CN112066546A - 气体加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体加热装置，涉及化工设备技术领域，该气体加热装置包括具有容纳腔的壳体以及均设置于容纳腔内的换热管束和折流板组；壳体包括均与容纳腔相通的进气口和第一出气口；折流板组位于进气口与第一出气口之间，折流板组包括多块折流板，多块折流板沿壳体的延伸方向间隔布置，壳体以及多块折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道，缓解了现有技术中存在的气体加热器的换热效率较低的技术问题，达到了提高换热效率的技术效果。

Description

气体加热装置

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种气体加热装置。

背景技术

加热器是利用某种介质作为热载体，给其它被加热介质加热的设备。如，熔盐加热器。熔盐加热器是利用熔盐作为热载体的加热设备。其中，熔盐是盐类熔化形成的、由阳离子和阴离子组成的离子熔体，物理性质与液体类似。盐类的熔点范围很广，可高达上千摄氏度(NaCl为801℃)或低到-96℃，这与盐的种类有关。一般熔盐的加热温度比较高，如，350～550℃，且其传热系数是有机载体的2倍以上，被广泛应用于化工、能源、环保等领域。但是，现有的熔盐加热器在给气体加热时，存在换热效率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体加热装置，以缓解现有技术中存在的气体加热器的换热效率较低的技术问题。

第一方面，实施例提供一种气体加热装置，包括：具有容纳腔的壳体以及均设置于所述容纳腔内的换热管束和折流板组。

所述壳体包括均与所述容纳腔相通的进气口和第一出气口。

所述折流板组位于所述进气口与所述第一出气口之间，所述折流板组包括多块折流板，多块所述折流板沿所述壳体的延伸方向间隔布置，所述壳体以及多块所述折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道。

所述第一出气口为多个，多个所述第一出气口沿所述壳体的周向间隔布置。

所述壳体的外侧固定套设有套筒，所述套筒与所述壳体的外表面之间围成密闭的出气腔，所述套筒上设有第二出气口，所述第二出气口和所述第一出气口均与所述出气腔相通。

在可选的实施方式中，所述曲折状流道包括靠近所述壳体的内壁的第一流道和位于所述壳体的高度方向上的中心位置的第二流道，所述第一流道与所述第二流道间隔布置。

在可选的实施方式中，所述折流板组包括均与所述壳体的延伸方向呈角度设置的第一折流板和第二折流板。

所述第一折流板的外缘与所述壳体的内壁之间形成环状的所述第一流道，所述第二流道设置于所述第二折流板。

在可选的实施方式中，所述第一折流板和所述第二折流板均设置为至少两块，且所述第一折流板和所述第二折流板交替布置。

在可选的实施方式中，其中一块所述第二折流板位于所述壳体靠近所述第一出气口的位置处。

在可选的实施方式中，所述容纳腔的横截面形状为圆形，所述第一折流板为圆形板，所述第二折流板为圆环形板。

所述第一折流板的直径为所述壳体的内径的0.5～0.9倍。

和/或，所述第二折流板的内圆直径为所述壳体的内径0.5～0.9倍。

和/或，所述第二折流板的外圆直径比所述壳体的内径小0～50mm。

在可选的实施方式中，所述进气口处设有均流结构，所述均流结构位于所述壳体内。

在可选的实施方式中，所述均流结构包括进口分布板，所述进口分布板相对所述壳体固定设置，所述进口分布板上设有多个均匀布置的第一通孔。

在可选的实施方式中，多个所述第一出气口的面积之和不大于所述进气口的面积。

在可选的实施方式中，所述壳体向远离所述第二出气口的方向与所述套筒偏心设置。

本发明提供的气体加热装置的有益效果：

在使用该气体加热装置时，换热管束内通入有一定温度范围的换热介质，待加热气体能够由进气口进入到容纳腔内，由于容纳腔内设有多块折流板，多块折流板沿壳体的延伸方向间隔布置，且壳体以及多块折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道，因而，进入到容纳腔内待加热气体能够沿曲折状流道流动，在流动的过程中气体能够与换热管束进行热交换，从而使待加热气体逐渐升温，最终加热后的气体由第一出气口排出。

由前述可知，该气体加热装置中的壳体以及多块折流板能够形成曲折状流道，该曲折状流道相对直线型流道一方面能够增加气体在容纳腔内的流动时间，从而提高换热效率；另一方面，该曲折状流道能够改变气体流动的方向，在气体改变方向的同时气体受到阻挡的冲击还能使其流速增加，进而提高了换热效率。

