CN103712495B - 一种回收利用烟气余热换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种回收利用烟气余热换热装置，包括换热壳体、密封隔板、分层隔板、换热管件和固定装置，换热壳体两端分别对应有冷空气进口、热水出口、高温烟气进口以及热空气出口、冷水进口和高温烟气出口，换热壳体内的密封隔板将换热壳体分为上腔体和下腔体，分层隔板Ⅰ设置于热水出口和高温烟气进口之间，分层隔板Ⅱ设置于冷水进口和高温烟气出口之间，下腔体内布置有多排换热管，换热管安装在两端布置的固定管板上并与固定管板垂直，下腔体内布置有制冷剂。本发明增加了换热面积，换热效率高，不仅改善了换热器结构，而且实现了热能的分级利用，回收高温烟气的废热能够同时加热两种工质，降低了成本，实现了能量品质的提升。

Description

一种回收利用烟气余热换热装置

技术领域

本发明涉及的是一种节能装置，具体地说是余热换热装置。

背景技术

目前，国内工业生产普遍采用燃油、燃煤方式来获得生产所需大量热量，在生产过程中很多耗能设备产生大量烟气排入大气，烟气成为一般耗能设备浪费能量的主要途径，比如锅炉排烟损失大约占锅炉热损失的80％，而其他设备比如印染行业的定型机、烘干机以及金属冶炼用的冶金炉等主要耗能都是通过烟气排放，既污染了环境也浪费了大量的热能。现有烟气余热回收装置主要有空气预热器、热管换热器和节能陶瓷换热器等，这些换热器一般只能加热一种工质，换热效率低，不能实现余热的综合利用，而且存在结构复杂、易积灰、成本高等问题，使得烟气余热回收在工业生产中不能很好的推广开来。

发明内容

本发明的目的在于提供能同时加热两种介质，换热效率较高的一种回收利用烟气余热换热装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：包括换热壳体，换热壳体里安装密封隔板，密封隔板将换热壳体隔成上腔体和下腔体，下腔体里安装第一固定管板、第二固定管板、第一分层隔板、第二分层隔板，第一固定管板和第二固定管板将下腔体分隔成左、中、右腔体，第一分层隔板位于左腔体里并将左腔体分隔成左上腔体和左下腔体，第二分隔板位于右腔体里将右腔体分隔成右上腔体和右下腔体，中腔体里安装一级冷凝管和蒸发管，第一固定管板和第二固定管板上均设置通孔，一级冷凝管和蒸发管分别通过不同的通孔安装在第一固定管板和第二固定管板之间，一级冷凝管在高度上位于第一分层隔板和第二分层隔板之上，蒸发管在高度上位于第一分层隔板和第二分层隔板之下，所述的右上腔体构成冷水进口，左上腔体构成热水出口，冷水进口、一级冷凝管、热水出口依次连通，所述的左下腔体构成高温烟气进口，右下腔体构成高温烟气出口，高温烟气进口、蒸发管、高温烟气出口依次连通，密封隔板上设置与上腔体和下腔体相连通的通孔，上腔体里安装二级冷凝管，二级冷凝管竖直设置，其管口安装在通孔里，上腔体的左右两端分别构成冷空气进口和热空气出口，中腔里充有制冷剂。

本发明还可以包括：

1、上腔体的上端固定有顶部定位板，二级冷凝管的上端部固定在顶部定位板里，二级冷凝管的上端部和顶部定位板之间通过密封垫密封。

2、上腔体的下端设置排污口，中腔的上端设置冲液排气口，换热壳体的外部包裹有保温层。

3、所述的一级冷凝管为螺旋扁管，所述的蒸发管外壁设置螺旋横翅片，相邻的上下层的蒸发管排列方式为等边三角形排列。

4、所述的二级冷凝管外壁设置圆形横向翅片，圆形横向翅片与密封隔板平行，二级冷凝管内壁开有作为毛细结构提供回流通道的矩形截面沟槽；所述的一级冷凝管与一级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管与二级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管轴线的延长线与一级冷凝管不相交。

