本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氣體加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

化學(xué)工業(yè)中常用高溫氣體作為熱介質(zhì)對固體等進行加熱，典型的如干燥、氣固反應(yīng)、煅燒等過程。由于氣固的傳熱效率較低，在這些過程中，通常需要將大量氣體加熱到高溫，溫度從幾十度到上千度。通常加熱氣體的熱源包括燃燒煤、天然氣或電供熱，能源消耗高，是二氧化碳排放的重要源頭之一。

太陽能高溫集熱技術(shù)是近年來快速發(fā)展的熱能供給技術(shù)。目前商業(yè)化的中高溫集熱系統(tǒng)可以提供溫度達到450℃的熱源，熱媒包括導(dǎo)熱油和蒸汽等，并且已經(jīng)在高溫集熱電站、注汽采油等方面進行了工業(yè)應(yīng)用。

工業(yè)上一些中低溫的氣體加熱過程(溫度小于400℃)可直接采用太陽能高溫集熱供熱，而一些高溫過程則可以先使用太陽能高溫集熱進行預(yù)熱，而后再使用天然氣或電加熱，從而消除或減小碳基能源的使用和二氧化碳的排放。但是，利用太陽能高溫集熱作為氣體的熱源，還存在一些技術(shù)難點：如太陽能集熱器負荷受自然環(huán)境影響嚴(yán)重，熱量供應(yīng)和溫度的穩(wěn)定性，不能滿足連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的需要；隨溫度升高，太陽能集熱器的效率下降，成本顯著上升等。因此需要根據(jù)太陽能高溫集熱的特點，設(shè)計新的氣體供熱和換熱系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體加熱系統(tǒng)，其抗熱負荷波動性更好，熱效率更高。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種氣體加熱系統(tǒng)，包括：氣固接觸裝置；換熱系統(tǒng)，包括出口溫度依次升高的至少三級換熱器，所述至少三級換熱器中的最高級換熱器設(shè)在所述氣固接觸裝置上；氣體加熱管路，所述氣體加熱管路將所述換熱系統(tǒng)與所述氣固接觸裝置連接，使得所述氣體加熱管路內(nèi)的氣體經(jīng)過所述換熱系統(tǒng)加熱與所述氣固接觸裝置內(nèi)的固體接觸；集熱系統(tǒng)，包括輸出溫度不同的至少兩個集熱裝置；熱媒循環(huán)管路，所述熱媒循環(huán)管路將所述集熱系統(tǒng)與所述換熱系統(tǒng)連接，使得所述熱媒循環(huán)管路內(nèi)循環(huán)流動的熱媒經(jīng)過所述集熱系統(tǒng)加熱后與所述換熱系統(tǒng)內(nèi)的所述氣體換熱，其中，所述至少三級換熱器中的第一級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中輸出溫度最低的集熱裝置，所述至少三級換熱器中的最高級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中輸出溫度最高的集熱裝置，所述至少三級換熱器中的中間級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中的一個集熱裝置或來自比其高一級的換熱器。

優(yōu)選地，所述氣體加熱系統(tǒng)還包括：氣體循環(huán)管路，所述氣體循環(huán)管路將所述氣固接觸裝置與所述氣體加熱管路連接，使得所述氣固接觸裝置輸出的氣體至少部分循環(huán)至所述換熱系統(tǒng)中。

優(yōu)選地，所述氣體循環(huán)管路上設(shè)有第一閥門，所述第一閥門控制所述氣固接觸裝置輸出的氣體中至少部分循環(huán)至所述換熱系統(tǒng)的循環(huán)氣體的流量，所述循環(huán)氣體的流量小于等于所述氣固接觸裝置輸出氣體的總流量的80％。

優(yōu)選地，所述氣體加熱系統(tǒng)還包括：至少一個氣體循環(huán)旁路，所述至少一個氣體循環(huán)旁路中的每個將所述至少三級換熱器中對應(yīng)的換熱器的氣體輸出端與氣體輸入端相連，使得所述對應(yīng)的換熱器輸出的氣體的一部分與輸入的氣體混合，所述氣體循環(huán)旁路上設(shè)有溫度測控儀表及第二閥門，所述溫度測控儀表控制所述第二閥門，所述第二閥門控制所述對應(yīng)的換熱器輸出的氣體中與輸入的氣體混合的旁路循環(huán)氣體的流量，所述旁路循環(huán)氣體的流量小于等于所述對應(yīng)的換熱器輸出的氣體的總流量的60％。

