CN201680745U - 水平组合相变换热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平组合相变换热器，旨在提供一种不易发生酸露腐蚀、占用空间小、换热效率高的水平组合相变换热器。本实用新型包括排列组合为若干层和若干列的换热单元，换热单元两端分别设有吸热介质输入装置及吸热介质输出装置，换热单元包括换热内管(12)及套在换热内管(12)外部并且两端密封的换热外管(11)，换热外管(11)上下部分别设有上连通管(15)和下连通管(16)，首层所述换热单元的换热外管(11)的上连通管(15)连接有上连通水平管(151)，底层换热单元的换热外管(11)的下连通管(16)连接有下连通水平管(161)，换热内管(12)两端分别与吸热介质输入装置及吸热介质输出装置连接。本实用新型应用于换热器领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热回收设备，具体涉及一种水平组合相变换热器。
背景技术
从所周知，燃烧锅炉在工业的应用非常广泛，锅炉燃烧所产生的部分热量会烟气排出，从而造成能量的流失，为避免能量白白流失，市场上相继出现了安装在锅炉尾部的换热装置(或称热回收装置)，目前常见的换热装置有空预器、低压省煤器等用于回收锅炉燃烧时随烟气流失的热量，但现有的常规换热装置在使用中常因金属壁面温度低于烟气酸露点从而经常发生酸露腐蚀，导致设备受损，使用寿命短，为了避免此类现象发生，人们常常以提高排烟温度损失大量热能为代价，换取设备安全。尽管如此，在锅炉负荷变化、气候变化、燃料硫份变化等等情况下，仍然存在酸露腐蚀的危险，并且能量回收能力较低；此外，现有的热回收装置由于体积较为庞大，因此占用空间较大、安装不够灵活。
如何减少热能损失提高锅炉热效率，同时避免酸露腐蚀，是目前大家关注的锅炉节能减排焦点问题。综上所述，现有的相变换热器存在易发生酸露腐蚀、体积庞大、换热效率较低的技术缺陷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不易发生酸露腐蚀、占用空间小、换热效率高的水平组合换热器。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括若干排列组合的换热单元，所述换热单元分设为若干层和若干列，所述换热单元两端分别设有吸热介质输入装置及吸热介质输出装置，所述换热单元包括换热外管、换热内管，所述换热外管套在所述换热内管外部，所述换热外管两端密封，使所述换热内管与换热外管之间形成密闭空腔，即为工质空腔，所述换热外管上下部分别设有上连通管和下连通管，上层所述换热单元的换热外管与下层所述换热单元的换热外管之间通过上连通管及下连通管接通，所述换热外管下部的所述下连通管通入所述换热外管内部，使所述下连通管在所述换热外管内部凸起一定高度，以此确定所述换热外管内部的液面高度，首层所述换热单元的换热外管上部的上连通管连接有上连通水平管，底层换热单元的换热外管下部的下连通管连接有下连通水平管，所述换热内管的两端分别与所述吸热介质输入装置及所述吸热介质输出装置连接。
所述吸热介质输入装置包括进水总管，所述进水总管分设有若干进水配水管，所述吸热介质输出装置包括出水总管，所述出水总管分设有若干出水配水管，所述换热单元的换热内管两端分别与所述进水配水管、出水配水管相连通。所述水平组合相变换热器还包括自控装置，所述进水总管上设置有调节阀门，所述调节阀门用于调节所述进水总管的进水量，所述换热外管上设有温度探测装置，所述温度探测装置用于探测所述换热外管上的温度，所述调节阀门及所述温度探测装置所述自控装置电连接。
所述吸热介质输入装置包括进风风门、进气管板、风管，所述进气管板设置有若干进气孔，所述进风风门通过所述风管与所述进气孔相通，所述吸热介质输出装置包括出风管、出气管板，所述出气管板设置有若干出气孔，所述出风管与所述出气孔相通，所述换热单元的换热内管两端分别与所述进气孔、出气孔相连通。所述水平组合相变换热器还包括自控装置，所述换热外管上设有温度探测装置，用于探测所述换热外管的温度，可通过所述进风风门调节进风量的大小，所述进风风门及所述温度探测装置与所述自控装置电连接。
