CN101749976A

CN101749976A - 一种纺织定型机余热换热装置

Info

Publication number: CN101749976A
Application number: CN200910215962A
Authority: CN
Inventors: 李天德
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: CN101749976B

Abstract

本发明系一种纺织机械定型机的主要工作辅机，一种纺织定型机余热换热装置，包括多根所述翅片式热管(4)竖立排列，上下端与集箱连接管道(9)接通连接形成传热排；多排传热排平行排列，由上部集箱(6)下部集箱(11)接通连接形成矩形传热体，由中间管板(3)分隔矩形传热体，构成上、下两个半传热体。由上、下导流板(18)分别竖直分隔吸热层和放热层，各层面分别形成进气口、进气通道、转弯通道、出气通道和出气口；在上、下集箱间配置工质下降管(5)及加液口(7)和工质排放口(12)。本发明首次提出了翅片式热管(10)竖立配置的方案，其吸热和放热更加充分，效果更好；翅片式热管内介质相态转换更加有利；便于对定型机的热交换装置进行维护维修及介质的更换。

Description

一种纺织定型机余热换热装置

技术领域

本发明系纺织机械定型机的一种辅机装置，具体是涉及利用纺织定型机余热进行空气补充的一种热交换装置。

背景技术

定型机(或称拉幅机)是纺织行业中主要生产加工的机械之一，使用量很大。定型机是纺织印染后对布料进行整理的设备，定型机中需要高温加热，加热方式可以直接在定型机内燃烧煤气或轻柴油，也可以利用循环的热油或蒸汽加热，或者利用电加热。一般热定型烘箱内所需热风温度约为200℃左右，布料在定型机的高温环境中一边被烘干，一边在绷紧的状态下向后输送，定型机的长度达30米以上，宽度通常为3、4米，高度1.8米左右。在热定型过程中定型机中温度较高，产生大量高温蒸气，需要排放，由引风机进行抽取，同时从外界补充入新鲜的空气。一般排出热定型机的热风温度约为170℃左右，如此大量的余热被排入空气。如果加上燃料燃烧损失以及机体散热损失等，热定型机的效率是很低的，损失的热量不仅浪费资源而且造成环境的污染。因此热定型机的余热回收是势在必行的，用于热定型机余热回收的方式是以排出的热风加热新鲜空气再送入热定型机烘箱内。

目前，此类定型机的余热回收装置品种较多，已有多种包括专利技术的方式在实施：如《新型废气处理机热回收装置》，专利号CN2912774；《热定型机废热空气净化热能利用热管换热器》，专利号CN101113877；《定型机与余热回收装置的集中式管道安装连接结构》，专利号CN201077900；《热定型机的废气处理及热能回收装置》，专利号CN101314095；《热定型机废热空气热管气-气换热净化器》，专利号CN101368798等均已在市场上流通。它们各有优点，但是也存在一些问题未能解决：如，①该换热器基本上都使用单管真空导管传热，由于单管真空传热的加工过程，所以只凭经验制作真空传热导管，无法准确的控制每一根热管内的真空度，因此，无法保证每一根真空传热导管的效率，同时真空传热导管由于长时间的运行，介质与真空管子内壁会产生化学变化而使得不凝物质的增加，由于不凝物质的增加而会降低相变的传热效果，终至换热效果会每年递减，而影响正常生产的效率。②由于定型机的生产过程会产生很多的纤维或油脂，经过换热器是沾粘在换热器真空导管或导管的鳍片上，而影响真空传热导管的传热效果，而使得节能效果无法达到设计的预期效果。

目前较广泛使用的纺织定型机余热换热装置是由多根单独的带翅片金属翅片式热管水平横卧，以行、列排列构成一个矩形体换热交换箱体的，由一块垂直的竖直分隔板，将矩形体换热交换器的内部分割成左右各一半，其中一半为进气箱体，一半为出气箱体，在左、右箱体的上、下方各开设进、出气口。当一侧的高温废气从下往上流出时，热气体的热量被吸收入带翅片的金属翅片式热管上，金属翅片式热管是一种很好的吸热、传热介体，通过翅片式热管将一侧的热量传到了另一侧翅片式热管上，当新鲜的冷空气从另一侧的上方经过翅片式热管进入下部的成型机体内，吸收了翅片式热管上的热量，温度升高，较高温度的新鲜空气便进入了成型机的内部，节约了能源，有利提高空气的功效。