優(yōu)選地，所述氣體加熱系統(tǒng)還包括：補償加熱裝置，所述補償加熱裝置設(shè)置在所述熱媒循環(huán)管路上，位于所述集熱系統(tǒng)的下游及所述換熱系統(tǒng)的上游，使得所述熱媒經(jīng)過所述集熱系統(tǒng)及所述補償加熱裝置加熱后進入所述換熱系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述補償加熱裝置位于所述至少兩個集熱裝置中輸出溫度最高的集熱裝置的下游及所述最高級換熱器的上游。

優(yōu)選地，所述集熱系統(tǒng)為太陽能集熱系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述太陽能集熱系統(tǒng)包括：中溫太陽能集熱裝置和高溫太陽能集熱裝置，所述中溫太陽能集熱裝置輸出熱媒溫度為50至250℃，所述高溫太陽能集熱裝置輸出熱媒溫度為200至600℃。

優(yōu)選地，所述太陽能集熱系統(tǒng)還包括：蓄熱裝置，所述蓄熱裝置與所述高溫太陽能集熱裝置連接。

優(yōu)選地，所述最高級換熱器為管式換熱器，所述管式換熱器設(shè)在所述氣固接觸裝置的腔內(nèi)。

優(yōu)選地，所述最高級換熱器為夾套式換熱器，所述夾套式換熱器設(shè)在所述氣固接觸裝置的外殼表面。

優(yōu)選地，所述換熱系統(tǒng)包括三級換熱器，所述三級換熱器分別為：第一級換熱器、中間級換熱器、最高級換熱器。

優(yōu)選地，所述最高級換熱器與所述中間級換熱器的熱負荷之比為0.2:1至0.8:1，所述最高級換熱器加熱氣體的溫升小于等于100℃。

優(yōu)選地，所述熱媒包括：液體熱媒、氣體熱媒。

根據(jù)本發(fā)明的氣體加熱系統(tǒng)，采用至少兩個集熱裝置與至少三級換熱器相連的梯級供熱方式，使得系統(tǒng)的抗熱負荷波動性更好，進而提高熱效率。

在優(yōu)選的實施例中，所述集熱系統(tǒng)為太陽能集熱系統(tǒng)，通過采用太陽能集熱裝置與上述梯級供熱方式結(jié)合，降低了直接使用高溫太陽能集熱裝置的成本，能源消耗低，與傳統(tǒng)氣體加熱系統(tǒng)相比可以減少溫室氣體的排放。

