CN106918260A - 一种可实现多热源余热回收的换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现多热源余热回收的换热装置，包括壳体、设置于壳体上端的多个热源输出流道、设置于壳体下端的多个热源输入流道以及连接于壳体内的芯体，所述芯体的外壁与壳体的内壁之间连接有多个隔板，所述隔板将壳体与芯体之间形成的空腔分隔成多个供热媒通过的热媒流道和多个与热媒流道相间分布的供热源通过的热源流道，所述各个热源流道的上端一一对应的与各个热源输出流道导通相连，各个热源流道的下端一一对应的与各个热源输入流道导通相连，所述各个热媒流道的上端和下端均与壳体上端的热媒输入口和壳体下端的热媒输出口导通相连。本发明具有余热热源个数可灵活增减、结构简单、占用空间小，换热效果好等优点。

Description

一种可实现多热源余热回收的换热装置

技术领域

本发明涉及一种余热回收装置；特别是涉及一种可实现多热源余热回收的换热装置。

背景技术

随着工业化进程的加快和经济建设的迅速发展，能量的消耗越来越大，对能源的综合利用的要求也越来越高。在能源的综合利用中，换热器是一种主要的过程设备，在工业节能应用上具有重要位置。

工业余热来源于工业生产的各个环节，因此热源数量多且品味不尽相同。现目前的换热器只能实现单一热源与热媒进行热交换，若要实现多热源与热媒的热交换，采用多个换热器并联的形式可以实现，但是这种并联的形式，热媒分多股分别从多个热源取热后混合，会导致高温水的品质损失，降低混合后热媒的温度。

所以怎样才可以减少多热源余热回收系统的换热器的使用个数，从而减少占地面积和投资等，以及怎样根据工艺计划的变化灵活地调节热源的个数，怎样降低与较高品位热源进行换热的热媒水的品位损失，提高热媒水的总出水温度；成为有待本领域人员考虑解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能替代多个换热器并用的并且同时可根据热源的个数、品位和流量调节热源与热媒之间的换热效率的可实现多热源余热回收的换热装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特点在于：包括壳体、设置于壳体上端的多个热源输出流道、设置于壳体下端的多个热源输入流道以及连接于壳体内的芯体，所述芯体的外壁与壳体的内壁之间连接有多个隔板，所述隔板将壳体与芯体之间形成的空腔分隔成多个供热媒通过的热媒流道和多个与热媒流道相间分布的供热源通过的热源流道，所述各个热源流道的上端一一对应的与各个热源输出流道导通相连，各个热源流道的下端一一对应的与各个热源输入流道导通相连，所述各个热媒流道的上端和下端均与壳体上端的热媒输入口和壳体下端的热媒输出口导通相连。

本技术方案中，利用隔板将壳体与芯体之间形成的空腔分隔成多个热媒流道和多个热源流道，并且热媒流道与热源流道相间分布，热源从设置在壳体下端的各个热源输入流道输入，热源经各个热源流道后从设置在壳体上端的各个热源输出流道输出，热媒从壳体上端的热媒输入口输入，流经各个热媒流道后从热媒输出口流出，热媒与热源形成逆流实现换热，当不同的热源从各个热源输入口进入流经各个热源流道，彼此之间互不干涉，与热媒完成热交换后从各个热源输出口排出，本发明可实现单一热媒同时与多个热源进行换热，热源的数量可灵活调节，相当于同时将多个换热器并联使用，从而减少设备占地面积和投资等。

作为优化，所述各个热源输出流道和各个热源输入流道均连接于壳体，并且相邻的两个热源输出流道之间以及相邻的两个热源输入流道之间均通过“T”形三通球阀或两通球阀连接，并且“T”形三通球阀与两通球阀相间的分布。

这样，“T”形三通球阀和两通球阀将相邻的两个热源输出流道以及相邻的两个热源输入流道导通相连，并且“T”形三通球阀和两通球阀相间分布，“T”形三通球阀和两通球阀能够控制相邻两个流道之间的导通与断开，“T”形三通球阀的另一个接口作为输入或输出口，通过控制“T”形三通球阀和两通球阀的通断的状态使进入热源输入流道的热源占不同的热源流道数。故采用简单的结构实现了控制调节，以使各个热源可以得到不同的换热面积，从而达到调节热源与热媒之间的换热面积的目的，并且各个热源之间实现分开输入或输出，使得不同的热源均能够与热媒进行独立的换热，提高换热效率，其次，“T”形三通球阀还能控制输入和输出热源的流量，达到调节热源流道、热源输入流道以及热源输出流道内部压力的作用。