另外，第一出气口为多个，且壳体的外侧的套筒与壳体的外表面之间围成密闭的出气腔，套筒上的第二出气口和第一出气口均与出气腔相通，该设置能够使容纳腔内被加热的气体通过多个第一出气口排入出气腔内，即，使从多个方向过来的气体汇集在出气腔内，并通过出气腔上的第二出气口排出，该设置相对现有技术中直接在壳体上开设一个出气口来说，该气体加热装置能够使气体在容纳腔内的分布均匀，使得容纳腔内的流场稳定，可以充分地利用换热面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气体加热装置的结构示意图；

图2为壳体、管箱、换热管束和折流板组的结构示意图；

图3为图1所示气体加热装置中的壳体和管箱的结构示意图；

图4为壳体与套筒的相对位置的侧视图。

图标：

100-壳体；110-进气口；120-第一出气口；

200-换热管束；

310-第一折流板；320-第二折流板；

400-管箱；500-均流结构；

600-套筒；610-第二出气口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种气体加热装置，如图1至图3所示，该气体加热装置包括具有容纳腔的壳体100以及均设置于容纳腔内的换热管束200和折流板组；壳体100包括均与容纳腔相通的进气口110和第一出气口120；折流板组位于进气口110与第一出气口120之间，折流板组包括多块折流板，多块折流板沿壳体100的延伸方向间隔布置，壳体100以及多块折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道。

在使用该气体加热装置时，换热管束200内通入有一定温度范围的换热介质，待加热气体能够由进气口110进入到容纳腔内，由于容纳腔内设有多块折流板，多块折流板沿壳体100的延伸方向间隔布置，且壳体100以及多块折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道，因而，进入到容纳腔内待加热气体能够沿曲折状流道流动，在流动的过程中能够与换热管束200进行热交换，从而使待加热气体逐渐升温，最终加热后的气体由第一出气口120排出。

由前述可知，该气体加热装置中的壳体100以及多块折流板能够形成曲折状流道，该曲折状流道相对直线型流道一方面能够增加气体在容纳腔内的流动时间，从而提高换热效率；另一方面，该曲折状流道能够改变气体流动的方向，在气体改变方向的同时气体受到阻挡的冲击还能使其流速增加，进而提高了换热效率。

其中，换热管束200包括成百上千根换热管，换热管与换热管之间留有一定的换热间隙。

该实施例中，单根换热管可采用U型换热管，单根U型换热管的外表面为传热面。

上述提到的换热管束200内的“换热介质”可选用熔盐(硝酸钾、硝酸钠和亚硝酸钠的混合物)，具体根据待加热气体所需加热的温度选择一定温度的熔盐通入换热管束200内，该技术对于本领域技术人员来说是清楚的。

示例性地，在三聚氰胺生产中，用于流化床的载气为氨气和二氧化碳的混合气，熔盐温度在350～550℃之间，熔盐通入换热管束200的换热管内，通入壳体100内的载气可以来自压缩机，载气温度为200～260℃，其中，热交换后能够将载气加热至300℃以上。

该实施例中，曲折状流道包括靠近壳体100的内壁的第一流道和位于壳体100的高度方向上的中心位置的第二流道，第一流道与第二流道间隔布置；该设置的好处是能够使气流由壳体100的内壁区域流向壳体100的中部，以及由壳体100的中部流向壳体100的内壁区域，从而使气流沿曲折状流道流动。

需要说明的是，该实施例中的气体加热装置为卧式。其中，图1所示气体加热装置中的壳体100的容纳腔的横截面形状为圆形，上述提到的“壳体100的高度方向上的中心位置”是指壳体100在竖直方向上的中心位置。

具体的，如图2所示，折流板组包括均与壳体100的延伸方向呈角度设置的第一折流板310和第二折流板320；第一折流板310的外缘与壳体100的内壁之间形成环状的第一流道，第二流道设置于第二折流板320。

其中，第二流道为设置于第二折流板320上的中心通孔。

示例性地，第一通道和第二通道均为一个，且第一通道靠近进气口110设置；工作时，第二折流板320靠近第一出气口120设置，则待加热气体由进气口110进入容纳腔，并由第一通道经第二通道从第一出气口120排出。

作为一种变形，第一折流板310和第二折流板320均设置为两块，且第一折流板310和第二折流板320交替布置，即一块第一折流板310、一块第二折流板320、一块第一折流板310和一块第二折流板320依次间隔布置。

