CN101922868B - 高温换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温换热器,属于热交换设施技术领域。该换热器具有罐状壳体,壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔,上部具有位于壳体内的冠状回流腔;高温腔开有高温介质进口,出气腔开有高温介质出口;高温腔内壁衬有隔热层,顶部通过第一组列管与回流腔连通;回流腔通过第二组列管与出气腔连通;壳体中部具有形成夹仓的外围层;外围层开有冷气进口,夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通;上腔室开有热空气出口。本发明的换热器将夹仓和列管结构有机结合,结构合理,可以耐受温度高达1200℃的换热介质,并且换热充分。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器,尤其是一种高温换热器,属于热交换设施技术领域。
背景技术
夹仓式和列管式换热器的是许多行业常用的热交换设施。申请号为CN02222477.7的中国专利申请公开了一种燃气热水器,主要由燃烧器、热交换器、热水夹仓、控制器、进出气道和壳体构成。其特征是:造型为圆柱体,由上下两端机托将壳体扣住固定,连接成封闭的整体,内面包容一个下部留有热水出口的圆筒形热水夹仓,上端与废气呼出管相通,下端与新鲜空气导入管相通,炉膛内安装燃烧器和热交换器,热交换器的换热管呈螺旋形盘旋上升,上部缠绕在叶轮状换热片外围的卡槽内。其中的换热器即为夹仓式。而申请号为200910182125.X的中国发明专利公开了一种组合式换热管列管换热器,包括第一网板、罐体、折流板、第二网板和换热管,其特征在于:所述列管换热器还包括密封板和密封环,换热管另一端密封焊接有管套,密封板上开设有与第二网板上的管孔相对应的密封孔,密封环一端装配在管套内,另一端装配在密封孔内;密封环外壁设有两道环形密封槽,密封槽内装有O型圈,分别将密封环外壁与管套及密封孔的内壁密封;所述密封板通过紧固连接的第二网板和第二封头压紧固定。
夹仓式换热器的基本结构简单,制造容易,检修方便,内容积大,介质流向单一,但同功率耗材比大。列管式换热器是目前较常用的换热器,结构紧凑,介质流向多样化。同功率换热耗材省,但制造复杂,检修不便。据申请人了解,由于受自身结构限制,难以采取必要的降温结构(尤其是列管式),而一般钢材在1000℃左右已接近自身熔点,因此当换热介质温度达1000℃左右时,这两种换热器都难以承受,无法连续工作。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述现有技术存在的缺点,通过结构改进,提出一种可以承受高温介质并且热交换充分的高温换热器,从而满足高温介质的换热需求。
为了达到以上目的,本发明的高温换热器具有罐状壳体,所述壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔,所述壳体上部具有位于壳体内的冠状回流腔;所述高温腔开有高温介质进口,出气腔开有高温介质出口;所述高温腔内壁衬有隔热层,顶部通过第一组列管与所述回流腔连通;所述回流腔通过第二组列管与所述出气腔连通;所述壳体中部具有形成夹仓的外围层;所述外围层开有冷气进口,所述夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通;所述上腔室开有热空气出口。
本发明将夹仓和列管有机结合,形成二级换热结构。在下的部分为夹仓式换热,利用夹仓式换热器内容积大的特点,尽量做大夹仓内高温腔的内容积,便于在高温腔内设隔热层,降低了高温腔内耐热钢所受的高温辐射,解决了耐热问题。当高温介质进入高温腔时,利用高温腔较大容积特点,使流速减慢,让高温充分经过隔热层传输给高温腔壁。低温冷空气从进口进入外围层内,在带走热量的同时,降低换热器壳体的受热量。在上的部分为列管构成的主换热器,列管束的外壳组成换热器的壳程,经过第一级热交换的空气从在下的夹仓输出后,与管束进一步热交换,使冷空气最大程度带走管束上的热能,并控制管束受热温度,确保换热器的安全使用。在此过程中,高温介质从管束下部进入,上升至回流腔,进行一次自流混合后,进入二次管程回流,因此换热十分充分。
本发明进一步的完善是,所述高温腔具有由高温介质进口至第一组列管下端的倾斜导流板,从而可以将进入高温腔的高温介质有效引导到列管。