作为优化，所述芯体为沿壳体中部竖向相贯设置的圆筒形结构，在芯体的中部设置有一垂直于芯体轴线的石棉绝热隔板将芯体分隔成与热媒输入口导通相连的热媒静压箱和与热媒输出口导通相连的热媒收集箱。

这样，芯体为沿壳体中部竖向相贯设置的圆筒形结构，在芯体的内壁上连接有一石棉绝热隔板将芯体分隔成热媒静压箱和热媒收集箱，热媒静压箱与热媒输入口相连，热媒收集箱与热媒输出口相连，热媒输入口输入的热媒先流入热媒静压箱，热媒在热媒静压箱内动压减小、静压增大，之后热媒再从热媒静压箱流入热媒流道，热媒与热源换热后从热媒流道流出，从热媒流道流出的热媒流入热媒收集箱，之后热媒再从热媒输出口流出，热媒在输入热媒流道之前经热媒静压箱处理，流出热媒流道的热媒经热媒收集箱处理，可降低输入与输出端的压差，并且可保证各进口水流的均匀性和稳定性，避免水流的“短路”，提高热交换效率。其次芯体整体竖向位于壳体中部位置，热源流道和热媒流道相间分布且连接于热媒静压箱和热媒收集箱的外壁上，中部为芯体，相间分布的热源流道和热媒流道将热媒静压箱和热媒收集箱包围，外部为壳体，空间得到完全利用，结构显得更加紧凑，热源和热媒实现逆流，换热效率更高。

作为优化，所述热媒静压箱与热媒流道之间通过在热媒静压箱上与热媒流道相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且开孔位于热媒静压箱的上端；热媒收集箱与热媒流道之间通过在热媒收集箱上与热媒流道相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且所述开孔位于热媒收集箱的下端。

这样，热媒静压箱的上端开孔与热媒流道导通相连，热媒先流入热媒静压箱后经过减压后再流入热媒流道，可以使热媒平缓的流入热媒流道；热媒收集箱的下端开孔与热媒流道相连，热媒流道流出的热媒经热媒收集箱后从热媒输出口流出，使得输入端与输出端的热媒压差减小，提高热交换效率，使得整个装置的安全级别更高。

作为优化，所述热媒流道和热源流道的内部均单侧悬空设置有连接于壳体的内壁的第一流道挡板以及连接于内管的外壁的第二流道挡板并且第一流道挡板与第二流道挡板相互交错布置。

这样，在热媒流道和热源流道的内部设置第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板分别连接于壳体的内壁以及芯体的外壁，并且第一挡板和第二挡板相间分布，热媒流经热媒流道时以及热源流经热源流道时所经过的行程更大，可提高热源与热媒的热交换时间，提高热交换的效率。

作为优化，所述热源输出流道和热源输入流道的纵向截面为矩形，所述热源输出流道与“T”形三通球阀之间、热源输出流道与两通球阀之间、热源输入流道与“T”形三通球阀之间以及热源输入流道与两通球阀之间均通过橡胶密封。

这样，流道单元的截面为矩形，“T”形三通球阀和两通球阀的连接口的截面为圆形，“T”形三通球阀与流道单元之间以及两通球阀与流道单元之间采用橡胶进行密封，采用橡胶密封结构更加简单，能够达到很好的密封效果，气密性更好。

作为优化，所述隔板为波纹钢板。这样，隔板的两个侧面的表面积增大，使得隔板的有效利用面积增大，热媒流经热媒流道以及热源流经热源流道时热交换面积增大，可提高热源与热媒的热交换效率。

作为优化，所述各个热源输出流道和各个热源输入流道各自均贴合连接于壳体外周表面；所述各个“T”形三通球阀上相互对称的两个接口将相应的两个热源输出流道或相应的两个热源输入流道导通相连，并且“T”形三通球阀的另一个接口垂直于壳体向外侧分布。这样，“T”形三通球阀上相互对称的两个接口连接于相应的两个热源输出流道和相应的两个热源输入流道，“T”形三通球阀上的另一个接口垂直于壳体，使得各个热源输出流道和各个热源输入流道相连后所占用的空间最小，结构更加紧凑，便于热媒从“T”形三通球阀的另一垂直于壳体的接口输入或输出。