所述换热外管外表面设有外管翅片，所述换热内管外表面设有内管翅片，所述外管翅片及内管翅片用于增大热交换面积，以提高热交换效率。
所述换热外管、换热内管为圆管或椭圆管。
所述上连通水平管端部设有工质注液阀、排气阀。所述下连通水平管端部设置有溢流排水阀。
同一列的所述换热单元中，最上层所述换热单元的换热外管连接的上连通管上设有上开关阀，最下层换热单元的换热外管连接的下连通管设有下开关阀，可以对所述换热单元分列控制。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用若干排列组合的换热单元进行锅炉热回收，所述换热单元分设为若干层和若干列，对锅炉烟气夹带的热量层层交换回收，因而可充分、高效地对锅炉烟气的热量回收利用，热量回收的过程中，所述换热单元的温度较均衡，所述换热单元的壁面温度高于烟气酸露点从而避免发生酸露腐蚀，有效提高换热器的使用寿命；本实用新型的结构紧凑合理，安装应用时，所占空间较小，方便安装和维护，且不受安装位置限制，可在垂直烟道或水平烟道安装，占地面积小；加热吸热行程短，高效相变换热，可以有效地解决热回收和酸腐蚀的问题。
本实用新型可以在不停炉的情况下，可通过所述上连通水平管迅速排出相变过程中因杂质所产生的不凝气体，不凝气体排出后则使换热单元的相变换热功能迅速再生；本实用新型中，上层所述换热单元的换热外管与下层所述换热单元的换热外管之间通过所述上连通管及下连通管接通，因此，在下层的换热单元内的热量可向上层的换热单元流通，使各层换热单元壁面温度均匀一致，可从容应对酸露腐蚀。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的主视图；
图2是本实用新型实施例一的侧视图；
图3是本实用新型实施例一的俯视图；
图4是本实用新型实施例二的主视图；
图5是本实用新型实施例二的侧视图；
图6是本实用新型实施例二的俯视图；
图7是本实用新型所述换热单元的结构剖视图；
图8是本实用新型图7的A-A剖视图。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，本实用新型包括若干排列组合的换热单元，所述换热单元分设为若干层和若干列，所述换热单元可在垂直方向交错排列，所述换热单元两端分别设有吸热介质输入装置及吸热介质输出装置，所述换热单元包括换热外管11、换热内管12，所述换热外管11、换热内管12为圆管或椭圆管，所述换热外管11套在换热内管12外部，所述换热外管11两端密封，使所述换热内管12与所述换热外管11之间形成密闭空腔，即为工质空腔，本实施例采用水作为换热工质，所述换热外管11外表面设有外管翅片13，所述换热内管12外表面设有内管翅片14，利用所述外管翅片13及内管翅片14增大热交换面积，以提高热交换效率；所述换热外管11上下部分别设有上连通管15和下连通管16，上层所述换热单元的换热外管11与下层所述换热单元的换热外管11之间通过所述上连通管15及下连通管16接通，所述换热外管11下部的所述下连通管16通入所述换热外管11内部，使所述下连通管16在所述换热外管11内部凸起一定高度，以此确定所述换热外管11内部的液面高度；首层换热单元的换热外管11上部的上连通管15连接有上连通水平管151，通过所述上连通水平管151及上连通管15向所述换热外管11内注入一定量的工质，因所述下连通管16通入到所述换热外管11内部一定高度，空腔内的工质高过所述下连通管16的顶部时，产生溢流并流入下层的所述换热单元的换热外管11内，所述上连通水平管151端部设有工质注液阀152、排气阀153、真空压力表，底层换热单元1的换热外管11下部的下连通管16连接有下连通水平管161，所述下连通水平管161端部设置有溢流排水阀162，当底层的所述换热单元的换热外管11内的工质高度超过下连通管16在所述换热外管11内的高度时产生溢流，并流入所述下连通水平管161，再由所述溢流排水阀162排出，所述换热内管12的两端分别与所述吸热介质输入装置及所述吸热介质输出装置连接。
