CN106705708B - 一种可调式二氧化碳烟气换热器 - Google Patents

一种可调式二氧化碳烟气换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调式二氧化碳烟气换热器，包括两组并列布置的蛇管式换热器，蛇管式换热器包括设置在壳体内的三个并列的蛇管；每组蛇管式换热器的管程的进气端设有第一分流器，两个第一分流器的进气端连接有第二分流器；每组蛇管式换热器的管程的出气端设有第一集流器，两个第一集流器的出气端连接有第二集流器；两组蛇管式换热器的壳程的进口设有第三分流器，两组蛇管式换热器的壳程的出口设有第三集流器；同一组蛇管式换热器的两端分别设有截止阀和可90度旋转的挡板。通过挡板与截止阀的同时开闭就可以实现100％与50％换热面积的调节，可以实现在内燃机排气流量温度变化时CO2‑烟气换热更加高效。

Description

一种可调式二氧化碳烟气换热器
技术领域
本发明属于热能技术，具体涉及一种换热面积可调节的用于内燃机高温烟气与CO2换热的烟气换热器。
背景技术
当今世界能源危机问题日益突出，内燃机的节能减排技术越来越受到世人关注，内燃机余热回收具有巨大的节能潜力。以CO2作为工质的跨临界动力循环，因以其小型化能力突出、适用性强、安全环保的特点被选用于内燃机余热回收发电。CO2烟气换热器是循环中重要的组成部件，循环中的CO2工质在烟气换热器中吸收内燃机高温排气余热。因此，CO2烟气换热器的性能直接决定了余热回收性能的好坏。与一般有机朗肯循环烟气换热器不同的是，对于多工况运行的内燃机而言，排气的能量与温度也随着工况而变化，在烟气量较多时需要足够多的换热面积保证换热过程的实现，而烟气量较少时则需要较少的换热通道保持更高的换热系数。
因此针对上述情况，本发明提出了一种换热面积可调节的用于内燃机高温烟气与CO2换热的烟气换热器。用于解决上述问题。
发明内容
针对现有技术情况，本发明提出了一种换热面积可调节的适用于内燃机高温烟气余热回收的二氧化碳烟气换热器，实现高温排气与高压CO2的安全高效热交换。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种可调式二氧化碳烟气换热器，包括两组并列布置的蛇管式换热器，两组蛇管式换热器等长、且两端分别对齐；所述蛇管式换热器包括设置在壳体内的三个并列的蛇管，所述壳体形成了壳程，三个并列的蛇管形成管程，每个蛇管包括直管、弯管和管套连接密封件；每组蛇管式换热器的管程的进气端设有第一分流器，所述第一分流器为一进三出的分流器，两个第一分流器的进气端连接有第二分流器，所述第二分流器为一进二出的分流器；每组蛇管式换热器的管程的出气端设有第一集流器，所述第一集流器为三进一出的集流器，两个第一集流器的出气端连接有第二集流器，所述第二集流器为二进一出的集流器；两组蛇管式换热器的壳程的进口设有第三分流器，所述第三分流器为一进二出的分流器，两组蛇管式换热器的壳程的出口设有第三集流器，所述第三集流器为二进一出的集流器；所述第二分流器的一个出口与其中一个第一分流器的进口之间设有截止阀，所述第三分流器的一个进口处设有可90度旋转的挡板，所述挡板与所述截止阀在同一组蛇管式换热器的两端；所述挡板采用插销与所述第三分流器连接，所述插销的销孔设在所述第三分流器上，所述插销的销轴上设有扭力弹簧，所述销轴的一端与所述销孔配合，所述销轴的另一端穿出所述第三分流器、且设有扳手，所述第三分流器的外壁上设有扳手定位结构；通过转动扳手旋转挡板以使所述第三分流器的其中一个进口为打开或关闭状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
由于本发明中具有两组蛇管式换热器，换热器为双路壳程，在换热器壳程的其中一路的进口处设有可方便打开或关闭的挡板，在该路的管程进口处设有截止阀，当壳程通入烟气，管程通入CO2，通过切换换热器管程进口处截止阀的开闭状态从而控制CO2是否进入两组换热管内，当所述挡板与截止阀同时打开时，CO2和烟气的换热面积为100％，当所述挡板和截止阀同时关闭时，CO2和烟气的换热面积为50％。本发明通过简单的挡板开关控制就可以实现在排气流量温度变化时换热面积的调节，换热面积的调节简单易行，继而使得CO2烟气换热更加灵活高效。
附图说明
图1是本发明可调式二氧化碳烟气换热器的主视图；
图2是图1中A-A所示位置剖面图；
图3是图1中B-B所示位置局部剖面图；
图4是图3所示结构的右视图；
图5是图1所示可调式二氧化碳烟气换热器的侧视图；
图6是图1中挡板与第三分流器中其中一进口的相互位置示意图；
图7是图6所示结构的左视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的一种可调式二氧化碳烟气换热器，包括两组并列布置的蛇管式换热器1，如图5所示，两组蛇管式换热器1等长、且两端分别对齐，如图1所示；所述蛇管式换热器1包括设置在壳体2内的三个并列的蛇管3，所述壳体2形成了壳程，三个并列的蛇管3形成管程，如图2和图5所示，每个蛇管3包括直管31、弯管32和管套连接密封件33，所述管套密封件33用于所述壳体2(即外套管)左右两侧的烟气密封；如图1所示。
