CN111412754A - 用于热回收的换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于热回收的换热器，旨在提供一种能够有效调节换热器热胀冷缩所引起的变形和收缩，从而有效改善因热胀冷缩所引起的管道断裂的问题的用于热回收的换热器。它包括外管及位于外管内的内管，所述内管的腔体构成排烟通道，排烟通道上设有进烟口与排烟口，所述外管与内管之间的腔体构成进气通道，所述外管上设有与进气通道连通的进气口与排气口，所述外管中的一部分由第一波纹管段组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间。

Description

用于热回收的换热器
技术领域
本发明涉及一种热回收装置，具体涉及一种用于热回收的换热器。
背景技术
天然气热处理炉工作时炉压需保持低压状态下运行，所以炉内的烧嘴工作时所产生多少气量，排烟口就得排出多少气量，以确保炉压稳定工作；同时，还要不断的向炉内提供空气。为了提高能源利用效率，目前的天然气热处理炉上一般都装有管道式预热回收器（也叫“换热器”），将排出的烟气中热量与向炉内提供的空气进行换热，并将加热后的空气供给天然气热处理炉。目前常规的管道式预热回收器（也叫“换热器”），该换热器包括外管及若干设置在外管内的内管，换热器的外管与内管受热胀冷缩的影响不能自行调节，经常出现管道开裂、拉断损坏的问题，换热器频繁的损坏、更换，不仅极大增加了热处理炉的使用、维修成本，而且可能会造成炉体变形甚至损坏的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能够有效调节换热器热胀冷缩所引起的变形和收缩，从而有效改善因热胀冷缩所引起的管道断裂的问题的用于热回收的换热器。
本发明的技术方案是：
一种用于热回收的换热器，包括外管及位于外管内的内管，所述内管的腔体构成排烟通道，排烟通道上设有进烟口与排烟口，所述外管与内管之间的腔体构成进气通道，所述外管上设有与进气通道连通的进气口与排气口，所述外管中的一部分由第一波纹管段组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间。由于外管中的一部分由第一波纹管段组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间，如此可以通过第一波纹管段来调节换热器热胀冷缩所引起的变形和收缩，从而有效改善因热胀冷缩所引起的外管断裂的问题。
作为优选，内管的内壁上设有若干内散热组件，内散热组件位于排烟通道内，内散热组件包括若干内散热翼片，所述内管的外壁上设有若干外散热组件，外散热组件位于进气通道内，外散热组件包括若干外散热翼片。如此，可以通过内散热翼片和外散热翼片进行换热，换热面积大，换热效率高，换热效果好。
作为优选，内散热组件沿内管的轴向依次分布，同一内散热组件中的内散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两内散热组件的内散热翼片错开分布。如此，可以增大烟气在排烟通道内的流阻，进而提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
作为优选，外散热组件沿内管的轴向依次分布，同一外散热组件中的外散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两外散热组件的外散热翼片错开分布。如此，可以增大空气在进气通道内的流阻，进而提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
作为优选，内散热翼片与内管的轴线相平行，内散热翼片的厚度沿排烟通道内的烟气流动方向逐渐增大；所述外散热翼片与内管的轴线相平行，外散热翼片的厚度沿进气通道内的空气流动方向逐渐增大。如此，可以在不增加内管和内外散热翼片的加工制作难度的情况下，进一步的增大烟气在排烟通道内的流阻和接触面积以及空气在进气通道内的流阻和接触面积，从而进一步的提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