在優(yōu)選的實施例中，設(shè)置氣體循環(huán)管路，提高氣體通過換熱器和氣固接觸裝置的流量，提高傳熱速率，同時以更低的溫度攜帶相同的熱量，從而降低了對熱源溫度的要求，進一步提高了抗熱負荷波動的能力。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細節(jié)，但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明具體實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。所述氣體加熱系統(tǒng)包括：氣固接觸裝置110、換熱系統(tǒng)、氣體加熱管路130、集熱系統(tǒng)、熱媒循環(huán)管路150，其中換熱系統(tǒng)包括出口溫度依次升高的至少三級換熱器，該至少三級換熱器包括：第一級換熱器、中間級換熱器以及最高級換熱器，最高級換熱器設(shè)在氣固接觸裝置110上，氣體加熱管路130將換熱系統(tǒng)與氣固接觸裝置110連接，使得氣體加熱管路130內(nèi)的氣體經(jīng)過換熱系統(tǒng)加熱后與氣固接觸裝置110內(nèi)的固體接觸。集熱系統(tǒng)包括輸出溫度不同的至少兩個集熱裝置，熱媒循環(huán)管路150將集熱系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)連接，使得熱媒循環(huán)管路150內(nèi)循環(huán)流動的熱媒經(jīng)過集熱系統(tǒng)加熱后與換熱系統(tǒng)內(nèi)的所述氣體換熱，換熱后得到的高溫氣體可以作為熱介質(zhì)在氣固接觸裝置110內(nèi)對固體等進行加熱，發(fā)生如干燥、氣固反應(yīng)、煅燒等過程。在上述集熱系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)的連接中，第一級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中輸出溫度最低的集熱裝置，最高級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中輸出溫度最高的集熱裝置，中間級換熱器的熱媒來自所述至少兩個集熱裝置中的一個集熱裝置或者來自比其高一級的換熱器。例如，換熱系統(tǒng)包括五級換熱器，集熱系統(tǒng)包括三個集熱裝置，上述集熱系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)的連接中，第一級換熱器與該三個集熱裝置中輸出溫度最低的一個連接，以實現(xiàn)熱媒在該輸出溫度最低的集熱裝置與第一級換熱器中進行循環(huán)，第五級換熱器即最高級換熱器與該三個集熱裝置中輸出溫度最高的一個連接，以實現(xiàn)熱媒在該輸出溫度最高的集熱裝置與第五級換熱器中進行循環(huán)，而作為中間級換熱器的第二級換熱器、第三級換熱器、第四級換熱器，其熱媒輸入端可以與所述三個集熱裝置中的其中一個相連，也可以與比自身高一級的換熱器的熱媒輸出端相連，但要保證換熱系統(tǒng)包括的各級換熱器的出口溫度依次升高，以第二級換熱器為例，其熱媒輸入端可以與上述三個集熱裝置中的一個集熱裝置相連，也可以與第三級換熱器的熱媒輸出端相連，其熱媒來源可以是來自集熱裝置，也可以是來自第三級換熱器。

本實施例中氣體加熱系統(tǒng)還包括：氣體循環(huán)管路160，其將氣固接觸裝置110與氣體加熱管路130連接，使得該氣固接觸裝置110輸出的氣體至少部分循環(huán)至換熱系統(tǒng)中。其中，氣體循環(huán)管路上設(shè)有氣固分離裝置161，用于將氣固接觸裝置110輸出的產(chǎn)物分離為固體192和氣體，其中氣體中的一部分作為循環(huán)氣體進入換熱系統(tǒng)中循環(huán)利用，另一部分作為尾氣193排出該氣體加熱系統(tǒng)外。進入換熱系統(tǒng)的循環(huán)氣體，可以是直接與新鮮氣體進行混合，再進入第一級換熱器進行換熱，也可以是進入中間級換熱器的氣體輸入端，與所述氣體加熱管路130中已經(jīng)在前若干級換熱器中完成換熱的氣體進行混合，共同進入該中間級換熱器進行換熱。

進一步地，氣體循環(huán)管路160上設(shè)有第一閥門162，第一閥門162控制循環(huán)氣體的流量，優(yōu)選地，所述循環(huán)氣體的流量小于等于氣固接觸裝置110輸出氣體的總流量的80％。

作為優(yōu)選的實施例，換熱系統(tǒng)包括三級換熱器：第一級換熱器121、第二級換熱器122以及第三級換熱器123，第三級換熱器123級最高級換熱器，其位于氣固接觸裝置上。第一級換熱器121用來預(yù)熱低溫氣體，該低溫氣體可以是進入系統(tǒng)的新鮮氣體191，也可以是新鮮氣體191和循環(huán)氣體的混合氣體；第二級換熱器122用來加熱預(yù)熱后的氣體產(chǎn)生高溫氣體，進入第二級換熱器122的氣體可以是來自第一級的預(yù)熱氣體，也可能是第一級的預(yù)熱氣體和循環(huán)氣體的混合氣體；第三級換熱器123用來加熱氣固接觸裝置110中的氣體，以使其維持在生產(chǎn)所需要的溫度。本實施例中，氣體循環(huán)管路160與第一級換熱器121的氣體輸入端相連，使得循環(huán)氣體與新鮮氣體混合后，共同進入第一級換熱器121進行預(yù)熱。

