CN102384675B

CN102384675B - 可拆卸式余热回收高效换热器

Info

Publication number: CN102384675B
Application number: CN 201110226948
Authority: CN
Inventors: 郭宏新; 刘丰; 马明; 田朝阳; 王红丽; 李晖; 陈卫卫; 董海涛
Original assignee: Jiangsu Sunpower Technology Co Ltd
Current assignee: JIANGSU SUNPOWER PRESSURE VESSEL AND EQUIPMENT MANUFACTURING CO., LTD.
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102384675A

Abstract

一种可拆卸式余热回收高效换热器，它包括壳体（6），壳体（6）的两连接有锥形流体进口（11）和锥形流体出口（15），其特征是所述的锥形流体进口（11）中安装有流体均布器（12），在管束上下和前后可设置折流板；在位于锥形流体进口（11）和锥形流体出口（15）之间的壳体中至少安装有两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元（16）；所述的换热单元（16）至少有两个也能拆卸的、串接相连的U形换热管束组件（17）组成。本发明具有体积小，便于拆卸，日常维护、检修方便的优点。

Description

可拆卸式余热回收高效换热器

技术领域

本发明涉及一种能量回收装置，尤其是一种用于冷热介质压差和温差较大场合的、能将多个换热器组合使用的余热回收装置，具体地说是一种可拆卸式余热回收高效换热器。

背景技术

目前，在生产生活等许多领域，每天都在消耗大量能量。为使热能得到有效利用，减少传递过程中热损失，提高设备热效率，要尽可能使换热器传热过程增强，效率提高；以达到减少设备占用空间、减少设备制造的金属消耗量、或节约燃料、多产蒸汽、或使流体迅速升温、冷却、或实现低值余热的充分回收等目的。增强传热措施主要有两条，即加大传热温差和减少传热热阻。受工艺、环境、材料等因素的限制，工业设备中的传热温度一般是不能随意改变的。加大传热温差还会增大不可逆损失，所以通过增加传热温差来增强传热在很多场合是不采用的。传热热阻由多个串联环节组成，减小热阻最大环节的传热热阻，对改善传热系数效果最显著。

换热器金属材料导热系数大，厚度小，热阻较低。此外提高流速、增强扰动可以降低传热热阻。但流速大则机械能损失也大，所以增强流体扰动、减薄及破坏层流底层，成了人们长期坚持不懈的主攻方向，如波纹管、槽道管、缠绕管、螺纹管、翅片管等，极大地减薄及破坏了层流底层，传热系数比较高。

换热器在国民经济特别是在石油、化工领域的使用量巨大。但现有的换热器均为单台设置，占用场地面积大，更换不便，为此急需开发一种换热器，以解决负荷大小可调，换热管高效换热，并且管束可任意组合和更换的问题，最大限度地减少资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有的余热回收装置热效率不高、不能更换和占地面积大的问题，设计一种可拆卸式余热回收高效换热器。

本发明的技术方案是：

一种可拆卸式余热回收高效换热器，它包括壳体6，壳体6的一端设有锥形流体进口11，它的另一端设有锥形流体出口15，其特征是所述的锥形流体进口11中安装有流体均布器12，在位于锥形流体进口11和锥形流体出口15之间的壳体中至少安装有两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元16，串接或并接安装的换热单元16的介质入口端连接有介质接管4，串接或并接安装的换热单元16的介质出口端连接有出口接管1；所述的换热单元16至少有两个也能拆卸的、串接相连的U形换热管束组件17组成，所述的U形换热管束组件17主要由U形管束10、封头1和连接管箱5组成，每个封头1上均介质进口和介质出口，U形换热管束组件17中的第一个封头1上的介质进口与介质接管4或相邻的换热单元16中的最后一个封头1的介质出口端相连，U形换热管束组件17中的最后一个封头1上的介质进口与出口接管1或相邻的换热单元16中的第一个封头1的介质出口端相连，相邻封头1之间通过分别连接对应的介质出口及介质入口的连接管3相连。

所述的U形管束10为特高翅片管束，其翅片的高度为管径的1-6倍。

所述的壳体6和U形换热管束组件17的形状均为正方形、圆形、长圆形、长方形或半长圆形。

所述的流体均布器12的结构形式为锥形折流板、多个圆环组成锥形、格栅形或弓形。

所述的两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元16之间的一组换热单元可用折流板替代；管束10上下之间可设折流板。

本发明的有益效果：

本发明可用于冷热介质压差和温差较大的场合，既能利用低压废气热流体（如烟气）加热管内中高压冷流体（如水、空气）来回收余热达到节能目的，也能利用管内高压热流体（如蒸汽）来加热壳体中流过的低压冷流体（如空气）达到工艺要求的目的。

本发明相当于将多个换热器变成一台换热器，同时采用可可拆卸的方式连接，便于对换热器进行更换，这样不仅节约资源而且降低生产成本。它既以解决了负荷大小可调的问题，而且换热管高效换热，管束可任意组合和更换，最大限度地减少了资源浪费。

本发明通过在壳体入口或出口设置旋流或分流均布器，大大地提高了换热效率，使每个管束的热负荷均匀，有利于延长操作弹性和寿命。

当壳体内管束为一排时或二排时，在一排管束上下连接中间（管束10上下之间）设置挡流板或在二排管束中间（管束16前后之间一排管束去掉换成长挡流板）设置长挡流板，大幅度提高换热器的效率。

本发明的管束换热管外表面为特高翅片，翅片高度为管径的数倍（为0.5-6倍），通常翅片高度为管径的0.5倍以下，翅片是采用高频焊接或钎焊或压制或镶嵌结构，齿片材料可与管子材料一致，也可不一致。