作为优选，内管的一端口构成所述的进烟口，内管的另一端口构成所述的排烟口，所述进烟口的内壁包覆有耐高温的石棉纤维层。由于换热器的进烟口与天然气热处理炉的出烟口连接，天然气热处理炉工作时炉内温度高达1100摄氏度以上，通过出烟口排出的温度高达1000摄氏度左右，因而目前的换热器的进烟口经常出现由高温所带来的氧化、脆化、开裂等现象；为解决这一问题，本方案通过在进烟口的内壁包覆耐高温的石棉纤维层，从而，有效的避免由高温所带来的进烟口氧化、脆化、开裂等现象。
作为优选，还包括预置式防回烟结构，所述预置式防回烟结构包括设置在外管与内管之间的两片隔断板、位于两片隔断板之间的隔断腔体、设置在内管上并位于两片隔断板之间的减薄段、设置在外管的外壁上的两片连接板及连接两片连接板的连接线，所述隔断板与内管连为一体，隔断板与外管连为一体，所述隔断腔体为密闭腔体，所述外管中的还有一部分是由第二波纹管段组成，第二波纹管段位于两片隔断板之间，并且第二波纹管段位于两片连接板之间，所述进烟口与排烟口位于隔断腔体的同一侧，所述减薄段对应的内管的壁厚小于内管其余部分的厚度。
内管作为排烟通道，其受到的热胀冷缩的影响非常大，一旦内管受热胀冷缩的影响不能自行调节，则会造成换热器内管开裂，甚至拉断的问题；由于内管处于外管内，内管开裂或拉断难以被发现，而内管出现开裂或拉断，则会使得排烟通道内的一部分烟气直接通过进气通道回流到天然气热处理炉，导致成炉内压力升高，炉体受炉内的压力向外膨胀，炉体钢板接缝处会开裂造成炉体变形甚至损坏的严重问题。为了解决这一问题，本方案在换热器上设置了预置式防回烟结构，其通过在内管上设置减薄段，通过降低减薄段的管道强度，以使内管在受热胀冷缩的影响不能自行调节时，开裂或拉断位置处于减薄段上；当内管的减薄段上出现开裂或拉断后，由于减薄段位于两片隔断板之间，通过减薄段的裂缝排出的烟气将进入隔断腔体，而不会进入进气通道回流到天然气热处理炉，导致成炉内压力升高，炉体钢板接缝处会开裂造成炉体变形甚至损坏的严重问题；更重要都是，由于第二波纹管段的设置，当内管的减薄段上出现开裂或拉断后，第二波纹管段受热将会产生较大的轴向扩展，从而将连接线拉断，如此，就可以警示工作人员内管的减薄段上出现开裂或拉断，使工作人员尽快检修。
作为优选，减薄段对应的内管的内壁上设有内环形凹槽，减薄段对应的内管的外壁上设有外环形凹槽。
作为优选，进气口靠近排烟口，所述排气口靠近进烟口。
作为优选，内管为耐热钢钢管。如此可以提高内管受热胀冷缩的影响的自行调节能力。
本发明的有益效果是：
其一，能够有效调节换热器热胀冷缩所引起的变形和收缩，从而有效改善因热胀冷缩所引起的管道断裂的问题。
其二，能够有效提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
其三，通过在进烟口的内壁包覆耐高温的石棉纤维层，从而，有效的避免由高温所带来的进烟口氧化、脆化、开裂等现象。
附图说明
图1是本发明的具体实施例一的用于热回收的换热器的一种结构示意图。
图2是图1中A-A处的一种剖面结构示意图。
图3是本发明的具体实施例二的用于热回收的换热器的一种结构示意图。
图中：
外管1；
内管2；
排烟通道3，进烟口3.1，排烟口3.2；
进气通道4，进气口4.1，排气口4.2；
第一波纹管段5；
外散热翼片6；
内散热翼片7；
石棉纤维层8；
预置式防回烟结构9，隔断板9.1，隔断腔体9.2，减薄段9.3，连接板9.4，连接线9.5，第二波纹管段9.6。
具体实施方式
为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
具体实施例一：如图1、图2所示，一种用于热回收的换热器，包括外管1及位于外管内的内管2。内管的腔体构成排烟通道3，排烟通道上设有进烟口3.1与排烟口3.2。外管与内管之间的腔体构成进气通道4。外管上设有与进气通道连通的进气口4.1与排气口4.2。外管中的一部分由第一波纹管段5组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间。
本实施例的用于热回收的换热器在实际应用时，进烟口与天然气热处理炉的出烟口连接，天然气热处理炉工作产生的烟气通过排烟通道排出；空气通过进气通道与排烟通道内的烟气进行换热后，供给天然气热处理炉。在换热器使用过程中，由于外管中的一部分由第一波纹管段组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间，如此可以通过第一波纹管段来调节换热器热胀冷缩所引起的变形和收缩，从而有效改善因热胀冷缩所引起的外管断裂的问题。