進一步地，該氣體加熱系統(tǒng)還包括：至少一個氣體循環(huán)旁路，本實施例中，設(shè)置一個氣體循環(huán)旁路170將第二級換熱器的氣體輸出端與氣體輸入端相連，使得第二級換熱器輸出的氣體的一部分循環(huán)至自身氣體輸入端處，與輸入的氣體進行混合，優(yōu)選地，氣體循環(huán)旁路170上設(shè)有溫度測控儀表171及第二閥門172，溫度測控儀表171控制第二閥門172的開度，第二閥門172控制對應(yīng)的第二級換熱器122輸出的氣體中與輸入的氣體混合的旁路循環(huán)氣體的流量，優(yōu)選地，所述旁路循環(huán)氣體的流量小于等于對應(yīng)的第二級換熱器122輸出的氣體的總流量的60％?？梢岳斫獾氖牵瑲怏w循環(huán)旁路的數(shù)量不限于一個，換熱系統(tǒng)包括的多級換熱器中的任意一個換熱器，其氣體輸出端與氣體輸入端之間均可以對應(yīng)設(shè)置一個氣體循環(huán)旁路。通過設(shè)置氣體循環(huán)旁路，在系統(tǒng)熱負荷稍有降低時，通過提高氣體的流速而強化傳熱，可以彌補熱媒溫度降低造成的傳熱推動力減小的問題。

集熱系統(tǒng)優(yōu)選為太陽能集熱系統(tǒng)，本實施例中，太陽能集熱系統(tǒng)包括：中溫太陽能集熱裝置141和高溫太陽能集熱裝置142，中溫太陽能集熱裝置141包括各種能夠輸出溫度為50至250℃熱媒的中低溫太陽能集熱器，高溫太陽能集熱裝置142包括各種能夠輸出溫度為200至600℃熱媒的高溫太陽能集熱器。進一步地，該太陽能集熱系統(tǒng)還包括：蓄熱裝置143，其與所述高溫太陽能集熱裝置142連接?？梢岳斫獾氖?，蓄熱裝置143不是必須的，在另外的實施例中，可以不設(shè)置蓄熱裝置143；通過設(shè)置蓄熱裝置143可以使得該氣體加熱系統(tǒng)的抗熱負荷波動性更好，蓄熱裝置143包括各種以液體或固體為蓄熱介質(zhì)的物理或化學(xué)蓄熱器。另外，集熱系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)不限于本實施例中的包括兩個集熱裝置，在另外的實施例中，集熱系統(tǒng)可以包括輸出溫度不同的三個、或四個等其他數(shù)量的集熱裝置。

本實施例的集熱系統(tǒng)與換熱系統(tǒng)的連接中，第一級換熱器121與中溫太陽能集熱裝置141通過熱媒循環(huán)管路150閉環(huán)連接，第一級換熱器121中的熱媒來自中溫太陽能集熱裝置141加熱得到的熱媒；第三級換熱器123、第二級換熱器122、高溫太陽能集熱裝置142、蓄熱裝置143依次通過熱媒循環(huán)管路150閉環(huán)連接，使得第三級換熱器123的熱媒來自高溫太陽能集熱裝置142加熱得到的熱媒，第二級換熱器122的熱媒來自第三級換熱器123的熱媒輸出端流出的熱媒。熱媒可以是液體熱媒、氣體熱媒，優(yōu)選為液體熱媒，所述熱媒在熱媒循環(huán)管路150中循環(huán)流動，在集熱裝置中加熱，在換熱器中換熱。

換熱系統(tǒng)包括的各級換熱器，除了位于氣固接觸裝置110上的所述最高級換熱器(即本實施例中的第三級換熱器)外，均可以是各種形式的兩相換熱器，如列管式換熱器；該最高級換熱器的形式包括管式換熱器、夾套式換熱器。若該最高級換熱器的形式采用管式換熱器管式，其設(shè)在氣固接觸裝置110的腔室內(nèi)，氣體可流過其表面；若該最高級換熱器的形式采用夾套式換熱器，其設(shè)在所述氣固接觸裝置的外殼表面。

本實施例的三級換熱系統(tǒng)，其中第三級換熱器123與第二級換熱器122的熱負荷之比為0.2:1至0.8:1，第三級換熱器123加熱氣體的溫升小于等于100℃。

下面以煅燒反應(yīng)為例對第一實施例的氣體加熱系統(tǒng)的具體細節(jié)進行示例，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