本发明的管束绷带灵活，可单排，多排布置，达到有效利用余热、节能降耗的目的。它不仅提高了传热效率，而且安全可靠，流程各部位相互独立分散布置。

本发明具有体积小，便于拆卸，日常维护、检修方便的优点，可提高热负荷45%，每年可回收的热量折合蒸汽的价值几千万元。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的一个换热单元的结构示意图。

图3是本发明的流体均布器的结构示意图之一。

图4是图3的俯视结构示意图。

图5是本发明的流体均布器的结构示意图之二。

图6是图5的俯视结构示意图。

图7是本发明的流体均布器的结构示意图之三。

图8是图7的俯视结构示意图。

图9是本发明的流体均布器的结构示意图之四。

图10是图9的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-10所示。

一种可拆卸式余热回收高效换热器，它包括壳体6，壳体6的一端设有锥形流体进口11，它的另一端设有锥形流体出口15，如图1所示，壳体6的上部设有供清洁和进行更换操作的接口（人孔）7，下部设有供清洁和进行更换操作的接口（人孔）14，壳体6整体支承安装在支座13上，如图2所示，所述的锥形流体进口11中安装有流体均布器12，具体结构可采用图3-10所示的任一结构，流体均布器12为固定在壳体6或进口管壁上的板，可采用长板，也可采用短板，或锥形折流板、多个圆环组成锥形、格栅形或弓形。

在位于锥形流体进口11和锥形流体出口15之间的壳体中至少安装有两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元16，串接或并接安装的换热单元16的介质入口端连接有介质接管4，串接或并接安装的换热单元16的介质出口端连接有出口接管1，如图1所示，图1中共有三组并接的换热单元，串接结构可根据本发明的要求自行设计。所述的换热单元16至少有两个也能拆卸的、串接相连的U形换热管束组件17组成（如图2所示，图2为一个由三个U形管束组件串接而成的换热单元），串接或并接的换热单元16之间的一组换热单元可用折流板替代，管束10上下之间可设折流板。所述的U形换热管束组件17主要由U形管束10、封头1和连接管箱5组成，每个U形换热管束组件17均安装在相应的支架9上，U形管束10通过支撑板支撑，U形管束10最好采用特高翅片管束，其翅片的高度为管径的1-6倍，每个封头1上均介质进口和介质出口，U形换热管束组件17中的第一个封头1上的介质进口与介质接管4或相邻的换热单元16中的最后一个封头1的介质出口端相连，U形换热管束组件17中的最后一个封头1上的介质进口与出口接管1或相邻的换热单元16中的第一个封头1的介质出口端相连，相邻封头1之间通过分别连接对应的介质出口及介质入口的连接管3相连。

此外，具体实施时，壳体6和U形换热管束组件17的形状可设计成同为正方形、圆形、长圆形、长方形或半长圆形。

本发明可利用壳体中流过的低压废气热流体（如烟气）加热管内中高压冷流体（如水、空气），回收余热达到节能目的，也可利用管内高压热流体（如蒸汽）加热壳体低压冷流体（如空气）达到工艺要求。本发明的换热单元可按要求任意调整和组合。可换热单元可并联或串联热流体或冷流体，即一台为同一种流体，多台为同一种流体或不同种流体，在同一壳体内加热冷流体，热流体或冷流体的种类和负荷均可按任意要求调整和组合。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种可拆卸式余热回收高效换热器，它包括壳体（6），壳体（6）的一端设有锥形流体进口（11），它的另一端设有锥形流体出口（15），其特征是所述的锥形流体进口（11）中安装有流体均布器（12），在位于锥形流体进口（11）和锥形流体出口（15）之间的壳体中安装有至少两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元（16），串接或并接安装的换热单元（16）的介质入口端连接有介质接管（4），串接或并接安装的换热单元（16）的介质出口端连接有出口接管（1）；所述至少两组换热单元（16）的每一组由至少两个能拆卸的、串接相连的U形换热管束组件（17）组成，所述的U形换热管束组件（17）主要由U形管束（10）、封头（1）和连接管箱（5）组成，每个封头（1）上均有介质进口和介质出口，一组换热单元（16）中的第一个U形换热管束组件（17）的封头（1）上的介质进口与介质接管（4）或相邻一组换热单元（16）中的最后一个U形换热管束组件（17）的封头（1）的介质出口相连，一组换热单元（16）中的最后一个U形换热管束组件（17）的封头（1）上的介质出口与出口接管（1）或相邻一组换热单元（16）中的第一个U形换热管束组件（17）的封头（1）上的介质入口相连，相邻封头（1）之间通过分别连接对应的介质出口及介质入口的连接管（3）相连。

2.根据权利要求1所述的可拆卸式余热回收高效换热器，其特征是所述的U形管束（10）为特高翅片管束，其翅片的高度为管径的0.5-6倍。

3.根据权利要求1所述的可拆卸式余热回收高效换热器，其特征是所述的壳体（6）和U形换热管束组件（17）的截面形状均为正方形、圆形、长圆形、长方形或半长圆形。

4.根据权利要求1所述的可拆卸式余热回收高效换热器，其特征是流体均布器（12）的结构形式为由多个圆环组成的锥形结构。

5.根据权利要求1所述的可拆卸式余热回收高效换热器，其特征是两组可分别拆卸的、串接或并接的换热单元（16）之间的一组换热单元用折流板替代；所述U形管束（10）上下之间设有折流板。