如图1所示，每组蛇管式换热器的管程的进气端设有第一分流器4，所述第一分流器4为一进三出的分流器，两个第一分流器4的进气端连接有第二分流器5，所述第二分流器5为一进二出的分流器；所述第二分流器5的一个出口与其中一个第一分流器4的进口之间设有截止阀10。每组蛇管式换热器的管程的出气端设有第一集流器6，所述第一集流器6为三进一出的集流器，如图3和图4所示，即三个进口61通过集流后由一个出口62排出；两个第一集流器6的出气端连接有第二集流器7，所述第二集流器7为二进一出的集流器。两组蛇管式换热器1的壳程的进口设有第三分流器8，所述第三分流器8为一进二出的分流器，两组蛇管式换热器1的壳程的出口设有第三集流器9，所述第三集流器9为二进一出的集流器。如图1和图5所示。本发明中的第一分流器4、第二分流器5、第二集流器7和第三集流器9的结构均与如图3和图4所示的第一集流器6的结构相似，只是在安装方向上需要根据集流和分流来确定。
如图1、图6和图7所示，所述第三分流器8的一个进口处设有可90度旋转的挡板11，所述挡板11与所述截止阀10在同一组蛇管式换热器1的两端；所述挡板11采用插销与所述第三分流器8连接，所述插销的销孔12设在所述第三分流器8上，所述插销的销轴13上设有扭力弹簧14，所述销轴13的一端与所述销孔12配合，所述销轴13的另一端穿出所述第三分流器8、且设有扳手15，所述第三分流器8的外壁上设有扳手定位结构；通过转动扳手15旋转挡板11以使所述第三分流器8的其中一个进口为打开或关闭状态。
将本发明可调式二氧化碳烟气换热器用于内燃机高温烟气与CO2换热过程中，内燃机排气通入所述烟气分流器(第三分流器8)后分两路进入壳体2(即外套管)，经过蛇形连接的壳程后汇入所述烟气分离器烟气集流器(第三集流器9)；
CO2工质流入一进两出的CO2分流器(即第二分流器5)后分两路进入两路一进三出的CO2分流器(第一分流器4)，每路CO2经过第一分流器4继续分成三路后进入蛇管3中，经过蛇管3后进入设置在换热器另一端的CO2出口处的三进一出的第一集流器6中，继而经过二进一出的第二集流器7集流后排出。。
使用本发明可调式二氧化碳烟气换热器，可以通过切换换热器管程进口处截止阀10的开闭状态从而控制CO2是否进入两组换热管内。在烟气流量足够时，通过同时打开烟气进口处的挡板11与截止阀10，实现前后两组外套管(壳体2)中烟气与换热管(蛇管3)中CO2通流，CO2和烟气的换热面积为100％。在烟气流量较少时，通过同时关闭所述挡板11和所述截止阀10，实现其中一组所述外套管中烟气与换热管中CO2断流，实现50％换热面积运行。本发明通过简单的挡板开关控制就可以实现在排气流量温度变化时换热面积的调节，换热面积的调节简单易行，继而使得CO2-烟气换热更加灵活高效。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种可调式二氧化碳烟气换热器，包括两组并列布置的蛇管式换热器(1)，两组蛇管式换热器(1)等长、且两端分别对齐；所述蛇管式换热器(1)包括设置在壳体(2)内的三个并列的蛇管(3)，所述壳体(2)形成了壳程，三个并列的蛇管(3)形成管程，每个蛇管(3)包括直管(31)、弯管(32)和管套连接密封件(33)；
每组蛇管式换热器的管程的进气端设有第一分流器(4)，所述第一分流器(4)为一进三出的分流器，两个第一分流器(4)的进气端连接有第二分流器(5)，所述第二分流器(5)为一进二出的分流器；
每组蛇管式换热器的管程的出气端设有第一集流器(6)，所述第一集流器(6)为三进一出的集流器，两个第一集流器(6)的出气端连接有第二集流器(7)，所述第二集流器(7)为二进一出的集流器；
两组蛇管式换热器(1)的壳程的进口设有第三分流器(8)，所述第三分流器(8)为一进二出的分流器，两组蛇管式换热器(1)的壳程的出口设有第三集流器(9)，所述第三集流器(9)为二进一出的集流器；
其特征在于：
所述第二分流器(5)的一个出口与其中一个第一分流器(4)的进口之间设有截止阀(10)，所述第三分流器(8)的一个进口处设有可90度旋转的挡板(11)，所述挡板(11)与所述截止阀(10)在同一组蛇管式换热器(1)的两端；所述挡板(11)采用插销与所述第三分流器(8)连接，所述插销的销孔(12)设在所述第三分流器(8)上，所述插销的销轴(13)上设有扭力弹簧(14)，所述销轴(13)的一端与所述销孔(12)配合，所述销轴(13)的另一端穿出所述第三分流器(8)、且设有扳手(15)，所述第三分流器(8)的外壁上设有扳手定位结构；通过转动扳手(15)旋转挡板(11)以使所述第三分流器(8)的其中一个进口为打开或关闭状态。
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