但是，如前所述，单根的翅片式热管相互的质量不一致，使用一段时间后，有些传热效果依然很好，但有些因气密泄漏等原因，效果明显下降，由此影响整体传热效果；另外，由于翅片式热管水平横置，管内的绝热介质由液态气化，在管内空间状态不利转相变化，效果较差。再者，翅片式热管表面由于冷热空气的接触、交换，在不长的使用过程中凝结粘连纤维油脂，影响翅片式热管的传热性能。再者，空气和废气在所述换热装置中直进直出，行程较短，吸取的余热和得到的热量均不充分，尚有需要进一步的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种纺织定型机余热换热装置，能够克服现有技术中翅片式热管单管排列配置，质量性能不一致，不便于维修维护，传热效率低的缺陷；能够有利翅片式热管内的液相气相相互转化，提高传热散热效果。

本发明的目的由以下技术方案予以解决：

一种纺织定型机余热换热装置，包括翅片式热管，其特征在于：

多根所述翅片式热管竖立排列，上下端与横向设置的集箱连接管道接通连接，形成矩形传热排；

多排传热排平行排列，上、下部的左右两侧分别由两根纵向设置的上部集箱及下部集箱接通连接各排的集箱连接管道，形成矩形传热体，矩形传热体的外侧为封闭的壳体；

由中间管板分隔矩形传热体，构成上半传热体和下半传热体，上半传热体为放热层，下半传热体为吸热层；

由上、下两块导流板分别竖直分隔吸热层和放热层，各为左、右两半，导流板的一端与一侧壳体相接，相接处的壳体并列开设一个进气口和一个出气口，导流板的另一端与对应一侧的壳体保留一段距离，成为转弯通道，各层面分别形成：进气口、进气通道、转弯通道、出气通道和出气口；

在壳体的外部，由四根垂直的工质下降管与上部集箱和下部集箱的端部接通连接，在上部集箱上装接加液口在下部集箱上装接工质排放口。

采用本技术方案，纺织定型机箱体内的高温废气，通过管路由进气口进入传热体的放热层，高温余热被吸收在翅片式热管上，高温废气通过进气口、进气通道、转弯通道、出气通道和出气口，由出气管路通，经净化处理装置处理后排向大气。高温废气一般是由引风机在定型机外部，通过管路，从废气的出气管路抽吸的。同样，定型机烘箱内被抽出废气，压力不足形成负压，新鲜空气由管路，从本发明热交换装置的吸热层进气口进入，经进气通道和转弯的转弯通道、出气通道和出气口进入定型机内。

如此结构，无论进出的气流均在纺织定型机的吸热层或放热层中转了一个弯，在热交换装置中途径加长，几乎加倍，因此，其吸热和放热的能量、功率更大，效果更好。

所述翅片式热管以竖立排列形式，翅片式热管中的液体介质在管内的下部，在吸放热的过程中气化上升，上升中竖立的管子上部的空腔恰好容纳气体，在温度降低时，又冷凝成液体，经由集箱连接管通向安装在壳体外部连接上下集箱的工质下降管，冷凝、流淌、沉积在翅片式热管的下部，翅片式热管的排列方向使得管内工质相态转换更加有利。

所有翅片式热管全部由集箱连接管道、上部集箱和下部集箱及下降管道连通，可以保证每根管子中的工质形态、质量、压力等指标相同，可以发挥每根管子的最大效应。

本发明的结构便于对定型机的热交换装置进行维护维修，打开上方的加液口，可以对工质进行补充、更换，打开下部的工质排放口可以对翅片式热管、管路进行清洗清洁以及工质的更换。