综上所述，本发明结构简单、占用空间小，可实现同时对多个热源进行热交换，同时可根据热源的品位和流量等调节热源与热媒之间的换热面积，热媒与不同热源换热后，热媒的温度保持一致，能够保证不降低热品位和无冷热混合的热损失；热媒流道和热源流道可实现反冲洗，可避免热媒流道和热源流道发生堵塞的情况；本发明装置可横放、正立、倒立，且不影响换热效果。

附图说明

图1为本发明实施例中的热媒流道的剖视图。

图2为本发明实施例中的热源流道的剖视图；图中省略了热媒输入口44和热媒输出口45。

图3为本发明实施例中的热源输出流道的剖视图。

图4为本发明实施例中的热源输入流道的剖视图。

附图中箭头表示流体流动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图4所示，一种可实现多热源余热回收的换热装置，包括壳体1、设置于壳体1上端的多个热源输出流道2、设置于壳体1下端的多个热源输入流道3以及连接于壳体1内的芯体4，所述芯体4的外壁与壳体1的内壁之间连接有多个隔板41，所述隔板41将壳体1与芯体4之间形成的空腔分隔成多个供热媒通过的热媒流道42和多个与热媒流道42相间分布的供热源通过的热源流道43，所述各个热源流道43的上端一一对应的与各个热源输出流道2导通相连，各个热源流道43的下端一一对应的与各个热源输入流道3导通相连，所述各个热媒流道42的上端和下端均与壳体1上端的热媒输入口44和壳体1下端的热媒输出口45导通相连。

本技术方案中，利用隔板将壳体与芯体之间形成的空腔分隔成多个热媒流道和多个热源流道，并且热媒流道与热源流道相间分布，热源从设置在壳体下端的各个热源输入流道输入，热源经各个热源流道后从设置在壳体上端的各个热源输出流道输出，热媒从壳体上端的热媒输入口输入，流经各个热媒流道后从热媒输出口流出，热媒与热源形成逆流实现换热，当不同的热源从各个热源输入口进入流经各个热源流道，彼此之间互不干涉，与热媒完成热交换后从各个热源输出口排出，本发明可实现单一热媒同时与多个热源进行换热，热源的数量可灵活调节，相当于同时将多个换热器并联使用，从而减少设备占地面积和投资等。