例如，第一折流板310和第二折流板320均为四块，当然还可以均为三块、五块等等。

该实施例中，结合图2和图3，其中一块第二折流板320位于壳体100靠近第一出气口120的位置处，以保证气体能够在第二折流板320处集中，并且更好地流入多个第一出气口120。

进一步的，如图2所示，其中一块第一折流板310位于壳体100靠近进气口110的位置处。

请继续参照图2，该气体加热装置工作时，气体由进气口110进入容纳腔，穿过换热管束200之间的换热间隙后，改变流动方向流向第一流道(换热管束200的四周)，遇到壳体100后，再次改变流动方向并向第二流道(换热管束200的中心)流动，然后再次改变流动方向，由第二流道流向第一流道，依次向前流动。由前述可知，气体按上述方式流动，能够多次改变流动方向(从换热管束200的中心到换热管束200的四周，再到换热管束200的中心)，从而延长气体在容纳腔内的流动时间。

在上述实施例的基础上，能够形成第一流道和第二流道的一种具体实施方式为：容纳腔的横截面形状为圆形，第一折流板310为圆形板，第二折流板320为圆环形板。

其中，第一折流板310、第二折流板320和壳体100之间满足以下条件：1)第一折流板310的直径(外缘直径)为壳体100的内径的0.5～0.9倍；2)第二折流板320的内圆直径为壳体100的内径0.5～0.9倍；3)第二折流板320的外圆直径比壳体100的内径小0～50mm。优选的，第一折流板310、第二折流板320和壳体100三者满足前述三个条件，当然，对于满足前述任一项或任两项条件来说也可。

在一种具体实施方式中，第二折流板320的外圆直径比壳体100的内径小10mm，第二折流板320的内圆直径为壳体100的内径0.75倍。为了尽可能地提高换热效率，第一折流板310与第二折流板320之间的间距为400mm。

其中，为了提高换热效率，可以调整第一折流板310和第二折流板320之间的间距，以及改变第一折流板310的直径、第二折流板320的内圆直径，进而使气体在换热管束200间的流速改变，以达到提高换热效率的目的。

该实施例中，如图1、图2或图3所示，壳体100的一端(如，左端)敞口，该敞口处设有管箱400，通过管箱400封堵该敞口。

其中，壳体100与管箱400可拆卸连接(如，螺纹连接或卡接)，该设计不仅便于换热管束200的拆装，而且便于换热管束200内换热介质的更换以及形成循环等。

在上述实施例的基础上，如图2所示，进气口110处设有均流结构500，均流结构500位于壳体100内。

在一种结构形式中，请继续参照图2，均流结构500包括进口分布板，进口分布板相对壳体100固定设置，进口分布板上设有多个均匀布置的第一通孔；工作时，气体从进气口110进入，气体受到进口分布板的阻挡，气体原来的流动方向被改变，并通过均匀分布的第一通孔继续流动。

其中，进口分布板可与壳体100卡接。

作为一种变形，进口分布板上无需设置第一通孔，其中，进口分布板的外缘与壳体100之间设有环状的间隙，气体可以由该环状的间隙继续流动。

如图3所示，第一出气口120为多个，多个第一出气口120沿壳体100的周向间隔布置；多个第一出气口120的面积之和不大于进气口110的面积，该设置能够避免多个第一出气口120的开孔面积过大而带来的气体不能均匀分布的情况发生。

其中，多个第一出气口120沿壳体100的周向均匀布置，多个第一出气口120的数量为4～20个，例如为，4、5、6、7、8等等，该数量不宜过多，以免增加气体流动的阻力。

进一步的，如图1或图4所示，壳体100的外侧固定套设有套筒600，套筒600与壳体100的外表面之间围成密闭的出气腔；套筒600上设有第二出气口610，第二出气口610和第一出气口120均与出气腔相通。前述设置能够使容纳腔内被加热的气体通过多个第一出气口120排入出气腔内，即，使从多个方向过来的气体汇集在出气腔内，并通过出气腔上的第二出气口610排出。并且，前述设置相对现有技术中直接在壳体100上开设一个出气口来说，该气体加热装置能够使气体在容纳腔内的分布均匀，使得容纳腔内的流场稳定，可以充分地利用换热面积(该效果对于本领域技术人员来说根据说明书记载的内容能够直接毫无意义地得出)。