进行换热、吸热的介质可以是液体，也可以是气体，本实施例中的吸热介质采用液体(水)，所述吸热介质输入装置包括进水总管2，所述进水总管2分设有若干进水配水管21，所述吸热介质输出装置包括出水总管3，所述出水总管3分设有若干出水配水管31，所述换热单元的换热内管12两端分别与所述进水配水管21、出水配水管31相连通。
本实施例还包括自控装置6，所述进水总管2上设置有调节阀门22，所述调节阀门22用于调节所述进水总管2的进水量，所述换热外管11上设有温度探测装置17，所述温度探测装置17可采用热电偶或温度传感器等，所述温度探测装置17用于探测所述换热外管11上的温度，所述调节阀门22及所述温度探测装置17与所述自控装置6电连接，所述自控装置6接收所述温度探测装置17探测到的所述换热外管11的温度数据，所述自控装置6再根据所述换热外管11的温度数据同步控制所述调节阀门22的开启程度，实现控制进水量，当换热外管11的温度高时，则加大进水量，当换热外管11的温度低时，则减小进水量。
本实施例中，同一列的所述换热单元中，最上层所述换热单元的换热外管11连接的上连通管15上设有上开关阀154，最下层换热单元的换热外管11连接的下连通管16设有下开关阀163，可以对所述换热单元分列控制，当某一列的其中一个换热单元损坏时，则可关闭所在列的所述上开关阀154和下开关阀163，停止该列换热单元的工作，而不影响其他各列所述换热单元的正常工作。
本实用新型的工作过程如下：
1.工质注入：打开溢流排水阀162和工质注液阀152，关闭排气阀153，工质顺着上连通水平管151进入每一列最高一层换热单元的换热外管11的上连通管15，向换热单元内注入工质，当注入的工质液位高过下连通管16顶部时，产生溢流并通过下连通管16流入下层换热单元的上连通管15，以此类推直至将最下一层所述换热单元注入工质溢流，并从溢流排水阀162排出时，这时关闭工质注液阀152，当溢流排水阀162不再排出工质时关闭溢流排水阀162，工质注入完毕。
2.排出不凝气体：控制工质空腔真空度，通入高温烟气加热换热单元，各换热单元工质空腔内的工质升温，相变汽化，汽化工质通过连通竖管上升至所述上连通水平管151，所述上连通水平管内151压力不断上升，达到一定值时，开启排气阀153排气，当有汽化工质排出时不凝气体即打排放完毕，再关闭所述排气阀153，开启进水的调节阀门22进水，汽化工质在所述换热内管12外壁冷凝，压力得到下降维持一定真空度。当运行一段时间汽化工质内不凝气体过多时，再开启排气阀153排出，排除后关闭。
3.正常运行及自动控制：调节阀门22开启后进水，所述换热外管11内的工质连续汽化冷凝，完成烟气与水的气水热交换，当烟气热负荷变动时，所述换热外管11壁温也随着变化，所述换热外管11上设置的温度探测装置17采集换热外管11壁面温度电信号，传送至所述自控装置6，通过所述自控装置6相应控制所述调节阀门22的开启度，调整进水流量，以控制换热量进而控制整体水平组合相变换热器的壁面温度，使得所述换热外管11壁温控制在设定的避免腐蚀的高于烟气酸露点的温度值，同时最大程度回收烟气余热。
实施例二：
如图2所示，本实施例中，采用气体作为吸热介质，所述吸热介质输入装置包括进风风门4、进气管板41、风管43，所述进气管板41设置有若干进气孔42，所述进风风门4通过所述风管43与所述进气孔42相通，所述吸热介质输出装置包括出风管5、出气管板51，所述出气管板51设置有若干出气孔52，所述出风管5与所述出气孔52相通，所述换热单元的换热内管12两端分别与所述进气孔42、出气孔52相连通。本实施例还包括自控装置6，所述换热外管11上设有温度探测装置17，可通过所述进风风门4调节进风量的大小，所述进风风门4及所述温度探测装置17与所述自控装置6电连接。
本实施例的其他特征及实施原理与实施例一一致。
本实用新型可广泛应用于热回收设备领域。
Claims (10)