本发明的优势在于：本发明结构紧凑，占用空间小，蒸发管和一级冷凝管共用下腔体，改善了换热器结构，实现了热能的优化利用；密封隔板和分层隔板良好的密封性保证了装置的正常运行，避免工质间的交叉污染；换热壳体内部压力小于大气压力，固定管板不仅实现对换热管件的固定连接，而且对换热壳体起支撑作用；换热效率高，热量损失小，整个换热过程是在封闭的换热壳体内进行，壳体保温良好，螺旋扁管和翅片管增强了流体的径向混合，破坏传热边界层，增加了换热面积，换热效果好；实现了热能的分级利用，一级冷凝管和二级冷凝管之间交叉排列，不影响传热介质对流换热效果，采用一级冷凝管和二级冷凝管不仅可以同时加热两种工质，而且能够充分发挥热管的均温作用，使得被加热工质吸热更充分，从而提高传热效率；螺旋扁管内流体周期性的改变运动方向和速度，不易结垢，有助于保持内表面的清洁和保证装置长期稳定的运行；充液排气口能够将不凝性气体及时的排出，从而有效防止换热壳体内部换热恶化，保证换热效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明二级冷凝管结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明一种回收利用烟气余热换热装置包括：换热壳体7、密封隔板3、分层隔板、换热管件和固定装置，其中，换热壳体7两端分别对应有冷空气进口14、热水出口12、高温烟气进口10以及热空气出口2、冷水进口4和高温烟气出口6，换热壳体7内的密封隔板3将换热壳体7分为上腔体和下腔体，分层隔板Ⅰ11设置于热水出口12和高温烟气进口10之间，分层隔板Ⅱ5设置于冷水进口4和高温烟气出口6之间，下腔体内布置有多排换热管，换热管安装在两端布置的固定管板9上并与固定管板垂直，下腔体内布置有制冷剂17。换热壳体7为耐腐蚀金属材料，外包有保温层18。上腔体内布置有多排翅片管作为二级冷凝管15，二级冷凝管15焊接在密封隔板3上，密封隔板3开有若干通孔，该通孔直径和二级冷凝管15直径相匹配，二级冷凝管15的顶端和换热壳体7的顶部定位板1通过密封垫20密封连接。二级冷凝管15外侧为圆形横向翅片，翅片与密封隔板3平行，管内侧开有矩形截面沟槽，作为毛细结构提供回流通道。下腔体内布置有多排换热管，换热管包括螺旋扁管和翅片管，螺旋扁管作为一级冷凝管13，翅片管作为蒸发管8，蒸发管8外侧设有螺旋横翅片，翅片呈螺旋状布满在蒸发管8上。蒸发管8内壁面涂有防腐层，蒸发管8的排列方式为等边三角形排列。一级冷凝管13和二级冷凝管15的排列均为平行排列，两者之间交叉排列。排污口16安装在上腔体侧壁底部，充液排气口19安装在下腔体侧壁上部，充液排气口19用来排出不凝性气体和补充制冷剂17。

本发明包括换热壳体7、密封隔板3、分层隔板、换热管件和固定装置，其中，换热壳体7两端分别对应有冷空气进口14、热水出口12、高温烟气进口10以及热空气出口2、冷水进口4和高温烟气出口6，换热壳体内横向安装的密封隔板3将换热壳体7分为上腔体和下腔体，上腔体内布置有多排翅片管作为二级冷凝管15，冷凝管焊接在密封隔板3上，密封隔板3上开有和二级冷凝管15直径相匹配的通孔，二级冷凝管15的顶端和换热壳体7的顶部定位板1通过密封垫20密封连接；下腔体内布置有多排换热管，换热管安装在两端布置的固定管板9上并与固定管板垂直，换热管包括螺旋扁管和翅片管，螺旋扁管作为一级冷凝管13，翅片管作为蒸发管8；分层隔板Ⅰ11设置于热水出口12和高温烟气进口10之间，分层隔板Ⅱ5设置于冷水进口4和高温烟气出口6之间，下腔体内布置有制冷剂17。

