CN103712491A - 基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，包括列管式换热器和蓄热式换热器；列管式换热器通过隔板使得管外流动的烟气按着S型路径流动，列管内流动的空气也是按着S型路径与烟气逆向流动，使得列管式换热器中的烟气与空气发生剧烈的热交换，提高热量的利用率，烟气在温度高于露点温度时离开列管式换热器；蓄热式换热器由四个放置有蓄热体的陶瓷制成的蓄热筒组成，筒外流动的烟气与筒内流动的空气发生热交换可能使得烟气温度低于露点温度，产生腐蚀，而陶瓷具有较强的耐腐蚀能力，使得换热器具有耐腐蚀能力，陶瓷还有较好的蓄热能力，能有效抑制气流温度的波动，有效的提高气流温度的稳定性。

Description

基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器

技术领域

本发明属热交换及传递技术领域,涉及一种基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器,尤其适用于烤房、烘房、干燥房等内部的换热器。

背景技术

目前，在国内烤房的使用成本仍然好高。煤炭是我国烤烟烘烤的主要燃料，在能源紧张、燃料价格不断上涨的形势下，提高能量的利用率显得尤为重要。而换热器作为烤房供热系统中的关键设备之一，它的性能直接影响着烟叶烘烤的质量和单位能耗。

当前国内用于烤房烘烤的换热器主要存在以下几个方面的问题:（1）换热器效率不高，使得烘烤的用煤量大，大大增加了烤房使用的成本，使得烟农收益减少。（2）灰尘吸附在换热器内壁面，大大增加了传热热阻，使得换热器换热效率急剧减小。（3）烟气在换热器中发生热交换时可能使得烟气的温度低于露点温度，产生腐蚀问题，换热器防腐蚀能力差，大大减少了换热器的使用寿命。（4）输出温度不稳定、波动大，烤房对于温度的控制及稳定性要求非常高，温度不稳定、波动过大会极大影响烤烟烘烤的质量和品质。（5）换热器清灰困难，烟气在管内流动，烟气中的灰尘粘附在内管壁面上，清灰处理较难进行。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种换热效率高、耐腐蚀能力强、易清灰、热源温度稳定性好的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，包括密封筒、设置在密封筒内的高温段的列管式换热器和低温段的蓄热式换热器；所述蓄热式换热器位于列管式换热器的上方；

所述密封筒的横截面为矩形；

所述列管式换热器包括多个集气箱和数组列管式换热单元；所述密封筒的内壁相对两侧分别设置集气箱，密封筒内壁一侧的集气箱与密封筒内壁另一侧的集气箱在竖直高度上相互错开设置；数组列管式换热单元由上而下依次排布，每组列管式换热单元由横向设置的多个列管组成；最低一组列管式换热单元内列管的一端以及剩余组列管式换热单元内列管的两端与对应侧的集气箱内连通；相邻两组列管式换热单元之间横向设置隔板，所述隔板的一端设置在对应一侧的集气箱上，隔板的另一端与密封筒的内壁形成一段间隔；最低一组列管式换热单元内列管的另一端穿过密封筒作为高温段空气进口，在密封筒的底部设置高温段烟气进口；

所述蓄热式换热器包括竖直设置的至少两组低温段蓄热单元、设置在列管式换热器上方的低温段下集气箱和设置在密封筒顶部的低温段上集气箱，所述密封筒的内壁一侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气进口，所述密封筒的内壁另一侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气出口，所述低温段上集气箱的一端伸出密封筒的一侧作为低温段空气出口，所述低温段烟气出口伸出密封筒的顶部；每组低温段蓄热单元包括蓄热筒和放置在蓄热筒内的蓄热体，所述蓄热体之间以及蓄热筒与蓄热体之间形成空气流道，所述蓄热筒的下端口与低温段下集气箱内连通，所述蓄热筒的上端口与低温段上集气箱内连通；相邻低温段蓄热单元之间以及密封筒与低温段蓄热单元之间形成烟气流道，所述烟气流道与低温段烟气进口和低温段烟气出口相通；