进一步，所述上层的进、出气口与所述下层的进、出气口分别位于矩形传热体相反的两侧。

再进一步，所述上层的进、出气口为外界的空气进口、空气出口，所述下层的进、出气口为定型机内的废气进口、废气出口。

进一步，所述传热排上排列的翅片式热管数量为7至15根。

进一步，所述矩形传热体中排列的传热排数量为7至17排，且相邻两排中的翅片式热管错位，错位距离为0.2至0.5相邻翅片式热管间距。

进一步，在矩形传热体的管路中装接压力表。

进一步，在两个进气口之前分别设置空气过滤网和废气过滤网。

进一步，所述传热体底部的底板为倾斜状，在最低处设置排污口。

进一步，在所述翅片式热管的间隔中设置压力气吹扫口。

进一步，在所述工质下降管中开设液位观察孔或配置液位计。

进一步，所述中间管板、导流板与壳体的连接处成气密性连接。

采用本技术方案，由集箱连接管道、集箱连接管道并联连接所有的翅片式热管，即使各个翅片式热管的真空度和介质量都各自发生了或大或细微的变化，本发明的技术方案提供的结构可以保证各排、各根翅片式热管“相变段”受热面最低壁面温度没有，或者只有微小的梯度温降。同时，本发明可以随时更换充填翅片式热管内介质，清理残留欲更换排除的余液，大大提高了翅片式热管的换热效果和使用寿命。

本发明定型机余热回收系统被安置于定型机的上部，废气的出口连接到换热器的吸热段进口处，利用定型机的高温废气将吸热段的翅片式热管加热气化到翅片式热管的另一端，由于翅片式热管是等温的，所以放热段的翅片式热管能将由换热器冷风进口处的常温空气加热至120-130℃而后进入定型机的烘箱里，热风经过定型机自身的热交换器供给布匹的烘干，以达到节能减碳的目的。

翅片式热管是一种具有高导传热性能的传热元件，他通过在全封闭的真空壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由翅片式热管组成的本发明换热装置具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。

本发明的翅片式热管工作原理是，在密闭的管内先抽成真空，在此状态下充入适量的工质，在翅片式热管的下端加热，工质吸收热量气化为蒸汽，在微小的压差下，上升到热管的上端，并向外界放出热量凝结为液体。冷凝液在重力的作用下，沿翅片式热管内壁返回受热段，并再次受热气化，如此循环往复，连续不断的将热量由一端传向另一端。由于是相变传热，因此热管内热阻很小。

本发明的有益效果：

①定型机採用发明专利直立式并联换热系统，不同于现有技术的横置式换热器，直立式热管更能加快管内工质的下降速度，工质下降速度越快蒸汽发生量就越多。

②真空热管由于管内工质与钢管内壁发生的化学反应，会形成一定的不凝物质，不凝物质的增加会降低蒸汽的发生量，所以会造成热效率的下降，最终导致热管的运行发生问题。而该发明专利直立式翅片式热管换热器，最大的优点即在于翅片式热管採用所述并联式，上端装有真空阀门、工质加入口，旁边装有工质液位计，下端装有工质出口，可以每年或两年定期更换管内工质。因此更能确保热管换热器的效率。

③由于该热管换热器为直立式，与定型机的废气出口形成90度的角度。因此，废气由定型机顶端出口必需转90度进入该并联式热管换热器，在烟风道与换热装置进口处设有直立式滤网，可以更方便的清理棉絮和油脂。

④由于换热器废气进口处设有废气滤网，可以大部分的阻隔棉絮和油脂，所以发生尾气烟风道自燃的几率大幅降低，可以更加安全的使用定型机。

经调查检索，国内外用于纺织定型机的热交换装置中的翅片式热管均为水平配置，本发明首次提出了竖立配置的方案，随之具备了以下优点：纺织定型机的吸热层或放热层中转了一个弯，在热交换装置中途径的路加长，几乎加倍，因此，其吸热和放热更加充分，能量、功率更大，效果更好；翅片式热管竖立的排列方向使得管内介质相态转换更加有利；所有翅片式热管全部由集箱连接管道、集箱连接管道连通，可以保证每根管子中的介质形态、质量、压力等指标相同，可以发挥每根管子的最大效应。便于对定型机的热交换装置进行维护维修及介质的更换。

附图说明

图1为本发明纺织定型机余热换热装置配置在定型机上的一种实施方式例，剖视主视图；

图2为图1在A-A位置的俯视图；

图3为图1在B-B位置的俯视图；

图4为图1的侧视图；

图5为现有技术纺织定型机采用水平卧置翅片式热管结构的热交换装置立体图。

图中，1是废气过滤网，2是压力气吹扫口，3是中间管板，4是翅片式热管，5是工质下降管，6是上部集箱，7是加液口，8是压力表，9是集箱连接管道，10是液位计，11是下部集箱，12是工质排放口，13是空气过滤网，14是空气进口，15是空气出口，16是废气进口，18是导流板，19是引风机，20壳体，21定型机，22是加热器。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明的结构。

