换热方法和换热系统技术方案

本发明专利技术涉及换热技术领域，具体涉及一种换热方法和换热系统。该换热方法包括：将降温前热介质和预热前混合冷介质通入换热器，以便降温前热介质和预热前混合冷介质在换热器中进行换热后，形成降温后热介质和预热后混合冷介质，其中预热前混合冷介质包括预热前主冷介质和预热前辅冷介质，换热器的壁温处于预设安全温度区间；将预热后混合冷介质和预定反应物通入热化学反应装置进行热化学反应；其中，受热化学反应的反应条件改变的影响，预热前混合冷介质中的预热前主冷介质的含量发生变化，预热前辅冷介质的含量相应进行变化，以便换热器的壁温维持在预设安全温度区间。壁温维持在预设安全温度区间。壁温维持在预设安全温度区间。

【技术实现步骤摘要】
换热方法和换热系统


[0001]本专利技术涉及换热
，具体涉及一种间壁式换热方法和换热系统。

技术介绍

[0002]在热化学反应之后，反应产物的热量一般需要进行回收。例如富氧煤气化反应产物热煤气在输送给用户之前需要进行冷却。冷却介质一般采用空气或者蒸汽等。当富氧煤气化反应条件改变时，可能导致煤气和空气的量不同步变化。例如，煤气的产量保持不变，氧气用量增加，空气用量减少时，空气的量减少对热煤气的冷却效果减弱，换热器管壁温度升高，甚至管壁温度超过金属材料允许使用的最高温度，对设备的安全运行造成不利影响。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种换热方法和换热系统，以至少部分解决上述技术问题。
[0005](二)技术方案
[0006]本专利技术的一方面提供了一种换热方法，包括：
[0007]将降温前热介质和预热前混合冷介质通入换热器，以便降温前热介质和预热前混合冷介质在换热器中进行换热后，形成降温后热介质和预热后混合冷介质，其中预热前混合冷介质包括预热前主冷介质和预热前辅冷介质，换热器的壁温处于预设安全温度区间；
[0008]将预热后混合冷介质和预定反应物通入热化学反应装置参加热化学反应；其中，在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起预热前混合冷介质中的预热前主冷介质的含量需要发生改变的情况下，改变预热前辅冷介质的含量，以便换热器的壁温维持在预设安全温度区间。
[0009]根据本专利技术的实施例，其中：热化学反应为富氧煤气化反应，降温前热介质包括降温前煤气，其中降温前煤气为热化学反应的产物。
[0010]根据本专利技术的实施例，其中：预热前主冷介质包括预热前空气，预热前辅冷介质包括预热前水蒸汽，预定反应物包括氧气。
[0011]根据本专利技术的实施例，其中，在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起预热前混合冷介质中的预热前主冷介质的含量需要发生改变的情况下，改变预热前辅冷介质的含量，包括：
[0012]在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起预热前混合冷介质中的预热前主冷介质的含量需要减少的情况下，增加预热前辅冷介质的含量。
[0013]根据本专利技术的实施例，还包括：在将降温前热介质和预热前混合冷介质通入换热器前，将预热前主冷介质和预热前辅冷介质通入预混室进行混合后形成预热前混合冷介质。
[0014]根据本专利技术的实施例，其中：预混室设有主冷介质入口、辅冷介质入口和混合冷介
质出口，其中主冷介质入口处和辅冷介质入口处设有流量调节阀。
[0015]根据本专利技术的实施例，其中，改变预热前混合冷介质中的预热前主冷介质和预热前辅冷介质的含量包括：
[0016]通过调节主冷介质入口处和辅冷介质入口处的流量调节阀，改变预热前混合冷介质中的预热前主冷介质和预热前辅冷介质的含量。
[0017]根据本专利技术的实施例，其中：预热前辅冷介质包括至少一种辅冷介质。
[0018]本专利技术的另一方面提供了一种用于实现上述换热方法的换热系统，包括预混室、换热器、热化学反应装置。
[0019]其中，预混室，设有主冷介质入口、辅冷介质入口和混合冷介质出口，主冷介质入口用于通入预热前主冷介质，辅冷介质入口用于通入预热前辅冷介质，预混室用于将预热前主冷介质和预热前辅冷介质进行混合形成预热前混合冷介质后，通过混合冷介质出口排出；
[0020]换热器，与预混室的混合冷介质出口连通，换热器用于降温前热介质和预热前混合冷介质在换热器中进行换热后，形成降温后热介质和预热后混合冷介质，其中，换热器的壁温处于预设安全温度区间；
[0021]热化学反应装置，与换热器连通，热化学反应装置用于预热后混合冷介质和预定反应物在热化学反应装置中进行热化学反应；
[0022]其中主冷介质入口处和辅冷介质入口处设有流量调节阀，流量调节阀用于，在热化学反应装置的反应条件改变，主冷介质的流量改变的情况下，通过调节主冷介质入口处和辅冷介质入口处的流量调节阀，改变预热前混合冷介质中的预热前主冷介质和预热前辅冷介质的含量，以便换热器的壁温维持在预设安全温度区间。
[0023]根据本专利技术的实施例，其中：辅冷介质入口设有多个，不同辅冷介质入口分别用于通入不同种类的辅冷介质。
[0024](三)有益效果