太陽能集熱系統(tǒng)采用槽式太陽能集熱系統(tǒng)，熱媒為導(dǎo)熱油。中溫集熱裝置141輸出溫度150至180℃，輸出功率4至9KW；高溫集熱裝置142輸出溫度380至420℃，輸出功率12至16KW。氣體采用空氣，第一級換熱器121和第二級換熱器122采用列管式換熱器。新鮮空氣191的溫度為25℃，從氣固接觸裝置110流出的循環(huán)氣體的溫度為70至90℃(循環(huán)比為0.6)，循環(huán)氣體與新鮮氣體191混合后經(jīng)第一級換熱器121換熱后升高到120至130C℃，而后進入第二級換熱器122。熱媒經(jīng)過中溫集熱裝置141加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦剑袦責(zé)崦竭M入第一級換熱器121內(nèi)與氣體換熱變?yōu)榈蜏責(zé)崦交亓髦林袦丶療嵫b置141中繼續(xù)加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦?。第二級換熱器122兩端設(shè)有的氣體循環(huán)旁路170可將部分加熱后的氣體再循環(huán)回第二級換熱器加熱，循環(huán)比為0.1至0.4，其數(shù)值可根據(jù)熱媒的溫度調(diào)節(jié)。當(dāng)熱媒的溫度在380至420℃的范圍波動時，通過調(diào)整循環(huán)比，可使經(jīng)第二級換熱器加熱后空氣穩(wěn)定在275至290℃。氣固接觸裝置110為氣固流化床反應(yīng)器，氣體在氣固接觸裝置110(無固體情況下)中經(jīng)第三級換熱器123進一步加熱后溫度提升到320至330℃，第三級換熱器123采用盤管換熱器，熱媒經(jīng)過高溫集熱裝置142加熱變?yōu)楦邷責(zé)崦讲⒋鎯υ谛顭嵫b置143內(nèi)蓄熱，高溫?zé)崦较韧ㄟ^第三級換熱器123加熱氣固接觸裝置110中的氣體，而后再流入第二級換熱器122，經(jīng)第二級換熱器122換熱后的低溫?zé)崦椒祷馗邷丶療嵫b置142繼續(xù)加熱為高溫?zé)崦竭M行循環(huán)，從第三級換熱器123流出的熱媒溫度為350至370℃，第三級換熱器123與第二級換熱器122的熱負荷之比為0.42:1。

根據(jù)上述氣體加熱系統(tǒng)，采用至少兩個集熱裝置與至少三級換熱器相連的梯級供熱方式，降低了直接使用高溫太陽能集熱裝置的成本，也使得系統(tǒng)的抗熱負荷波動性更好，進而提高熱效率。采取氣體循環(huán)的方法，通過提高氣體通過換熱器和氣固接觸裝置的流量，提高傳熱速率，同時以更低的溫度攜帶相同的熱量，從而降低了對熱源溫度的要求，進一步提高了抗熱負荷波動的能力。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。以下將具體說明第二實施例與第一實施例的不同之處，相同之處不再詳述。

本實施例的換熱系統(tǒng)、集熱系統(tǒng)以及兩者之間的連接關(guān)系與第一實施例中大致相同，換熱系統(tǒng)包括三級換熱器：第一級換熱器221、第二級換熱器222以及第三級換熱器223，集熱系統(tǒng)包括：中溫太陽能集熱裝置241和高溫太陽能集熱裝置242，第三級換熱器223設(shè)在氣固接觸裝置210上，第一級換熱器221與中溫太陽能集熱裝置241通過熱媒循環(huán)管路250閉環(huán)連接，第一級換熱器221中的熱媒來自中溫太陽能集熱裝置241加熱得到的熱媒；第三級換熱器223、第二級換熱器222、高溫太陽能集熱裝置242依次通過熱媒循環(huán)管路250閉環(huán)連接，使得第三級換熱器223的熱媒來自高溫太陽能集熱裝置242加熱得到的熱媒，第二級換熱器222的熱媒來自第三級換熱器223的熱媒輸出端流出的熱媒。所述熱媒在熱媒循環(huán)管路250中循環(huán)流動，在集熱裝置中加熱，在換熱器中換熱。氣體循環(huán)管路260將氣固接觸裝置210與氣體加熱管路230連接，使得所述氣固接觸裝置210輸出的氣體至少部分循環(huán)至所述換熱系統(tǒng)中。