本实施例中，进气口靠近排烟口，排气口靠近进烟口。
进一步的，如图1、图2所示，内管的内壁上设有若干内散热组件，内散热组件位于排烟通道内，内散热组件包括若干内散热翼片7；内管的外壁上设有若干外散热组件，外散热组件位于进气通道内，外散热组件包括若干外散热翼片6。如此，可以通过内散热翼片和外散热翼片进行换热，换热面积大，换热效率高，换热效果好。
如图1、图2所示，内散热组件沿内管的轴向依次分布，同一内散热组件中的内散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两内散热组件的内散热翼片错开分布。如此，可以增大烟气在排烟通道内的流阻，进而提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
如图1、图2所示，外散热组件沿内管的轴向依次分布，同一外散热组件中的外散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两外散热组件的外散热翼片错开分布。如此，可以增大空气在进气通道内的流阻，进而提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
内散热翼片7与内管的轴线相平行，内散热翼片的厚度沿排烟通道内的烟气流动方向逐渐增大；外散热翼片6与内管的轴线相平行，外散热翼片的厚度沿进气通道内的空气流动方向逐渐增大。如此，可以在不增加内管和内外散热翼片的加工制作难度的情况下，进一步的增大烟气在排烟通道内的流阻和接触面积以及空气在进气通道内的流阻和接触面积，从而进一步的提高进气通道内的空气与烟气的换热效果。
进一步的，如图1、图2所示，内管的一端口构成所述的进烟口3.1，内管的另一端口构成所述的排烟口3.2。进烟口的内壁包覆有耐高温的石棉纤维层8。由于换热器的进烟口与天然气热处理炉的出烟口连接，天然气热处理炉工作时炉内温度高达1100摄氏度以上，通过出烟口排出的温度高达1000摄氏度左右，因而目前的换热器的进烟口经常出现由高温所带来的氧化、脆化、开裂等现象；为解决这一问题，本方案通过在进烟口的内壁包覆耐高温的石棉纤维层，从而，有效的避免由高温所带来的进烟口氧化、脆化、开裂等现象。
进一步的，内管为耐热钢钢管。如此可以提高内管受热胀冷缩的影响的自行调节能力。
具体实施例二，本实施例的其余结构参照具体实施例一，其不同之处在于：
如图3所示，一种用于热回收的换热器还包括预置式防回烟结构9。预置式防回烟结构包括设置在外管与内管之间的两片隔断板9.1、位于两片隔断板之间的隔断腔体9.2、设置在内管上并位于两片隔断板之间的减薄段9.3、设置在外管的外壁上的两片连接板9.4及连接两片连接板的连接线9.5。隔断板与内管连为一体，隔断板与外管连为一体。隔断腔体为密闭腔体。外管中的还有一部分是由第二波纹管段9.6组成，第二波纹管段位于两片隔断板之间，并且第二波纹管段位于两片连接板之间。进烟口与排烟口位于隔断腔体的同一侧。减薄段对应的内管的壁厚小于内管其余部分的厚度，以使减薄段对应的内管的强度小于内管其余部分的强度，具体的，减薄段对应的内管的内壁上设有内环形凹槽，减薄段对应的内管的外壁上设有外环形凹槽；以使减薄段对应的内管的强度小于内管其余部分的强度。
本实施例中，两片连接板均为环形连接板，两片连接板相平行，两片连接板均设有4个绕外管的周向均匀分布的连接孔。连接线为4条，连接线通过连接孔与连接板连接。两片连接板之间的连接线处于绷紧状态，且连接线与外管的轴线相平行。连接线为尼龙线。
本实施例中，预置式防回烟结构靠近排烟口，外管的长度为2米或3米。
内管作为排烟通道，其受到的热胀冷缩的影响非常大，一旦内管受热胀冷缩的影响不能自行调节，则会造成换热器内管开裂，甚至拉断的问题；由于内管处于外管内，内管开裂或拉断难以被发现，而内管出现开裂或拉断，则会使得排烟通道内的一部分烟气直接通过进气通道回流到天然气热处理炉，导致成炉内压力升高，炉体受炉内的压力向外膨胀，炉体钢板接缝处会开裂造成炉体变形甚至损坏的严重问题。为了解决这一问题，本方案在换热器上设置了预置式防回烟结构，其通过在内管上设置减薄段，通过降低减薄段的管道强度，以使内管在受热胀冷缩的影响不能自行调节时，开裂或拉断位置处于减薄段上；当内管的减薄段上出现开裂或拉断后，由于减薄段位于两片隔断板之间，通过减薄段的裂缝排出的烟气将进入隔断腔体，而不会进入进气通道回流到天然气热处理炉，导致成炉内压力升高，炉体钢板接缝处会开裂造成炉体变形甚至损坏的严重问题；更重要都是，由于第二波纹管段的设置，当内管的减薄段上出现开裂或拉断后，第二波纹管段受热将会产生较大的轴向扩展，从而将连接线拉断，如此，就可以警示工作人员内管的减薄段上出现开裂或拉断，使工作人员尽快检修。