该气体加热装置中，当气体穿过最后一块第二折流板320的中心通孔后，改变流体方向，向换热管束200的周围流动，然后从均匀开在壳体100上的多个第一出气口120流入出气腔内汇集后，从开在套筒600上的第二出气口610流出，完成换热过程。

请继续参照图4，壳体100向远离第二出气口610的方向与套筒600偏心设置。

其中，套筒600的外径比壳体100的内径大50～500mm；套筒600的长度(该长度方向与壳体100的延伸方向)为第二出气口610的直径的1～3倍；壳体100与套筒600的偏心距离为10～200mm。

请再次参照图4，该实施例中，壳体100与套筒600的偏心距离为100mm；具体的，壳体100的投影圆的圆心为O₁，套筒600的投影圆的圆心为O₂，其中，O₁与O₂之间的距离为100mm。

由于距离第二出气口610最近的壳体100上的第一出气口120(顶部出气口)的气体总气量最大，距离第二出气口610最远的壳体100上的第一出气口120(底部出气口)的气体总气量最小，壳体100与套筒600偏心设置后，套筒600与底部出气口之间的气体通道变窄，对应总气量也最小，套筒600与顶部出气口的气体通道变宽，对应总气量也最大，所以前述两处气体通道的气体阻力相对均衡，进一步保证了气体在多个第一出气口120处的均匀分布，换热面能够被全部有效地利用，提高了换热效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气体加热装置，其特征在于，包括：具有容纳腔的壳体(100)以及均设置于所述容纳腔内的换热管束(200)和折流板组；

所述壳体(100)包括均与所述容纳腔相通的进气口(110)和第一出气口(120)；

所述折流板组位于所述进气口(110)与所述第一出气口(120)之间，所述折流板组包括多块折流板，多块所述折流板沿所述壳体(100)的延伸方向间隔布置，所述壳体(100)以及多块所述折流板形成用于使待加热气体通过的曲折状流道；

所述第一出气口(120)为多个，多个所述第一出气口(120)沿所述壳体(100)的周向间隔布置；

所述壳体(100)的外侧固定套设有套筒(600)，所述套筒(600)与所述壳体(100)的外表面之间围成密闭的出气腔，所述套筒(600)上设有第二出气口(610)，所述第二出气口(610)和所述第一出气口(120)均与所述出气腔相通。

2.根据权利要求1所述的气体加热装置，其特征在于，所述曲折状流道包括靠近所述壳体(100)的内壁的第一流道和位于所述壳体(100)的高度方向上的中心位置的第二流道，所述第一流道与所述第二流道间隔布置。

3.根据权利要求2所述的气体加热装置，其特征在于，所述折流板组包括均与所述壳体(100)的延伸方向呈角度设置的第一折流板(310)和第二折流板(320)；

所述第一折流板(310)的外缘与所述壳体(100)的内壁之间形成环状的所述第一流道，所述第二流道设置于所述第二折流板(320)。

4.根据权利要求3所述的气体加热装置，其特征在于，所述第一折流板(310)和所述第二折流板(320)均设置为至少两块，且所述第一折流板(310)和所述第二折流板(320)交替布置。

5.根据权利要求4所述的气体加热装置，其特征在于，其中一块所述第二折流板(320)位于所述壳体(100)靠近所述第一出气口(120)的位置处。

6.根据权利要求3所述的气体加热装置，其特征在于，所述容纳腔的横截面形状为圆形，所述第一折流板(310)为圆形板，所述第二折流板(320)为圆环形板；

所述第一折流板(310)的直径为所述壳体(100)的内径的0.5～0.9倍；

和/或，所述第二折流板(320)的内圆直径为所述壳体(100)的内径0.5～0.9倍；

和/或，所述第二折流板(320)的外圆直径比所述壳体(100)的内径小0～50mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的气体加热装置，其特征在于，所述进气口(110)处设有均流结构(500)，所述均流结构(500)位于所述壳体(100)内。

8.根据权利要求7所述的气体加热装置，其特征在于，所述均流结构(500)包括进口分布板，所述进口分布板相对所述壳体(100)固定设置，所述进口分布板上设有多个均匀布置的第一通孔。

9.根据权利要求1-6任一项所述的气体加热装置，其特征在于，多个所述第一出气口(120)的面积之和不大于所述进气口(110)的面积。

10.根据权利要求1-6任一项所述的气体加热装置，其特征在于，所述壳体(100)向远离所述第二出气口(610)的方向与所述套筒(600)偏心设置。

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