本具体实施方案中，如图3和图4所示，所述各个热源输出流道2和各个热源输入流道3均连接于壳体1，并且相邻的两个热源输出流道2之间以及相邻的两个热源输入流道3之间均通过“T”形三通球阀5或两通球阀6连接，并且“T”形三通球阀5与两通球阀6相间的分布。这样，“T”形三通球阀和两通球阀将相邻的两个热源输出流道以及相邻的两个热源输入流道导通相连，并且“T”形三通球阀和两通球阀相间分布，“T”形三通球阀和两通球阀能够控制相邻两个流道之间的导通与断开，“T”形三通球阀的另一个接口作为输入或输出口，通过控制“T”形三通球阀和两通球阀的通断的状态使进入热源输入流道的热源占不同的热源流道数。故采用简单的结构实现了控制调节，以使各个热源可以得到不同的换热面积，从而达到调节热源与热媒之间的换热面积的目的，并且各个热源之间实现分开输入或输出，使得不同的热源均能够与热媒进行独立的换热，提高换热效率，其次，“T”形三通球阀还能控制输入和输出热源的流量，达到调节热源流道、热源输入流道以及热源输出流道内部压力的作用。当然具体实施时，相邻的两个热源输出流道和相邻的两个热源输入流之间可全部通过“T”形三通球阀连接，也可全部通过两通球阀连接，再在各个热源输入流道和各个热源输出流道上对应的连接输入管道和输出管道，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1和图2所示，所述芯体4为沿壳体中部竖向相贯设置的圆筒形结构，在芯体4的中部设置有一垂直于芯体4轴线的石棉绝热隔板46将芯体分隔成与热媒输入口44导通相连的热媒静压箱47和与热媒输出口45导通相连的热媒收集箱48。这样，芯体为沿壳体中部竖向相贯设置的圆筒形结构，在芯体的内壁上连接有一石棉绝热隔板将芯体分隔成热媒静压箱和热媒收集箱，热媒静压箱与热媒输入口相连，热媒收集箱与热媒输出口相连，热媒输入口输入的热媒先流入热媒静压箱，热媒在热媒静压箱内动压减小、静压增大，之后热媒再从热媒静压箱流入热媒流道，热媒与热源换热后从热媒流道流出，从热媒流道流出的热媒流入热媒收集箱，之后热媒再从热媒输出口流出，热媒在输入热媒流道之前经热媒静压箱处理，流出热媒流道的热媒经热媒收集箱处理，可降低输入与输出端的压差，并且可保证各进口水流的均匀性和稳定性，避免水流的“短路”，提高热交换效率。其次芯体整体竖向位于壳体中部位置，热源流道和热媒流道相间分布且连接于热媒静压箱和热媒收集箱的外壁上，中部为芯体，相间分布的热源流道和热媒流道将热媒静压箱和热媒收集箱包围，外部为壳体，空间得到完全利用，结构显得更加紧凑，热源和热媒实现逆流，换热效率更高。当然具体实施时，可将热媒静压箱和热媒收集箱单独的做成箱体，对应的将热媒静压箱放于壳体上部，将热媒收集箱放于壳体下部，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1和图2所示，所述热媒静压箱47与热媒流道42之间通过在热媒静压箱47上与热媒流道42相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且开孔位于热媒静压箱46的上端；热媒收集箱48与热媒流道42之间通过在热媒收集箱47上与热媒流道42相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且所述开孔位于热媒收集箱48的下端。这样，热媒静压箱的上端开孔与热媒流道导通相连，热媒先流入热媒静压箱后经过减压后再流入热媒流道，可以使热媒平缓的流入热媒流道；热媒收集箱的下端开孔与热媒流道相连，热媒流道流出的热媒经热媒收集箱后从热媒输出口流出，使得输入端与输出端的热媒压差减小，提高热交换效率，使得整个装置的安全级别更高。当然具体实施时，热媒静压箱与热媒流道之间以及热媒流道与热媒收集箱之间可以通过连接管道导通相连，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1和图2所示，所述热媒流道42和热源流道43的内部均单侧悬空设置有连接于壳体1的内壁的第一流道挡板49以及连接于芯体4的外壁的第二流道挡板50并且第一流道挡板48与第二流道挡板49相互交错布置。连接于壳体长向最外侧的两个第一流道挡板之间的距离不小于热媒流道的长度的三分之二。这样，在热媒流道和热源流道的内部设置第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板分别连接于壳体的内壁以及芯体的外壁，并且第一挡板和第二挡板相间分布，热媒流经热媒流道时以及热源流经热源流道时所经过的行程更大，可提高热源与热媒的热交换时间，提高热交换的效率。当然具体实施时，可以将第一流道挡板和第二流道挡板分别连接于相邻的两个隔板，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1和图2所示，所述热源输出流道2和热源输入流道3的纵向截面为矩形，所述热源输出流道2与“T”形三通球阀5之间、热源输出流道2与两通球阀6之间、热源输入流道3与“T”形三通球阀5之间以及热源输入流道3与两通球阀6之间均通过橡胶密封。这样，流道单元的截面为矩形，“T”形三通球阀和两通球阀的连接口的截面为圆形，“T”形三通球阀与流道单元之间以及两通球阀与流道单元之间采用橡胶进行密封，采用橡胶密封结构更加简单，能够达到很好的密封效果，气密性更好。当然具体实施时，热源输出流道和热源输入流道的纵截面可以为圆形，“T”形三通球阀与热源输出流道之间、“T”形三通球阀与热源输入流道之间、两通球阀与热源输出流道之间以及两通球阀与热源输入流道之间可通过管接头连接，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1和图2所示，所述隔板41为波纹钢板。这样，隔板的两个侧面的表面积增大，使得隔板的有效利用面积增大，热媒流经热媒流道以及热源流经热源流道时热交换面积增大，可提高热源与热媒的热交换效率。当然具体实施时，可使用普通的钢板也可以沿着隔板的同一侧在隔板上设置凸起或鼓包，同样属于本装置可实施的范围。