氣體循環(huán)管路260上設(shè)有氣固分離裝置261，用于將氣固接觸裝置210輸出的產(chǎn)物分離為固體292和氣體，其中氣體中的一部分作為循環(huán)氣體進入換熱系統(tǒng)中循環(huán)利用，另一部分作為尾氣293排出該氣體加熱系統(tǒng)外。本實施例中，氣體循環(huán)管路260將氣固接觸裝置210與第一級換熱器221的氣體輸入端連接，使得循環(huán)氣體與新鮮氣體291混合后共同進入第一級換熱器221進行換熱。

進一步地，氣體循環(huán)管路260上設(shè)有第一閥門262，第一閥門262控制循環(huán)氣體的流量，優(yōu)選地，所述循環(huán)氣體的流量小于等于氣固接觸裝置210輸出氣體的總流量的80％。

與本發(fā)明第一實施例不同的是，該氣體加熱系統(tǒng)不設(shè)有蓄熱裝置，也不設(shè)有氣體循環(huán)旁路，但包括：補償加熱裝置280。補償加熱裝置280設(shè)置在熱媒循環(huán)管路250上，其位于所述集熱系統(tǒng)的下游及所述換熱系統(tǒng)的上游，使得熱媒經(jīng)過集熱系統(tǒng)及補償加熱裝置280加熱后再進入換熱系統(tǒng)。進一步優(yōu)選地，所述補償加熱裝置280位于輸出溫度最高的高溫太陽能集熱裝置242的下游及所述最高級換熱器即第三級換熱器的上游。補償加熱裝置280是進一步提高高溫?zé)崦綔囟鹊募訜嵯到y(tǒng)，包括各種燃燒固體、液體和氣體燃料的加熱裝置、各種電加熱裝置、或者其他可利用的熱源，其提供的溫度高于高溫太陽能集熱裝置242出口熱媒的溫度。當(dāng)太熱能集熱系統(tǒng)熱負荷不穩(wěn)定時，補償加熱裝置280也可以提供熱量，以保證高溫?zé)崦綔囟葷M足需要。補償加熱裝置280位于最高級換熱器前，用于加熱從集熱系統(tǒng)中流出的最高溫度的熱媒。

下面以煅燒反應(yīng)為例對第二實施例的氣體加熱系統(tǒng)的具體細節(jié)進行示例，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

太陽能集熱系統(tǒng)采用槽式太陽能集熱系統(tǒng)，熱媒為導(dǎo)熱油。中溫集熱裝置241輸出溫度150至180℃，輸出功率4至9KW；高溫集熱裝置242輸出溫度320至360℃，輸出功率10至16KW。補償加熱裝置280為電加熱系統(tǒng)，加熱功率4至8KW，經(jīng)補償加熱裝置280加熱后，高溫?zé)崦綔囟忍岣叩?20至440℃。氣體為空氣，第一級換熱器221和第二級換熱器222采用列管式換熱器，新鮮空氣291的溫度為25℃，從氣固接觸裝置210流出的循環(huán)氣體的溫度為70至90℃(循環(huán)比為0.6)，其與新鮮空氣291混合后進入第一級換熱器221預(yù)熱，經(jīng)第一級換熱器換熱后升高到120至130℃，而后經(jīng)第二級換熱器222換熱后達到280至290℃。氣固接觸裝置210為氣固流化床反應(yīng)器，氣體在氣固接觸裝置(無固體情況下)中經(jīng)第三級換熱器(采用盤管換熱器)223進一步加熱后溫度提升到340至360℃。一部分熱媒經(jīng)過中溫集熱裝置241加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦?，中溫?zé)崦竭M入第一級換熱器221內(nèi)與氣體換熱變?yōu)榈蜏責(zé)崦交亓髦林袦丶療嵫b置241中繼續(xù)加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦健Ａ硪徊糠譄崦浇?jīng)過高溫集熱裝置242加熱變?yōu)楦邷責(zé)崦皆偻ㄟ^補償加熱裝置280進一步加熱，之后高溫?zé)崦较韧ㄟ^第三級換熱器223加熱氣固接觸裝置210中的氣體，而后再流入第二級換熱器222，經(jīng)第二級換熱器222換熱后的低溫?zé)崦椒祷馗邷丶療嵫b置242繼續(xù)加熱為高溫?zé)崦竭M行循環(huán)。從第三級換熱器223流出的熱媒溫度為370至390℃，第三級換熱器223和第二級換熱器222的熱負荷之比為0.38:1。