1.一种水平组合相变换热器，其特征在于：它包括若干排列组合的换热单元，所述换热单元分设为若干层和若干列，所述换热单元两端分别设有吸热介质输入装置及吸热介质输出装置，所述换热单元包括换热外管(11)、换热内管(12)，所述换热外管(11)套在所述换热内管(12)外部，并且两端密封，所述换热外管(11)上下部分别设有上连通管(15)和下连通管(16)，上层所述换热单元的换热外管(11)与下层所述换热单元的换热外管(11)之间通过所述上连通管(15)及下连通管(16)接通，所述换热外管(11)下部的所述下连通管(16)通入所述换热外管(11)内部，首层所述换热单元的换热外管(11)上部的上连通管(15)连接有上连通水平管(151)，底层所述换热单元的换热外管(11)下部的下连通管(16)连接有下连通水平管(161)，所述换热内管(12)的两端分别与所述吸热介质输入装置及所述吸热介质输出装置连接。
2.根据权利要求1所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述吸热介质输入装置包括进水总管(2)，所述进水总管(2)分设有若干进水配水管(21)，所述吸热介质输出装置包括出水总管(3)，所述出水总管(3)分设有若干出水配水管(31)，所述换热单元的换热内管(12)两端分别与所述进水配水管(21)、出水配水管(31)相连通。
3.根据权利要求2所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述水平组合相变换热器还包括自控装置(6)，所述进水总管(2)上设置有调节阀门(22)，所述换热外管(11)上设有温度探测装置(17)，所述调节阀门(22)及所述温度探测装置(17)与所述自控装置(6)电连接。
4.根据权利要求1所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述吸热介质输入装置包括进风风门(4)、进气管板(41)、风管(43)，所述进气管板(41)设置有若干进气孔(42)，所述进风风门(4)通过所述风管(43)与所述进气孔(42)相通，所述吸热介质输出装置包括出风管(5)、出气管板(51)，所述出气管板(51)设置有若干出气孔(52)，所述出风管(5)与所述出气孔(52)相通，所述换热单元的换热内管(12)两端分别与所述进气孔(42)、出气孔(52)相连通。
5.根据权利要求4所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述水平组合相变换热器还包括自控装置(6)，所述换热外管(11)上设有温度探测装置(17)，所述进风风门(4)及所述温度探测装置(17)与所述自控装置(6)电连接。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述换热外管(11)外表面设有外管翅片(13)，所述换热内管(12)外表面设有内管翅片(14)。
7.根据权利要求2或3或4或5所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述换热外管(11)、换热内管(12)为圆管或椭圆管。
8.根据权利要求2或3或4或5所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述上连通水平管(151)端部设有工质注液阀(152)、排气阀(153)。
9.根据权利要求2或3或4或5所述的水平组合相变换热器，其特征在于：所述下连通水平管(161)端部设置有溢流排水阀(162)。
10.根据权利要求2或3或4或5所述的水平组合相变换热器，其特征在于：同一列的所述换热单元中，最上层所述换热单元的换热外管(11)连接的上连通管(15)上设有上开关阀(154)，最下层所述换热单元的换热外管(11)连接的下连通管(16)设有下开关阀(163)。
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