所述低温段下集气箱与最顶部的集气箱连通；所述低温段烟气进口与最顶部的列管式换热单元上方形成的高温段烟气出口连通。

作为本发明的一种优选方案，蓄热筒为陶瓷蓄热筒。

作为本发明的另一种优选方案，蓄热体为陶瓷球状。

作为本发明的一种改进方案，密封筒的外壁设置保温层。

作为本发明的另一种改进方案，列管的外壁均布设置翅片。

与现有技术相比，本发明的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器具有如下优点：

1、该组合换热器具备列管式换热器优异的换热性能和蓄热式换热器较强的蓄热稳温及耐腐蚀能力的优点，弥补了各自的不足，综合性能优异。

2、高温段的列管式换热单元被隔板隔开，使得列管外流动的烟气流动路径呈S型，延长烟气在高温段列管的停留时间，有利于列管内空气充分吸热，从而达到降低能耗的目的。

3、高温段列管式换热器烟气在列管外流动，空气在列管内流动，低温段蓄热式换热器烟气在蓄热筒外流动，空气在蓄热筒内流动，使得除灰在列管外和蓄热筒外进行，除灰更加方便。同时可以采用水喷淋的方式或者风机吹灰的方式进行除灰。

4、蓄热体具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、强度高以及抗热震性优良等优点。烟气在温度高于露点温度时离开高温段换热器，在低温段换热器可能出现烟气温度低于露点温度，产生腐蚀问题，由于其优良的耐腐蚀性，使得组合式换热器具有优异的耐腐蚀能力。

5、低温段的蓄热式换热器的陶瓷蓄热体具有较强的蓄热稳温能力，能够减小气流温度的波动，很好的稳定气流温度。

附图说明

图1为基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器的结构示意图；

图2为图1沿A—A方向的剖视图；

图3为图1沿B—B方向的剖视图。

附图中： 1—高温段空气进口； 2—列管； 3—集气箱； 4—隔板；5—高温段烟气出口； 6—低温段烟气进口； 7—蓄热筒； 8—蓄热体； 9—低温段空气出口； 10—低温段上集气箱； 11—低温段烟气出口； 12—低温段下集气箱； 13—翅片； 14—高温段烟气进口； 15—空气流道； 16—密封筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，包括密封筒16、设置在密封筒16内的高温段的列管式换热器和低温段的蓄热式换热器；蓄热式换热器位于列管式换热器的上方。密封筒16的横截面为矩形，密封筒16的外壁设置保温层，有利于对高温段列管式换热器进行保温。

列管式换热器包括多个集气箱3（本实施例中，集气箱3为三个）和数组列管式换热单元（列管式换热单元为三组）；密封筒16的内壁相对两侧分别设置集气箱3，密封筒16内壁一侧的集气箱3与密封筒16内壁另一侧的集气箱3在竖直高度上相互错开设置（本实施例中，在密封筒16的内壁左侧设置两个集气箱3，在密封筒16的内壁右侧设置一个集气箱3，右侧设置的集气箱3的顶部与密封筒16的内壁左侧最上一个集气箱3的底部在水平方向上对应，右侧设置的集气箱3的底部与密封筒16的内壁左侧最下一个集气箱3的顶部在水平方向上对应）。数组列管式换热单元由上向下依次排布，每组列管式换热单元由横向（横向在本实施例中为水平方向）设置的多个列管2组成，如图2所示。最低一组列管式换热单元内列管2的一端以及剩余组列管式换热单元内列管2的两端与对应侧的集气箱3内连通。相邻两组列管式换热单元之间横向设置隔板4，隔板4的一端设置在对应一侧的集气箱3上，隔板4的另一端与密封筒16的内壁形成一段间隔。最低一组列管式换热单元内列管2的另一端穿过密封筒16作为高温段空气进口1，在密封筒16的底部设置高温段烟气进口14。

列管2的外壁均布设置翅片13，增强列管2内流动的空气与列管2外的烟气之间的热传递。在高温段的列管式换热器内，空气在列管2内流动，烟气在列管2外流动，烟道被隔板4隔开，列管2外烟气按S型路径流动，列管2内的空气同样也是按S型路径流动，高温段的列管式换热器中空气与烟气是逆向流动。

蓄热式换热器包括竖直设置的至少两组低温段蓄热单元（本实施例中，设置有四个低温段蓄热单元）、设置在列管式换热器上方的低温段下集气箱12和设置在密封筒16顶部的低温段上集气箱10。密封筒16的内壁右侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气进口6，密封筒16的内壁左侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气出口11，低温段上集气箱10的右端伸出密封筒16的右侧作为低温段空气出口9，低温段烟气出口11伸出密封筒16的顶部。每组低温段蓄热单元包括蓄热筒7和放置在蓄热筒7内的蓄热体8，蓄热筒7由陶瓷制成，蓄热体8为具有蓄热功能的无数陶瓷小球聚集而成，蓄热体8可以采用莫来石、堇青石、钛酸铝以及刚玉等陶瓷材料制成，如图3所示，蓄热体8之间以及蓄热筒7与蓄热体8之间形成空气流道15，蓄热筒7的下端口与低温段下集气箱12内连通，蓄热筒7的上端口与低温段上集气箱10内连通。相邻低温段蓄热单元之间以及密封筒16与低温段蓄热单元之间形成烟气流道，烟气流道与低温段烟气进口6和低温段烟气出口11相通。

