CN102564174A

CN102564174A - 换热器和换热系统

Info

Publication number: CN102564174A
Application number: CN2012100319732A
Authority: CN
Inventors: 项立生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种换热器和换热系统，属于热交换领域，为解决现有技术中换热器的热交换效率过低以及容易堵塞的问题而设计。一种换热器，包括：空气室；至少一个空气管，所述空气管连通所述空气室的内部；流场调节件，所述流场调节件可拆卸的设置于所述空气管内；气口，所述气口设置于所述空气室侧壁且连通所述空气室内部；至少两个烟气管，所述烟气管设置于所述空气室内部，连通所述空气室两侧且靠近所述空气管外壁；套管，所述套管包裹所述空气管和位于所述空气管同侧的所述烟气管管口，在所述套管内壁和所述空气管之间形成烟气通路，所述烟气通路与所述烟气管管口相对应；其中，所述空气管和所述流场调节件呈螺旋状。

Description

换热器和换热系统

技术领域

本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种换热器和换热系统。

背景技术

换热器是一种在两个介质间进行热量交换的装置，使过热的机械装置通过冷却介质进行冷却。

工业上高温燃烧过程产生大量热量，其中很大一部分随废气排走。从烟气中回收废热，对于节省能源，降低生产成本，有很大的意义。利用换热器回收废热，加热助燃空气，在高温燃气工业如冶金加热炉上，存在极高的使用价值。

现有的换热器中，热交换效率较低以及复杂的换热器设计因烟气中的颗粒沉积而造成的堵塞，缩短了换热器的有效工作时间，加重了维护工作的难度，提高了维护的工作量。

发明内容

本发明的实施例提供一种换热器和换热系统。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种换热器，包括：

空气室；

至少一个空气管，所述空气管连通所述空气室的内部；

流场调节件，所述流场调节件可拆卸的设置于所述空气管内；

气口，所述气口设置于所述空气室侧壁且连通所述空气室内部；

至少两个烟气管，所述烟气管设置于所述空气室内部，连通所述空气室两侧且靠近所述空气管外壁；

套管，所述套管包裹所述空气管和位于所述空气管同侧的所述烟气管管口，在所述套管内壁和所述空气管之间形成烟气通路，所述烟气通路与所述烟气管管口相对应；

其中，所述空气管和所述流场调节件呈螺旋状。

一种换热系统，包括：

在烟道内设置有至少一组换热器，所述一组换热器为通过所述空气管相互连通的两个换热器，其中一个换热器称为热端换热器，另一端称为冷端换热器；

在所述热端换热器的气口设置有鼓风机，在所述冷端换热器的气口设置有烧嘴；

在所述烟道内设置有保温层，并在所述热端换热器和所述冷端换热器与烟道内壁之间设置有钢材框架。

本发明实施例提供的换热器和换热系统，通过呈螺旋状的空气管和流场调节件，使流过空气通路的空气形成湍流，并且增大了空气与炙热的烟气的接触面积，提高了换热器热交换的效率，并且流场调节件可较容易的进行拆卸，从而使所述换热器较易清理，避免了换热器的堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的换热器的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的换热器的空气管和流场调节件的剖视图；

图3为本发明实施例所述的换热器的空气管和包含通孔的流场调节件的剖视图；

图4为本发明实施例所述的换热器的空气管和空气室连接处的剖视图；

图5为本发明实施例所述的换热器的套管包裹多个空气管的示意图；

图6为本发明实施例所述的换热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例换热器和换热系统进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种换热器，如图1所示，包括：

空气室1；

至少一个空气管2，所述空气管2连通所述空气室1的内部；

流场调节件3，所述流场调节件3可拆卸的设置于所述空气管2内；

气口4，所述气口4设置于所述空气室1侧壁且连通所述空气室1内部；

至少两个烟气管5，所述烟气管5设置于所述空气室1内部，连通所述空气室1两侧且靠近所述空气管2外壁；

套管6，所述套管6包裹所述空气管2和位于所述空气管2同侧的所述烟气管5管口，在所述套管6内壁和所述空气管2之间形成烟气通路，所述烟气通路与所述烟气管5管口相对应；

其中，所述空气管2和所述流场调节件3呈螺旋状。

所述流场调节件3，如图2所示，可为螺旋状的杆，长度可随实际的需要进行调节。

在使用该换热器时，空气从气口4流入空气室1，炙热的烟气流入烟气管5，通过烟气管5使烟气和空气进行热交换，烟气管5可向四周呈辐射状的进行热交换；其次，空气室1中的空气流入空气管2，因空气管2和所述流场调节件3为呈螺旋状，故空气进入后呈沿螺旋状的管壁形成湍流，增大了空气与空气管2内管壁的接触面积，也增大了接触空气管2外管壁的烟气的面积；此时，通过空气管2使空气吸收烟气中的热量，并因为接触面积增大，从而提高了热量的吸收效果。

通过呈螺旋状的空气管2和流场调节件3，使流过空气通路的空气形成湍流，并且增大了空气与炙热的烟气的接触面积，提高了换热器热交换的效率。

在使用一段时间后，在空气管2的边缘，可能存在烟气中的粉尘沉积的情况，而该沉积可能造成烟气管5的堵塞，较密集的设置的空气管2会使清理较为复杂；此时，因空气管2与空气室1可拆卸的连接，从而可以将空气管2和空气室1分离，分离后可使对于烟气管5的清理较为简单。并且，在吹入的空气中，也会夹杂有粉尘或颗粒，长期使用换热器时，也可能出现堵塞空气管2的情况，空气管2和流场调节件3也可以分开进行清理，防止粉尘的过度沉积而堵塞空气管2。