一种纺织定型机余热换热装置，包括翅片式热管4，多根所述翅片式热管4竖立排列，上下端与横向设置的集箱连接管道9接通连接，形成矩形传热排；

多排传热排平行排列，上、下部的左右两侧分别由两根纵向设置的上部集箱6及下部集箱11接通连接各排的集箱连接管道9，形成矩形传热体，矩形传热体的外侧为封闭的壳体20；

由中间管板3分隔矩形传热体，构成上半传热体和下半传热体，上半传热体为放热层，下半传热体为吸热层；

由上、下两块导流板18分别竖直分隔吸热层和放热层，各为左、右两半，导流板18的一端与一侧壳体20相接，相接处的壳体5并列开设一个进气口和一个出气口，导流板18的另一端与对应一侧的壳体20保留一段距离，成为转弯通道，各层面分别形成：进气口、进气通道、转弯通道、出气通道和出气口；

在壳体20的外部，由四根垂直的工质下降管5与上部集箱6和下部集箱11的端部接通连接，在上部集箱6上装接加液口7在下部集箱11上装接工质排放口12。

所述上层的进、出气口与所述下层的进、出气口分别位于矩形传热体相反的两侧。此为常规配置，便于安装，当然根据需要上、下两层进、出气口相互呈直角配置也是可以的。

所述上层的进、出气口为外界的空气进口14、空气出口15，所述下层的进、出气口为定型机21内的废气进口16、废气出口17。由于定型机内排出的废气温度较高，因此一离开定型机，立即进入换热装置，接触翅片式热管4，可以给翅片式热管4更多的热量，热量损失少，热能利用率高。通过对翅片式热管4下部的工质加热，变相、气化、上升，可以更好地传递至上方，为新进入的外界空气提供热量，因此，如此配置余热利用率高。

所述传热排上排列的翅片式热管4数量为7至15根，所述矩形传热体中排列的传热排数量为7至17排，且相邻两排中的翅片式热管4错位，错位距离为0.2至0.5相邻翅片式热管4间距。作为常用定型机使用的热交换装置，以所述数量的翅片式热管4、传热排及错位距离为宜，在换热装置的中间工作部位，温度场分布更加均匀，传递热的效果更好。

在矩形传热体的管路中装接压力表8。便于观察和控制翅片式热管4的工作状态，控制调节相关参数。

在两个进气口之前分别设置空气过滤网13和废气过滤网1。经过对废气和空气的过滤，可以减小气流中的附着物、混和物对翅片式热管10、对换热装置的撞击、破坏、影响和损害，提高传热效率和设备使用寿命。

所述传热体底部的底板为倾斜状，在最低处设置排污口。便于下层空间、翅片式热管4上积聚的杂质、粘液自动顺倾斜底板流淌，集中进行清理，从排污口排出。

在所述翅片式热管4的间隔中设置压力气吹扫口2。便于对翅片式热管4管壁、翅片上的粘连物吹拂、清除，保证翅片式热管4和装置的传热、散热性能，压力气可利用蒸气气源，方便、便宜。

在所述工质下降管5中开设液位观察孔或配置液位计10。便于观察和掌握翅片式热管4中工作介质的工作状态，以便采取对应措施，确保正常和良好的工作状态。

所述中间管板9、导流板6与壳体5的连接处成气密性连接。防止泄漏而影响整体的工作效率。

纺织定型机余热换热装置底部和顶部分别由两个φ108×4的上部集6和下部集箱11，通过数个φ51×3集箱连接管道9横向连接成整体，在φ51×3集箱连接管道9上依次垂直焊接φ25×3的复合翅片翅片式热管4，节距为60mm。上下集箱之间分别由两根φ51×3钢管连接形成工质下降管。在翅片式热管4中部设置中间管板3，形成上下两个独立换热空间，即吸热层和放热层。在上下部换热空间分别纵向设置导流板18，保证气体在各自空间内充分换热。换热器周围用钢板，即壳体20焊接成密闭的换热室，废气进出口同侧，而洁净空气进出口在另一侧。在废气进口处设有活动式空气过滤网1，除去废气中绝大部分纤维和颗粒物。同时在空气进口处设有空气过滤网13，除去环境中纤维和颗粒物。在废气换热室中有序地安装了多个由蒸汽或压缩空气进行吹扫的压力气吹扫口2，定期对翅片热管4进行吹扫、清理。