在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

Claims (10)

1.一种用于热回收的换热器，包括外管及位于外管内的内管，所述内管的腔体构成排烟通道，排烟通道上设有进烟口与排烟口，所述外管与内管之间的腔体构成进气通道，所述外管上设有与进气通道连通的进气口与排气口，其特征是，所述外管中的一部分由第一波纹管段组成，并且第一波纹管段位于进气口与排气口之间。
2.根据权利要求1所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述内管的内壁上设有若干内散热组件，内散热组件位于排烟通道内，内散热组件包括若干内散热翼片，所述内管的外壁上设有若干外散热组件，外散热组件位于进气通道内，外散热组件包括若干外散热翼片。
3.根据权利要求2所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述内散热组件沿内管的轴向依次分布，同一内散热组件中的内散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两内散热组件的内散热翼片错开分布。
4.根据权利要求2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述外散热组件沿内管的轴向依次分布，同一外散热组件中的外散热翼片绕内管的周向均匀分布，相邻两外散热组件的外散热翼片错开分布。
5.根据权利要求2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述内散热翼片与内管的轴线相平行，内散热翼片的厚度沿排烟通道内的烟气流动方向逐渐增大；所述外散热翼片与内管的轴线相平行，外散热翼片的厚度沿进气通道内的空气流动方向逐渐增大。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述内管的一端口构成所述的进烟口，内管的另一端口构成所述的排烟口，所述进烟口的内壁包覆有耐高温的石棉纤维层。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，还包括预置式防回烟结构，所述预置式防回烟结构包括设置在外管与内管之间的两片隔断板、位于两片隔断板之间的隔断腔体、设置在内管上并位于两片隔断板之间的减薄段、设置在外管的外壁上的两片连接板及连接两片连接板的连接线，所述隔断板与内管连为一体，隔断板与外管连为一体，所述隔断腔体为密闭腔体，所述外管中的还有一部分是由第二波纹管段组成，第二波纹管段位于两片隔断板之间，并且第二波纹管段位于两片连接板之间，所述进烟口与排烟口位于隔断腔体的同一侧，所述减薄段对应的内管的壁厚小于内管其余部分的厚度。
8.根据权利要求1或2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述减薄段对应的内管的内壁上设有内环线凹槽，减薄段对应的内管的外壁上设有外环线凹槽。
9.根据权利要求1或2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述进气口靠近排烟口，所述排气口靠近进烟口。
10.根据权利要求1或2或3所述的用于热回收的换热器，其特征是，所述内管为耐热钢钢管。
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Pledgee: China Construction Bank Corporation Wuyi Sub-branch

Pledgor: Zhejiang Wujing Machine Manufacture Co.,Ltd.

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