另外，烟气管5也同样可以设置为螺旋状，但因为烟气管5直接形成与空气室1内，设置成螺旋状会增加换热器生产的复杂程度，故可以依据实际的情况进行选择。

为进一步提高传热的效果，如图3所示，所述流场调节件3上设置有贯穿所述流场调节件3两侧面的通孔30。

通过该通孔30，可使空气室1中的空气通过，获取空气管1与流场调节件3之间流过的空气中以吸收的热量，从而使空气管2与流场调节件3之间流过的空气的温度下降，进而可获取更多烟气中的热量，提高了换热器的热交换效果。

可选的，如图4所示，所述空气管2与所述空气室1的连结部20呈漏斗状，所述空气管2的连结部20与所述空气室1之间设置有高温密闭元件7。

通过漏斗状的连结部20，增大了连结部20与空气室1的接触面积，从而使热量传导的更快，防止在空气管2的连结部20吸收过多的热量而损坏，另一方面，在连结部20与空气室1之间设置高温密闭元件7，提高了空气管2和空气室1连接的密闭性，防止空气的泄露。

为了进一步提高烟气和空气的热交换效果，如图5所示，所述套管6包裹至少两个所述空气管2以及所述空气管2周围的所述烟气管5管口。

通过这样的设置，使多个空气管2和烟气管5中流过的空气和烟气的热交换更加平均，避免部分烟气管5中烟气流入的较少，降低了换热器整体的热交换的效果的问题。

为进一步增大烟气与冷空气的热交换效果，所述套管6内壁呈螺旋状。

通过该螺旋状套管，可使烟气同样形成湍流，这样一来，提高了炙热的烟气的流动速度，使与空气管2接触的烟气保持在较高的温度，从而提高了烟气与空气的热交换效果。

所述空气管2、所述流场调节件3、所述套管6和所述空气室1为耐火材料。

根据实际需要，该耐火材料可以为氧化硅为主要成分的材料，以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分的材料，以氧化镁、氧化钙为主要成分的材料等，可使换热器承受1500度的高温。

与上述换热器相对应，本发明还提供了一种换热系统，如图6所示，包括：

在烟道8内设置有至少一组上述的换热器，所述一组换热器为通过所述空气管2相互连通的两个换热器9a、9b，其中一个换热器称为热端换热器9a，另一端称为冷端换热器9b；

在所述热端换热器9a的气口4a设置有鼓风机10，在所述冷端换热器9b的气口4b设置有烧嘴11；

在所述烟道8内设置有保温层12，并在所述热端换热器9a和所述冷端换热器9b与烟道8内壁之间设置有钢材框架13。

通过设置在热端换热器9a的气口4a处的鼓风机10，加快了空气流入热端换热器9a空气室1a的流量，而空气进入热端换热器9a后与炙热的烟气进行一次热交换，并通过空气管2流入冷端换热器9b，再进行一次热交换，这样的设置增加了热交换的次数，提高了从冷端换热器9b的气口4b排出的空气的温度，从而使换热系统可以适用于加热助燃空气。

在烟道8的出口处，也可以设置一个鼓风机10，从而提高烟气在烟道8中的流动速度，以提高换热系统的热交换效果。

其中，与热端换热器9a和冷端换热器9b相对应，可以只设置保温层12和钢材框架13，从而使工作人员可以较容易的拆卸钢材框架13以进行清理和维护。

通过在烟道8内，设置保温层12以防止烟道8内的烟气的热量流失，并且在所述热端换热器9a和所述冷端换热器9b与烟道8内壁之间设置有钢材框架13，以对热端换热器9a和冷端换热器9b进行加固。

可选的，在所述冷端换热器9b的所述空气管2的对侧和所述烟道8内壁上的固定凸起80之间压缩有弹簧装置14，所述弹簧装置14可由耐热钢弹簧，弹簧套管组成。

因所述换热系统工作在高温的环境下，故在高温的影响下，会使换热器在热应力的作用下产生形变；通过设置该弹簧装置14，降低热应力对换热器的影响，延长换热器的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种换热器，其特征在于，包括：

空气室；

至少一个空气管，所述空气管连通所述空气室的内部；

其中，所述空气管和所述流场调节件呈螺旋状。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，在所述流场调节件上设置有贯穿所述流场调节件两侧面的通孔。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述空气管与所述空气室的连结部呈漏斗状。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述空气管的连结部与所述空气室之间设置有高温密闭元件。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述套管包裹至少两个所述空气管以及所述空气管周围的所述烟气管管口。

6.根据权利要求5所述的换热器，其特征在于，所述套管内壁呈螺旋状。

7.根据权利要求1-6所述的换热器，其特征在于，所述空气管、所述流场调节件、所述套管和所述空气室为耐火材料。

8.一种换热系统，其特征在于，包括：

在烟道内设置有至少一组权利要求1至权利要求7所述的换热器，所述一组换热器为通过所述空气管相互连通的两个换热器，其中一个换热器称为热端换热器，另一端称为冷端换热器；

9.根据权利要求8所述的换热系统，其特征在于，在所述冷端换热器的所述空气管的对侧和所述烟道内壁上的固定凸起之间压缩有弹簧装置。