纺织定型机余热换热装置组装检测合格后，通过真空泵，将设备管内抽真空至工艺真空度，由真空压力表8测量，向管内注入超导介质至工艺液位，可由液位计10或流量测量仪测量监视，关闭真空阀门即可正常使用。

以本发明纺织定型机热交换装置的实施例进行经济效益分析：定型机烘箱的工作温度在200℃左右，单台八个烘箱的定型机废气总排量约为：14000-22000m³/h，排出的废气温度为170℃左右。安装该装置后，补入的热风温度约为130℃，即补入的热风温度与排出废气温差在40℃左右，补风量为5000--8000m³/h。

如：废气温度为170℃，补入热风温度为130℃，补风量按平均值6500m³/h，则余热回收热量为：

Q＝V*Cp*(t 1-t2)＝6500×1.3×(130-30)＝845000KJ/h＝201815Kcal/h

一台八个烘箱的定型机额定消耗热量约为1300000Kcal/h，实际消耗热量约为1000000Kcal/h。若按额定消耗热量计算，约可提高效率16％；若按实际消耗热量计算，约可提高效率20％。

按每天20小时，每年300天计算，可节约燃料：回收热量20.18万Kcal/h；节约煤238(t/a)；节约重油119(t/a)；节约天然气138695(m³/a)其中：煤发热量：5000Kcal/kg，重油发热量10000Kcal/kg，天然气发热量8700Kcal/m³；每吨煤暂按800元计算：节约效益为238t/a×800元/t＝190400元/a。

评价纺织定型机利用余热进行换热装置的水平，主要从余热回收效率、压力损失、防堵塞、清洗等综合指标，通过包括以上的实施例的数据可见，本发明提供的装置在本行业中具有明显的技术先进性。

Claims

1.一种纺织定型机余热换热装置，包括翅片式热管(4)，其特征在于：

多根所述翅片式热管(4)竖立排列，上下端与横向设置的集箱连接管道(9)接通连接，形成矩形传热排；

多排传热排平行排列，上、下部的左右两侧分别由两根纵向设置的上部集箱(6)及下部集箱(11)接通连接各排的集箱连接管道(9)，形成矩形传热体，矩形传热体的外侧为封闭的壳体(20)；

由中间管板(3)分隔矩形传热体，构成上半传热体和下半传热体，上半传热体为放热层，下半传热体为吸热层；

由上、下两块导流板(18)分别竖直分隔吸热层和放热层，各为左、右两半，导流板(18)的一端与一侧壳体(20)相接，相接处的壳体(5)并列开设一个进气口和一个出气口，导流板(18)的另一端与对应一侧的壳体(20)保留一段距离，成为转弯通道，各层面分别形成：进气口、进气通道、转弯通道、出气通道和出气口；

在壳体(20)的外部，由四根垂直的工质下降管(5)与上部集箱(6)和下部集箱(11)的端部接通连接，在上部集箱(6)上装接加液口(7)在下部集箱(11)上装接工质排放口(12)。

2.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述上层的进、出气口与所述下层的进、出气口分别位于矩形传热体相反的两侧。

3.根据权利要求2所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述上层的进、出气口为外界的空气进口(14)、空气出口(15)，所述下层的进、出气口为定型机(21)内的废气进口(16)、废气出口(17)。

4.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述传热排上排列的翅片式热管(4)数量为7至15根。

5.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述矩形传热体中排列的传热排数量为7至17排，且相邻两排中的翅片式热管(4)错位，错位距离为0.2至0.5相邻翅片式热管(4)间距。

6.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于在矩形传热体的管路中装接压力表(8)。

7.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于在两个进气口之前分别设置空气过滤网(13)和废气过滤网(1)。

8.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述传热体底部的底板为倾斜状，在最低处设置排污口。

9.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于在所述翅片式热管(4)的间隔中设置压力气吹扫口(2)。

10.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于在所述工质下降管(5)中开设液位观察孔或配置液位计(10)。

11.根据权利要求1所述纺织定型机余热换热装置，其特征在于所述中间管板(9)、导流板(6)与壳体(5)的连接处成气密性连接。