所述蒸发管8内壁面涂有防腐层，蒸发管8外侧设有螺旋横翅片，翅片呈螺旋状布满在蒸发管上，蒸发管8的排列方式为等边三角形排列。

所述一级冷凝管13和二级冷凝管15的排列均为平行排列，两者之间交叉排列。

图4所示，二级冷凝管15外侧为圆形横向翅片，翅片与密封隔板3平行，管内侧开有矩形截面沟槽，作为毛细结构提供回流通道。

图2所示，排污口16安装在上腔体侧壁底部，充液排气口19安装在下腔体侧壁上部，充液排气口19用来排出不凝性气体和补充制冷剂17。

本发明的工作原理：高温烟气从高温烟气进口10进入布置在换热壳体7下腔体中的蒸发管8，蒸发管8被制冷剂17浸没，高温烟气的热量被蒸发管8外部的制冷剂17吸收，烟气温度迅速下降，从高温烟气出口6排出；制冷剂17充分吸收烟气热量，汽化沸腾并向上运动，将热量首先传递给从冷水进口4流进一级冷凝管13内部的螺旋流动的冷水，烟气和冷水逆向流动，增强了换热效果，冷水吸收大量热量变成热水从热水出口12流出，此时制冷剂17充满整个下腔体，接着向上流动，通过密封隔板3上的通孔进入均匀分布在上腔体内部的二级冷凝管15内腔，一级冷凝管13和二级冷凝管15均为平行排列，两者之间交叉排列，结构合理不影响传热介质流动通道和对流换热效果；冷空气从冷空气进口14进入上腔体二级冷凝管15外部空间，高速冷空气快速冲刷二级冷凝管15，冷空气吸收管内制冷剂17释放的大量热量升温成为热空气，升温后的热空气从热空气出口2排出；蒸发状态的制冷剂17经过两级放热后冷凝成液态，在重力作用下沿着二级冷凝管15内侧沟槽回流，落到下腔体底部，如此循环往复，将高温烟气的热量以制冷剂17为传热介质传递给冷水和冷空气，达到加热两种工质的要求。

本发明结构简单合理，便于维护，良好的密封性和稳定性保证了装置长期稳定的运行，增加了换热面积，换热效率高，不仅改善了换热器结构，而且实现了热能的分级利用，回收高温烟气的废热能够同时加热两种工质，降低了成本，实现了能量品质的提升。

Claims (9)

1.一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：包括换热壳体，换热壳体里安装密封隔板，密封隔板将换热壳体隔成上腔体和下腔体，下腔体里安装第一固定管板、第二固定管板、第一分层隔板、第二分层隔板，第一固定管板和第二固定管板将下腔体分隔成左、中、右腔体，第一分层隔板位于左腔体里并将左腔体分隔成左上腔体和左下腔体，第二分隔板位于右腔体里将右腔体分隔成右上腔体和右下腔体，中腔体里安装一级冷凝管和蒸发管，第一固定管板和第二固定管板上均设置通孔，一级冷凝管和蒸发管分别通过不同的通孔安装在第一固定管板和第二固定管板之间，一级冷凝管在高度上位于第一分层隔板和第二分层隔板之上，蒸发管在高度上位于第一分层隔板和第二分层隔板之下，所述的右上腔体构成冷水进口，左上腔体构成热水出口，冷水进口、一级冷凝管、热水出口依次连通，所述的左下腔体构成高温烟气进口，右下腔体构成高温烟气出口，高温烟气进口、蒸发管、高温烟气出口依次连通，密封隔板上设置与上腔体和下腔体相连通的通孔，上腔体里安装二级冷凝管，二级冷凝管竖直设置，其管口安装在通孔里，上腔体的左右两端分别构成冷空气进口和热空气出口，中腔体里充有制冷剂。

2.根据权利要求1所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：上腔体的上端固定有顶部定位板，二级冷凝管的上端部固定在顶部定位板里，二级冷凝管的上端部和顶部定位板之间通过密封垫密封。

3.根据权利要求1或2所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：上腔体的下端设置排污口，中腔的上端设置充液排气口，换热壳体的外部包裹有保温层。

4.根据权利要求1或2所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的一级冷凝管为螺旋扁管，所述的蒸发管外壁设置螺旋横翅片，相邻的上下层的蒸发管排列方式为等边三角形排列。

5.根据权利要求3所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的一级冷凝管为螺旋扁管，所述的蒸发管外壁设置螺旋横翅片，相邻的上下层的蒸发管排列方式为等边三角形排列。

6.根据权利要求1或2所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的二级冷凝管外壁设置圆形横向翅片，圆形横向翅片与密封隔板平行，二级冷凝管内壁开有作为毛细结构提供回流通道的矩形截面沟槽；所述的一级冷凝管与一级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管与二级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管轴线的延长线与一级冷凝管不相交。

7.根据权利要求3所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的二级冷凝管外壁设置圆形横向翅片，圆形横向翅片与密封隔板平行，二级冷凝管内壁开有作为毛细结构提供回流通道的矩形截面沟槽；所述的一级冷凝管与一级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管与二级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管轴线的延长线与一级冷凝管不相交。

8.根据权利要求4所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的二级冷凝管外壁设置圆形横向翅片，圆形横向翅片与密封隔板平行，二级冷凝管内壁开有作为毛细结构提供回流通道的矩形截面沟槽；所述的一级冷凝管与一级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管与二级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管轴线的延长线与一级冷凝管不相交。

9.根据权利要求5所述的一种回收利用烟气余热换热装置，其特征是：所述的二级冷凝管外壁设置圆形横向翅片，圆形横向翅片与密封隔板平行，二级冷凝管内壁开有作为毛细结构提供回流通道的矩形截面沟槽；所述的一级冷凝管与一级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管与二级冷凝管之间平行排列，二级冷凝管轴线的延长线与一级冷凝管不相交。