本具体实施方案中，如图1、图3和图4所示，所述各个热源输出流道2和各个热源输入流道3各自均贴合连接于壳体1外周表面；所述各个“T”形三通球阀5上相互对称的两个接口将相应的两个热源输出流道2和相应的两个热源输入流道3导通相连，并且“T”形三通球阀5的另一个接口垂直于壳体1向外分布。这样，“T”形三通球阀上相互对称的两个接口连接于相应的两个热源输出流道和相应的两个热源输入流道，“T”形三通球阀上的另一个接口垂直于壳体，使得各个热源输出流道和各个热源输入流道相连后所占用的空间最小，结构更加紧凑，便于热媒从“T”形三通球阀的另一垂直于壳体的接口输入或输出。当然具体实施时，“T”形三通球阀上相互对称的两个接口分别一一对应的连接于相邻的两个流道单元，所述“T”形三通球阀的另一个接口可以设置为与壳体呈任意角度，或者“T”形三通球阀上相互垂直的两个连接扣连接于相邻的两个流道单元，“T”形三通球阀上另一个接口与壳体呈任意角度，同样属于本装置可实施的范围。

Claims (8)

1.一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于：包括壳体（1）、设置于壳体（1）上端的多个热源输出流道（2）、设置于壳体（1）下端的多个热源输入流道（3）以及连接于壳体（1）内的芯体（4），所述芯体（4）的外壁与壳体（1）的内壁之间连接有多个隔板（41），所述隔板(41)将壳体(1)与芯体（4）之间形成的空腔分隔成多个供热媒通过的热媒流道（42）和多个与热媒流道(42)相间分布的供热源通过的热源流道(43)，所述各个热源流道(43)的上端一一对应的与各个热源输出流道(2)导通相连，各个热源流道（43）的下端一一对应的与各个热源输入流道（3）导通相连，所述各个热媒流道(42)的上端和下端均与壳体（1）上端的热媒输入口（44）和壳体（1）下端的热媒输出口（45）导通相连。

2.如权利要求1所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述各个热源输出流道（2）和各个热源输入流道（3）均连接于壳体（1），并且相邻的两个热源输出流道（2）之间以及相邻的两个热源输入流道（3）之间均通过“T”形三通球阀（5）或两通球阀（6）连接，并且“T”形三通球阀（5）与两通球阀（6）相间的分布。

3.如权利要求1所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述芯体（4）为沿壳体中部竖向相贯设置的圆筒形结构，在芯体（4）的中部设置有一垂直于芯体（4）轴线的石棉绝热隔板（46）将芯体分隔成与热媒输入口（44）导通相连的热媒静压箱（47）和与热媒输出口（45）导通相连的热媒收集箱（48）。

4.如权利要求3所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述热媒静压箱（47）与热媒流道（42）之间通过在热媒静压箱（47）上与热媒流道（42）相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且开孔位于热媒静压箱（46）的上端；热媒收集箱（48）与热媒流道（42）之间通过在热媒收集箱（47）上与热媒流道（42）相对的侧壁上开孔实现导通相连，并且所述开孔位于热媒收集箱（48）的下端。

5.如权利要求1所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述热媒流道（42）和热源流道（43）的内部均单侧悬空设置有连接于壳体（1）的内壁的第一流道挡板（49）以及连接于芯体（4）的外壁的第二流道挡板（50）并且第一流道挡板（48）与第二流道挡板（49）相互交错布置。

6.如权利要求2所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述热源输出流道（2）和热源输入流道（3）的纵向截面为矩形，所述热源输出流道（2）与 “T”形三通球阀（5）之间、热源输出流道（2）与两通球阀（6）之间、热源输入流道（3）与 “T”形三通球阀（5）之间以及热源输入流道（3）与两通球阀（6）之间均通过橡胶密封。

7.如权利要求1所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述隔板（41）为波纹钢板。

8.如权利要求2所述的一种可实现多热源余热回收的换热装置，其特征在于，所述各个热源输出流道（2）和各个热源输入流道（3）各自均贴合连接于壳体（1）外周表面；所述各个“T”形三通球阀（5）上相互对称的两个接口将相应的两个热源输出流道（2）或相应的两个热源输入流道（3）导通相连，并且 “T”形三通球阀（5）的另一个接口垂直于壳体（1）向外侧分布。