低温段下集气箱12与最顶部的集气箱3连通，低温段烟气进口6与最顶部的列管式换热单元上方形成的高温段烟气出口5连通。在低温段的蓄热式换热器内，烟气在蓄热筒7外流动，空气在蓄热筒7内流动，低温段的蓄热式换热器中烟气与空气是交叉流动。

高温段的列管式换热器，空气从高温段空气进口1流入，在列管2中流动并且流动路径呈S型，列管2左右两端固定在集气箱上并与之相通。烟气从高温段烟气进口14流入沿着烟道在列管2外按S型路径流动，烟气与空气逆向流动，使得高温段换热器中的烟气与空气发生剧烈的热交换，列管2内的空气能充分吸收列管2外烟气的热量，有效地提高了热量的利用率，高温段烟气出口5与低温段烟气进口6连通，高温段最高的集气箱3与低温段下集气箱12连通。经过在高温段列管式换热器中强烈的热交换后，空气进入低温段下集气箱12，流入与低温段下集气箱12相通的蓄热筒7中，与蓄热体8发生热交换，再经低温段上集气箱10从低温段空气出口9流出，而离开高温段换热器的烟气与空气交叉流动，沿着烟道与四个蓄热筒7发生热交换，然后经低温段烟气出口11排出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (5)

1.基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，其特征在于：包括密封筒（16）、设置在密封筒（16）内的高温段的列管式换热器和低温段的蓄热式换热器；所述蓄热式换热器位于列管式换热器的上方；

所述密封筒（16）的横截面为矩形；

所述列管式换热器包括多个集气箱（3）和数组列管式换热单元；所述密封筒（16）的内壁相对两侧分别设置集气箱（3），密封筒（16）内壁一侧的集气箱（3）与密封筒（16）内壁另一侧的集气箱（3）在竖直高度上相互错开设置；数组列管式换热单元由上向下依次排布，每组列管式换热单元由横向设置的多个列管（2）组成；最低一组列管式换热单元内列管（2）的一端以及剩余组列管式换热单元内列管（2）的两端与对应侧的集气箱（3）内连通；相邻两组列管式换热单元之间横向设置隔板（4），所述隔板（4）的一端设置在对应一侧的集气箱（3）上，隔板（4）的另一端与密封筒（16）的内壁形成一段间隔；最低一组列管式换热单元内列管（2）的另一端穿过密封筒（16）作为高温段空气进口（1），在密封筒（16）的底部设置高温段烟气进口（14）；

所述蓄热式换热器包括竖直设置的至少两组低温段蓄热单元、设置在列管式换热器上方的低温段下集气箱（12）和设置在密封筒（16）顶部的低温段上集气箱（10），所述密封筒（16）的内壁一侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气进口（6），所述密封筒（16）的内壁另一侧与蓄热式换热器之间形成一低温段烟气出口（11），所述低温段上集气箱（10）的一端伸出密封筒（16）的一侧作为低温段空气出口（9），所述低温段烟气出口（11）伸出密封筒（16）的顶部；每组低温段蓄热单元包括蓄热筒（7）和放置在蓄热筒（7）内的蓄热体（8），所述蓄热体（8）之间以及蓄热筒（7）与蓄热体（8）之间形成空气流道（15），所述蓄热筒（7）的下端口与低温段下集气箱（12）内连通，所述蓄热筒（7）的上端口与低温段上集气箱（10）内连通；相邻低温段蓄热单元之间以及密封筒（16）与低温段蓄热单元之间形成烟气流道，所述烟气流道与低温段烟气进口（6）和低温段烟气出口（11）相通；

所述低温段下集气箱（12）与最顶部的集气箱（3）连通；所述低温段烟气进口（6）与最顶部的列管式换热单元上方形成的高温段烟气出口（5）连通。

2.根据权利要求1所述的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，其特征在于：所述蓄热筒（7）为陶瓷蓄热筒。

3.根据权利要求1所述的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，其特征在于：所述蓄热体（8）为陶瓷球状。

4.根据权利要求1所述的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，其特征在于：所述密封筒（16）的外壁设置保温层。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的基于高低温分段换热的列管、蓄热式组合换热器，其特征在于：所述列管（2）的外壁均布设置翅片（13）。

Images