根據(jù)上述氣體加熱系統(tǒng)，采用至少兩個集熱裝置與至少三級換熱器相連的梯級供熱方式，降低了直接使用高溫太陽能集熱裝置的成本，也使得系統(tǒng)的抗熱負荷波動性更好，進而提高熱效率。采取氣體循環(huán)的方法，通過提高氣體通過換熱器和氣固接觸裝置的流量，提高傳熱速率，同時以更低的溫度攜帶相同的熱量，從而降低了對熱源溫度的要求，進一步提高了抗熱負荷波動的能力。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的氣體加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。以下將具體說明第三實施例與第二實施例的不同之處，相同之處不再詳述。

本實施例的換熱系統(tǒng)、集熱系統(tǒng)、補償加熱裝置以及它們之間的連接關(guān)系與第二實施例中大致相同，換熱系統(tǒng)包括三級換熱器：第一級換熱器321、第二級換熱器322以及第三級換熱器323，集熱系統(tǒng)包括：中溫太陽能集熱裝置341和高溫太陽能集熱裝置342，第三級換熱器323設(shè)在氣固接觸裝置310上，第一級換熱器321與中溫太陽能集熱裝置341通過熱媒循環(huán)管路350閉環(huán)連接，第一級換熱器321中的熱媒來自中溫太陽能集熱裝置341加熱得到的熱媒；第三級換熱器323、第二級換熱器322、高溫太陽能集熱裝置342以及補償加熱裝置380依次通過熱媒循環(huán)管路350閉環(huán)連接，使得第三級換熱器323的熱媒來自高溫太陽能集熱裝置342加熱經(jīng)過補償加熱裝置380再加熱得到的熱媒，第二級換熱器322的熱媒來自第三級換熱器323的熱媒輸出端流出的熱媒。所述熱媒在熱媒循環(huán)管路350中循環(huán)流動，在集熱裝置中加熱，在換熱器中換熱。氣體循環(huán)管路360將氣固接觸裝置310與氣體加熱管路330連接，使得所述氣固接觸裝置310輸出的氣體至少部分循環(huán)至所述換熱系統(tǒng)中。

氣體循環(huán)管路360上設(shè)有氣固分離裝置361，用于將氣固接觸裝置310輸出的產(chǎn)物分離為固體392和氣體，其中氣體中的一部分作為循環(huán)氣體進入換熱系統(tǒng)中循環(huán)利用，另一部分作為尾氣393排出該氣體加熱系統(tǒng)外。

與第二實施例不同的是，本實施例中，氣體循環(huán)管路360將氣固接觸裝置310與第二級換熱器322的氣體輸入端連接，此方案應(yīng)用于當(dāng)氣固接觸裝置310輸出的所述循環(huán)氣體溫度較高時的情形，因此循環(huán)氣體與經(jīng)第一級換熱器321預(yù)熱后氣體混合，共同進入第二級換熱器322，然后再經(jīng)過第二級換熱器322加熱后進入氣固接觸裝置310。

進一步地，氣體循環(huán)管路360上設(shè)有第一閥門362，第一閥門362控制循環(huán)氣體的流量，優(yōu)選地，所述循環(huán)氣體的流量小于等于氣固接觸裝置310輸出氣體的總流量的80％。

下面以煅燒反應(yīng)為例對第三實施例的氣體加熱系統(tǒng)的具體細節(jié)進行示例，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