本发明更进一步的完善是,所述壳体下部为与所述出气腔连通锥形积灰斗。这样,可以使高温介质中所含杂质在热交换输出之前沉积。
本发明再进一步的完善是,所述高温介质进口与高温腔内侧铺设耐火砖,从而避免高温气体直接与换热器钢体接触。
实验证明,本发明的换热器将夹仓和列管结构有机结合,结构合理,可以耐受温度高达1200℃的换热介质,并且换热充分。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图1列管处的截面图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的高温换热器如图1至图4所示,罐状壳体1的外壳中部由隔板2分隔成高温腔3和出气腔4,上部具有位于壳体内的冠状回流腔5。高温腔3开有高温介质进口6,出气腔4开有高温介质出口7。高温腔3和高温介质进口6内壁衬有作为隔热层的耐火砖,从而避免高温气体直接与换热器钢体接触。顶部通过第一组垂直列管8与回流腔5连通。高温腔3具有由高温介质进口6至第一组列管8下端的倾斜导流板11。回流腔5通过第二组列管9与出气腔4连通。壳体中部具有形成夹仓13的外围层10。外围层10开有穿过倾斜导流板11底部的冷气进口12,高温介质进口6和其出口7均穿过夹仓13,这样不仅可以抑制导流板以及高温介质进、出口管壁的温度,而且有利于换热。夹仓13上部通过邻近列管根部的径向通道与上部壳体和冠状回流腔5之间形成的上腔室14相通,一级热交换后的冷空气从下部夹仓输出后,在管束根部横切输入进行热交换。上腔室背离冷气进口12的一侧开有热空气出口15。壳体下部为与出气腔4连通的锥形积灰斗16。这样,可以使高温介质中所含杂质在热交换输出之前沉积。
本实施例采取以下提高耐高温性能的措施:
1、在增大的换热器进气和高温腔内侧铺耐火砖,避免高温气体直接与换热器钢体接触。
2、采用二级换热有机结合的结构,下部为夹仓式换热器,低温冷空气从换热器进口管周围及高温腔底部强行输入,带走热量,降低换热器本体的受热量。上部为主换热器,由竖立着的钢管组成换热管程。管束外壳组成换热器的壳程,空气从下部夹仓输出后,在管束根部横切输入后和管束进行热交换,使冷空气最大程度带走管束上的热能,保持管束受热温度低于1150℃,确保换热器的安全使用。
3、作为换热介质的合成气体从列管管束下部进入上升至顶部出管口,在顶腔内进行一次自流混合后,进入二次管程回流出管程。由于管内合成气体流向垂直于水平面,且从管口流出的合成气体垂直向下,流速较快,使夹带在合成气体中的较大颗粒的夹尘,随运动惯性直冲于换热器下部在灰斗中,使换热器具有重力除尘效果,合成气体则从旁侧的管道输出。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种高温换热器,具有罐状壳体,其特征在于:所述壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔,所述壳体上部具有位于壳体内的冠状回流腔;所述高温腔开有高温介质进口,出气腔开有高温介质出口;所述高温腔内壁衬有隔热层,顶部通过第一组列管与所述回流腔连通;所述回流腔通过第二组列管与所述出气腔连通;所述壳体中部具有形成夹仓的外围层;所述外围层开有冷气进口,所述夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通;所述上腔室开有热空气出口。
2.根据权利要求1所述的高温换热器,其特征在于:所述高温腔具有由高温介质进口至第一组列管下端的倾斜导流板。
3.根据权利要求2所述的高温换热器,其特征在于:所述壳体下部为与所述出气腔连通锥形积灰斗。
4.根据权利要求3所述的高温换热器,其特征在于:所述高温介质进口与高温腔内侧铺设耐火砖。
5.根据权利要求2至4任一所述的高温换热器,其特征在于:所述冷气进口穿过倾斜导流板底部。
6.根据权利要求5所述的高温换热器,其特征在于:所述高温介质进口和高温介质出口均穿过夹仓。
7.根据权利要求6所述的高温换热器,其特征在于:所述夹仓上部通过邻近列管根部的径向通道与所述上腔室相通。
8.根据权利要求7所述的高温换热器,其特征在于:所述上腔室背离冷气进口的一侧开有所述热空气出口。
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