[0025]根据本专利技术的实施例，通过采用上述方法，主冷介质和辅助冷介质一起参加换热，提高了换热器的换热能力，降低了设备管材温度，降低管材的耐温要求，降低设备的成本。并且，在热化学反应装置的反应条件变化，主冷介质的含量改变的情况下，通过调整辅冷介质的含量，使得换热器中存在足够多的冷却介质，以便换热器的壁温维持在预设安全温度区间，解决了现有技术中，当冷介质与热介质的量不同步变化时，换热器的金属壁温超温、危害换热器安全运行的问题，并且主冷介质和辅冷介质的量可以根据反应条件调整，保证换热器设备在全工况下的安全运行。
附图说明
[0026]图1是用于实现本专利技术一实施例的换热方法的换热系统示意图；
[0027]图2是用于实现本专利技术另一实施例的换热方法的换热系统示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]1、换热器；2、热化学反应装置；3、预混室；31、流量调节阀；
[0030]G1、降温前热介质；G2、降温后热介质；M1、预热前混合冷介质；M2、预热后混合冷介质；N1、主冷介质；N2
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Nn、辅冷介质。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0032]在热化学反应之后，反应产物的热量一般需要利用换热器进行回收。间壁式换热器是常用的一种换热器，在间壁式换热器中，冷热两流体间用一金属壁隔开，以使两种流体不相混合而进行热量传递，和其他间壁式换热器相比，管式换热器单位体积设备所提供的传热面积大的多，为常用的一种换热器。在本专利技术的应用场景下，换热器所用的冷介质为反应物，热介质为反应产物，冷介质和热介质的量由反应条件确定。与热介质相比，冷介质的量偏少(例如参加化学反应的反应物不仅仅包含冷介质，还有其他不参与换热反应的介质)，对换热器的冷却效果有限，换热器的金属壁温偏高。为保证换热器的安全使用，换热器材料的耐温等级、制造工艺要求较高。换热器在运行过程中，冷热介质的量会随着反应条件的变化而变化，绝大部分情况下，冷热介质的量发生同方向的变化，比如一起增大或者一起减小。少部分情况下，冷热介质的量不能同步发生变化，比如作为反应产物的热介质的量不变，预定反应物的量增大，冷介质的量减小，冷介质对换热器的冷却效果变差，换热器的金属壁温超温，换热器的运行情况出现恶化。
[0033]以循环流化床富氧煤气化装置的余热回收系统配置的空气换热器为例，空气换热器以空气为冷介质，回收热介质
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高温煤气的热量。空气换热器中的空气是气化反应的反应物之一，预定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换热方法，包括：将降温前热介质和预热前混合冷介质通入换热器，以便所述降温前热介质和所述预热前混合冷介质在所述换热器中进行换热后，形成降温后热介质和预热后混合冷介质，其中所述预热前混合冷介质包括预热前主冷介质和预热前辅冷介质，所述换热器的壁温处于预设安全温度区间；将所述预热后混合冷介质和预定反应物通入热化学反应装置进行热化学反应；其中，在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起所述预热前混合冷介质中的所述预热前主冷介质的含量需要发生改变的情况下，改变所述预热前辅冷介质的含量，以便所述换热器的壁温维持在所述预设安全温度区间。2.根据权利要求1所述的方法，其中：所述热化学反应为富氧煤气化反应，所述降温前热介质包括降温前煤气，其中所述降温前煤气为所述热化学反应的产物。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述预热前主冷介质包括预热前空气，所述预热前辅冷介质包括预热前水蒸汽，所述预定反应物包括氧气。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起所述预热前混合冷介质中的所述预热前主冷介质的含量需要发生改变的情况下，改变所述预热前辅冷介质的含量，包括：所述在热化学反应装置的反应条件发生变化，引起所述预热前混合冷介质中的所述预热前主冷介质的含量需要减少的情况下，增加所述预热前辅冷介质的含量。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述将降温前热介质和预热前混合冷介质通入换热器前，将所述预热前主冷介质和所述预热前辅冷介质通入预混室进行混合后形成所述预热前混合冷介质。6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述预混室设有主冷介质入口、辅冷介质入口和混合冷介质出口，其中所述主冷介质入口处和所述辅冷介质入口处设有流量调节阀。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东宇，朱治平，吕清刚，董鹏飞，湛月平，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：