集熱系統(tǒng)采用槽式太陽能集熱系統(tǒng)，熱媒為導(dǎo)熱油。中溫集熱裝置241輸出溫度150至180℃，輸出功率4至9KW。高溫集熱裝置342輸出溫度320至360℃，輸出功率10至16KW。補償加熱裝置380為電加熱系統(tǒng)，加熱功率4至8KW。經(jīng)補償加熱系統(tǒng)380加熱后，高溫?zé)崦綔囟忍岣叩?20至440℃。氣體為空氣，第一級換熱器321和第二級換熱器322采用列管式換熱器，新鮮空氣391的溫度為25℃，其經(jīng)第一級換熱器321換熱后升高到120至140℃；從氣固接觸裝置310輸出的循環(huán)氣體的溫度為180至205℃(循環(huán)比為0.6)，循環(huán)氣體與經(jīng)第一級換熱器321預(yù)熱的氣體混合后進入第二級換熱器322加熱，換熱后溫度達到290至300℃。氣固接觸裝置310為氣固流化床反應(yīng)器，在氣固接觸裝置(無固體情況下)中經(jīng)第三級換熱器(采用盤管換熱器)323進一步加熱后提升到340至360℃。一部分熱媒經(jīng)過中溫集熱裝置341加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦?，中溫?zé)崦竭M入第一級換熱器321內(nèi)與氣體換熱變?yōu)榈蜏責(zé)崦交亓髦林袦丶療嵫b置341中繼續(xù)加熱變?yōu)橹袦責(zé)崦?。另一部分熱媒?jīng)過高溫集熱裝置342加熱變?yōu)楦邷責(zé)崦皆偻ㄟ^補償加熱裝置380進一步加熱，之后高溫?zé)崦较韧ㄟ^第三級換熱器323加熱氣固接觸裝置310中的氣體，而后再流入第二級換熱器322，經(jīng)第二級換熱器322換熱后的低溫?zé)崦椒祷馗邷丶療嵫b置342繼續(xù)加熱為高溫?zé)崦竭M行循環(huán)。從第三級換熱器323流出的熱媒溫度為375至395℃，第三級換熱器323和第二級換熱器322的熱負荷之比為0.32:1。

上述參數(shù)以氣固接觸裝置310內(nèi)無固體為情形說明，下面再以一水合氯化鎂的熱分解反應(yīng)為例對上述實施例的替代實施例(氣固接觸裝置內(nèi)有固體)進行說明，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

在替代的實施例中，集熱系統(tǒng)和補償加熱裝置380的參數(shù)及其輸出熱媒溫度同本發(fā)明第二實施例示出的數(shù)據(jù)，氣體仍采用空氣，第一級換熱器321和第二級換熱器322采用列管式換熱器，新鮮空氣391的溫度為25℃，其經(jīng)第一級換熱器換熱后升高到120至140℃；從氣固接觸裝置310輸出的循環(huán)氣體的溫度為190至205℃(循環(huán)比為0.6)，循環(huán)氣體與經(jīng)第一級換熱器321預(yù)熱的氣體混合后進入第二級換熱器322加熱，經(jīng)第二級換熱322后達到290至305℃。氣固接觸裝置310為氣固流化床反應(yīng)器，加熱后的空氣進入氣固流化床反應(yīng)器并加熱進入氣固接觸裝置310中的一水合氯化鎂(初始溫度為90℃)，使之發(fā)生熱分解反應(yīng)生成堿式氯化鎂。第三級換熱器323位于氣固接觸裝置310中部，可將其中降至260℃的空氣再次提高到290℃，從第三級換熱器323輸出的熱媒溫度為375至390℃，第三級換熱器323和第二級換熱器322的熱負荷之比為0.33:1，此系統(tǒng)每小時可產(chǎn)堿式氯化鎂5kg。

根據(jù)上述氣體加熱系統(tǒng)，采用至少兩個集熱裝置與至少三級換熱器相連的梯級供熱方式，降低了直接使用高溫太陽能集熱裝置的成本，也使得系統(tǒng)的抗熱負荷波動性更好，進而提高熱效率。采取氣體循環(huán)的方法，通過提高氣體通過換熱器和氣固接觸裝置的流量，提高傳熱速率，同時以更低的溫度攜帶相同的熱量，從而降低了對熱源溫度的要求，進一步提高了抗熱負荷波動的能力。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。但術(shù)語諸如第一級與第二級等相關(guān)聯(lián)的實體或操作之間的順序不可以顛倒，例如上述實施例中氣體必須先經(jīng)過第一級換熱器預(yù)熱，再利用第二級換熱器加熱。術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。