CN108692592A - 采用泡沫铜材料的管板式热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用泡沫铜材料的管板式热交换器，多块泡沫铜板等间距互相平行放置，蛇形冷却水管路来回穿插于泡沫铜板间，形成泡沫铜换热器，所述泡沫铜换热器置于烟道外壳内。当烟气从烟道一端流进，经过中间的泡沫铜换热器时，烟气穿过泡沫铜板和蛇形冷却水管之间的空隙，烟气中的热量一部分通过蛇形冷却水管壁直接换热，另一部分热量通过泡沫铜板传递给冷却水或者储存在泡沫铜板的空隙空间内由冷却水吸收，与冷却水进行热量交换后的低温烟气从烟道另一端流出。该热交换器结构紧凑，体积小，换热效率，不但可以运用于烟气余热和水分的回收，还可用于其他废热和废气中水分的回收。

Description

采用泡沫铜材料的管板式热交换器

技术领域

本发明涉及一种烟气中余热和水分回收装置，特别涉及一种电站锅炉烟气余热和水分回收装置。

背景技术

随着社会的发展和工业的进步，能源危机已成为全世界所有国家必须面对和解决的重大问题。这就让节能减排显得更加重要，已知的换热器设备因为材料和技术原因有着效率偏低或体积偏大等问题，但近年来随着科技及水平的提高，各种新型的材料被开发出来，这些材料往往有着其他材料所不具备的特性，这为开发新型的换热器设备提供了条件。

传统管壳式换热器结构简单、技术成熟、适用广泛，但存在传热效率低、占地面积大等缺点。板式换热器换热效率较高，且占地少，但承压能力低、压力损失大且易泄露、易堵塞。

发明内容

本发明是要提供一种采用泡沫铜材料的管板式热交换器，该换热器结构紧凑，体积小，换热效率，不但可以运用于烟气余热和水分的回收，还可用于其他废热和废气中水分的回收。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种采用泡沫铜材料的管板式热交换器，包括泡沫铜板、蛇形冷却水管路、烟道外壳，多块泡沫铜板等间距互相平行放置，蛇形冷却水管路来回穿插于泡沫铜板间，形成泡沫铜换热器，所述泡沫铜换热器置于烟道外壳内。当烟气从烟道一端流进，经过中间的泡沫铜换热器时，烟气穿过泡沫铜板和蛇形冷却水管之间的空隙，烟气中的热量一部分通过蛇形冷却水管壁直接换热，另一部分热量通过泡沫铜板传递给冷却水或者储存在泡沫铜板的空隙空间内由冷却水吸收，与冷却水进行热量交换后的低温烟气从烟道另一端流出；而冷却水从蛇形冷却水管路进水口流入，在反复折流的过程中充分吸收烟道内的热量，充分吸收热量的冷却水从蛇形冷却水管路下端管子出口流出。

所述烟道外壳表面增设一层防止热量散失的保温层，将烟道和泡沫铜换热器全部包裹，有效的阻止热量散失，提高换热效率。

所用泡沫铜板的材料为内部存在微观孔洞的通孔材料，通孔材料由三维相互连通的空间网络构成的开孔，孔隙率为50-80%，平均孔径为0.2-4mm。

所述泡沫铜换热器进气端的烟道内装有一个热风机，热风机后面装有蒸汽发生器，热风机产生热风经蒸汽发生器蒸汽混合后沿烟道通向所述泡沫铜换热器。

所述泡沫铜换热器前后端各放置一个湿度传感器芯片和一个热电偶温度计来分别测量换热器进出口湿度和湿度，利用所测数据来计算余热和水分回收效率。

本发明的有益效果是：

1．泡沫铜材料由三维相互连通的空间网络构成开孔，孔隙率为50-80%，平均孔径为0.2-4mm，具有很强的导热性，大换热表面，并可以储蓄热量。

2．该换热器相较于传统管壳式和板式换热器，不但结构简单，而且充分利用换热空间，结构紧凑，体积小。

3．穿插在泡沫铜板面之间的管道布置方式，极大地增加了传热面积和换热时间，提示了换热效率.

4．该换热器不但可以运用于烟气余热和水分的回收，还可用于其他废热和废气中水分的回收。

附图说明

图1为本发明的泡沫铜换热器结构立体示意图；

图2为本发明的采用泡沫铜材料的管板式热交换器示意图；

图3为电厂烟气水分回收技术模拟实验图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，一种采用泡沫铜材料的管板式热交换器，包括泡沫铜板2、蛇形冷却水管路3、烟道外壳1等。多块泡沫铜板2等间距互相平行放置，蛇形冷却水管路3来回穿插于泡沫铜板2间，形成泡沫铜换热器13。泡沫铜换热器13置于烟道外壳1内。

如图1所示，泡沫铜换热器13首先由五块大小尺寸完全相同的矩形的泡沫铜板2，让它们等间距互相平行放置，每个矩的形泡沫铜板上留有十二个大小相同的圆孔，圆孔分三行四列均匀分布。用一根外径与泡沫铜板面上的圆孔直径相同的蛇形冷却水管3道从泡沫铜板2上方一侧穿过孔洞并依次穿过五块板面，然后折回再次穿过相邻的孔洞，这样反复穿插直到穿过泡沫铜板面上所有孔洞为止，使一根水管形成的蛇形管路将所有的泡沫铜板2串接在一起，形成一个稳定的整体部分，上方进入泡沫铜板2的管口作为管口进水口4，管子出口5从泡沫铜板2底部另一端出来。

