻射換熱系數(shù)hOT由下式求得:
[0075]Kr = εσ( Τ1 + TL )(Tl+Tsur)( 1)
[0076]式中:
[0077]T2——凈化間外表面溫度，K;
[0078]Tsur——室外環(huán)境溫度，K ；
[0079]內(nèi)表面輻射換熱系數(shù)hh由下式求得；
[0080]Zz,.= εσ{Τ; + T:; YJi+T3)(ii)
[0081]式中:
[0082]ε-發(fā)射率；
[0083]σ ——黑體輻射常數(shù)，σ=5.67 X 1^8W/ (m2.K4)；
[0084]T1——凈化間內(nèi)表面溫度，K ；
[0085]T3——采暖后凈化間內(nèi)溫度，K ；
[0086]在實(shí)際計(jì)算中可視為T2 = Tsur, T1 = T3 ；
[0087](2)計(jì)算出凈化間每個(gè)部分的圍護(hù)耗熱系數(shù)，然后計(jì)算凈化間的圍護(hù)耗熱Q:
[0088]Q 圍護(hù)=Σ UiAi (T3-Tsur)(12)
[0089]式中:
[0090]Ui——圍護(hù)耗熱系數(shù)；
[0091]Ai——圍護(hù)耗熱系數(shù)為Ui對(duì)應(yīng)的面積，m2 ；
[0092]Tsur——室外環(huán)境溫度，K ；
[0093]T3——采暖后凈化間內(nèi)溫度，K ；
[0094](3)假設(shè)凈化間內(nèi)密閉良好，則出風(fēng)口進(jìn)入凈化間的熱風(fēng)量視為等于回風(fēng)口的出風(fēng)量，并且回風(fēng)口的出風(fēng)溫度可視為等于凈化間內(nèi)溫度，因此經(jīng)過盤管內(nèi)加熱后進(jìn)入凈化間的空氣熱量Qss由下式得出；
[0095]Q 盤管=qmc (tf2_T3)(13)
[0096](4)根據(jù)方程Q,= Q盤管，從而求得采暖后凈化間內(nèi)溫度T3。
[0097]根據(jù)干式除塵器表面的溫度、凈化間的尺寸、當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件的不同來設(shè)置合造的盤管內(nèi)徑、盤管長(zhǎng)度、軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量，達(dá)到符合要求的采暖效果。
[0098]在生物質(zhì)氣化站的氣化間與凈化間之間加設(shè)防火墻之后，在冬季室外氣溫達(dá)到o°c以下時(shí)，氣化站仍然可以繼續(xù)工作，并能滿足《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2003)3.1.1條作業(yè)場(chǎng)所溫度在5°C?21°C的要求，同時(shí)盤管出口風(fēng)速滿足《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2003)4.6.6條，出風(fēng)口風(fēng)速一般采用5.0?15.0m/s的要求；盤管出口熱風(fēng)溫度滿足《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019-2003)4.6.6條，熱風(fēng)采暖送風(fēng)溫度應(yīng)在35°C?70°C之間的要求；并且利用的是生物質(zhì)氣化反應(yīng)產(chǎn)生的余熱，不需要額外的熱量來進(jìn)行供暖，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)環(huán)保的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，包括設(shè)置在氣化間內(nèi)的氣化爐和干式除塵器，所述的氣化爐和干式除塵器之間通過第一管道相連通，其特征在于:在干式除塵器上纏繞有盤管，其中盤管的一端通過第二管道與軸流風(fēng)機(jī)相連通，盤管的另一端與保溫管的一端相連通，保溫管的另一端穿過氣化間與凈化間之間加設(shè)的防火墻上的出風(fēng)口設(shè)置在凈化間內(nèi)，在凈化間設(shè)置有回風(fēng)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，其特征在于:所述的回風(fēng)口設(shè)置于凈化間內(nèi)墻的2/3以上高度處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化站設(shè)置防火墻后凈化間的采暖裝置，其特征在于:所述的保溫管為巖棉保溫管。
【文檔編號(hào)】F24D15/00GK104165405SQ201410384079
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】許開立, 閆放, 徐曉虎, 鄭欣, 姚錫文, 劉家喜 申請(qǐng)人:東北大學(xué)