如图2所示，泡沫铜换热器13镶入一个水平方筒形水平的烟道外壳1内部并将其与水平管道紧密固定在一起。当烟气从水平烟道一端流进，经过中间的换热段时，烟气穿过泡沫铜板2和蛇形冷却水管路3之间的空隙。在这个过程中，烟气中的热量一部分通过蛇形冷却水管路3壁直接换热，一部分热量通过泡沫铜板2传递给冷却水或者储存在泡沫铜板2的空隙空间内最终由冷却水吸收。与冷却水进行热量交换后的低温烟气最终从管道另一侧流出。而冷却水从冷却水管道进口4流入，在反复折流的过程中有充分的时间吸收烟道内的热量，最后充分吸收热量的冷却水从下端出口5流出。

为了防止热量从烟道外壳散失，烟道外壳表面增加一层防止热量散失的保温层将烟道和蛇形管路全部包裹，有效的阻止热量散失，提高换热效率。

所用泡沫铜材料是由三维相互连通的空间网络构成的开孔，孔隙率为50-80%，平均孔径为0.2-4mm，是内部存在微观孔洞的通孔材料。它有极强的导热性和储热能力，五块相互平行的泡沫铜板面最大效率的传递和固定了热量，换热效率更高。

穿插在泡沫铜板面之间的蛇形冷却水管路布置方式避免了空间的浪费，使换热器的体积得到了很大的缩小，整个换热装置变得紧凑高效。来回穿插于泡沫铜板面间的蛇形管路布置的冷却水管路让冷却水长时间处于换热区域内，在增加了换热面积的同时也增加了换热时间，做到更高效的吸热。

实例：

（1）电厂烟气余热回收（此案例中的冷却液体采用冷却水）。

为防止烟气中的灰尘堵塞通道，将如图1所示的换热器安置在除尘器后。将冷却水从管口进水口4通入，冷却水沿着蛇形管道流动，由于整个冷却水管道穿插分布在换热段内，管道一部分通过和在泡沫铜板面间的空隙间流动的烟气直接换热，一部分和与其贴合的泡沫铜换热，最后从位于下方的管子出口5流出。

烟气从水平烟道一端流入，在流经换热段时从冷却水管道与泡沫铜板面分隔成的空隙间流过，烟气中的热量一部分与可见的冷却水管段进行热量交换，一部分由具有高导热性的泡沫铜板传递给冷却水管，泡沫铜中的孔洞还可以有效的固定和储存热量。经换热后的低温烟气流出换热段后最终从烟道另一端流出。

（2）电厂烟气水分回收技术模拟实验

如图3所示，用一个热风机11在一端产生热风，热风机11后面加一个蒸汽发生器12，让热风和蒸汽混合后沿管道通向该泡沫铜换热器13，在换热器前后设一个试验段，换热器前后端各放置一个湿度传感器芯片14和一个热电偶温度计15来分别测量换热器进出口湿度和湿度，利用所测数据来计算余热和水分回收效率。

Claims (5)

1.一种采用泡沫铜材料的管板式热交换器，包括泡沫铜板、蛇形冷却水管路、烟道外壳，其特征在于：多块泡沫铜板等间距互相平行放置，蛇形冷却水管路来回穿插于泡沫铜板间，形成泡沫铜换热器，所述泡沫铜换热器置于烟道外壳内，

当烟气从烟道一端流进，经过中间的泡沫铜换热器时，烟气穿过泡沫铜板和蛇形冷却水管之间的空隙，烟气中的热量一部分通过蛇形冷却水管壁直接换热，另一部分热量通过泡沫铜板传递给冷却水或者储存在泡沫铜板的空隙空间内由冷却水吸收，与冷却水进行热量交换后的低温烟气从烟道另一端流出；而冷却水从蛇形冷却水管路进水口流入，在反复折流的过程中充分吸收烟道内的热量，充分吸收热量的冷却水从蛇形冷却水管路下端管子出口流出。

2.根据权利要求1所述的采用泡沫铜材料的管板式热交换器，其特征在于：所述烟道外壳表面增设一层防止热量散失的保温层，将烟道和泡沫铜换热器全部包裹，有效的阻止热量散失，提高换热效率。

3.根据权利要求1所述的采用泡沫铜材料的管板式热交换器，其特征在于：所用泡沫铜板的材料为内部存在微观孔洞的通孔材料，通孔材料由三维相互连通的空间网络构成的开孔，孔隙率为50-80%，平均孔径为0.2-4mm。

4.根据权利要求1-3任一所述的采用泡沫铜材料的管板式热交换器，其特征在于：所述泡沫铜换热器进气端的烟道内装有一个热风机，热风机后面装有蒸汽发生器，热风机产生的热风经蒸汽发生器蒸汽混合后沿烟道通向所述泡沫铜换热器。

5.根据权利要求4所述的采用泡沫铜材料的管板式热交换器，其特征在于：所述泡沫铜换热器前后端各放置一个湿度传感器芯片和一个热电偶温度计来分别测量换热器进出口湿度和湿度，利用所测数据来计算余热和水分回收效率。