CN112146488B - 碳化硅板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳化硅板式换热器，包括换热箱体，换热箱体内设有换热组件，换热箱体前后两端设有烟气进口管道和烟气出口管道，换热组件包括层叠设置在换热箱体内的多个碳化硅换热板，相邻碳化硅换热板之间留有间距，每个碳化硅换热板包括碳化硅板片，碳化硅板片内沿宽度方向设有多个输水孔，输水孔两端一直延伸到碳化硅板片两端面上，碳化硅板片两端固定有集液壳，两侧集液壳外侧连接有接管，两侧的接管连接有进出水装置。本发明使用碳化硅换热板，具有极高的耐腐蚀，抗氧化，耐冲蚀性能，具有极佳的使用寿命。有效解决换热器领域低温露点腐蚀的难题，且导热性能更好。

Description

碳化硅板式换热器

技术领域

本发明涉及一种碳化硅板式换热器，属于换热技术领域。

背景技术

在低温余热回收换热器领域，通过烟气与空气或与水等介质换热以达到降低烟气温度，提高空气或水温度的效果，换热器有多种形式，主要有板式和管式，板式换热器以不锈钢板式为主，管式以搪瓷管式为主。但烟气出口温度普遍在120℃以上，再降温会因低温露点腐蚀导致设备腐蚀报废，所以低温露点腐蚀问题一直是低温余热回收换热器行业的难题。

发明内容

本发明提供一种碳化硅换热板及其换热器，解决目前低温露点腐蚀导致换热设备腐蚀报废的问题。

本发明提供一种碳化硅板式换热器，包括换热箱体，换热箱体内设有换热组件，换热箱体前后两端设有烟气进口管道和烟气出口管道，换热组件包括层叠设置在换热箱体内的多个碳化硅换热板，相邻碳化硅换热板之间留有间距，每个碳化硅换热板包括碳化硅板片，碳化硅板片内沿宽度方向设有多个输水孔，输水孔两端一直延伸到碳化硅板片两端面上，碳化硅板片两端固定有集液壳，两侧集液壳外侧连接有接管，两侧的接管连接有进出水装置。换热板采用碳化硅板，碳化硅板具有极高的耐腐蚀，抗氧化，耐冲蚀性能，可耐硫酸，硝酸，磷酸混合酸，强碱，氧化剂等。是可耐氢氟酸腐蚀的陶瓷材料，具有极佳的使用寿命。碳化硅导热系数约140W/mK，不锈钢导热系数约16W/mK。所以碳化硅板导热效果优于不锈钢板。具有良好的耐酸效果，有效解决换热器领域低温露点腐蚀的难题。换热器在换热箱体内与烟气进行热交换，交换时，换热板为碳化硅换热板，可以防止低温露点腐蚀，且换热效率更高。

所述集液壳两端固定有定位凸起，碳化硅换热板前后两侧设有与管板固定的定位板，定位板上设有与定位凸起配合的定位孔。方便安装定位换热板。

两侧所述的集液壳外侧固定有接口短节，接口短节、集液壳和定位凸起为一体成型，接口短节外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈一，接管的内壁上也设有容纳密封圈一的环形凹槽。连接结构简单方便，且密封效果更好。集液壳为塑料材质。

接管的外端外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈二。密封效果更好。

换热箱体包括设置在碳化硅换热板左右两侧的管板和固定在管板上下两侧的箱板，管板上设有供接管穿过的通孔，通孔内设有容纳密封圈二的环形凹槽，进出水装置包括固定在管板的外侧的管箱，同一侧的多个接管外端伸入管箱内，一侧的管箱设有进液口，另一侧的管箱设有出液口。密封效果更好，防止烟气泄露，管板的外侧固定有管箱，接管外端伸入管箱内，一侧的管箱设有进液口，另一侧的管箱设有出液口，进出液方便快捷。

烟气进口管道和烟气出口管道均为左右方向上外侧口径小于内侧口径的变径管，变径管在上下方向的宽度外向内逐渐减小，烟气进口管道和烟气出口管道固定在管板和箱板的两端。变径管可以在不增大输烟口径的基础上，尽可能的增大换热空间。

烟气进口管道和烟气出口管道外端均固定有连接法兰管。

两侧接管为PTFE或PA材质的长塑料软管，两侧管板和管箱为两侧进出水集液管，在集液管上带有一排进水或出水接口，长塑料软管一端与碳化硅板片上的接口短节上，另一端接在集液管上。以此实现，水从集液管一端进入，通过长塑料软管进入碳化硅板片，与烟气换热后通过另一端长塑料软管流出到另一侧的集液管，完成换热。

烟气进口管道一端的连接法兰管内孔外端设有支撑台，连接法兰管内设有支撑套，支撑套外端外侧固定有与支撑台配合的支撑沿，支撑台上设有定位柱，支撑沿上设有定位插孔，支撑套左端内孔壁上固定有支撑环，支撑环的左侧设有筛网环一，筛网环一的内孔中固定有中间向右侧凹陷的球面型的筛网一，筛网环一的左侧设有隔套，筛网一和筛网二配合可以使得每层筛网不会被完全堵死，隔套的左侧设有筛网环二，筛网环二的内孔中固定有中间向左侧凹陷的球面型的筛网二，筛网环二的左端与支撑沿左端平齐，筛网环二和支撑沿二的左侧设有压紧套，压紧套螺纹连接在连接法兰管的内孔中，可以方便的拆卸支撑套，方便清洗或更换筛网，支撑套的内孔右端沿其径向固定有多块与碳化硅半片平行的导流板，导流板的右端固定有向外侧倾斜的弹性金属折弯板。弹性金属折弯板可以方便的放入和取出支撑套，并且可以倒流烟气，使得气体近气更加均匀。

上下相邻的输水孔为一组，同组输水孔进水端通过连接管连接，每个连接管通过管道均与输水管一连接，输水管一的中部和两端通过管道与输水管二连接，输水管二两端通过管道连接输水管三，输水管三的中部通过连接软管与接口短节固定连接，集液壳内侧设有供碳化硅板片插入的开口，开口与碳化硅板片通过固定胶粘结固定密封，碳化硅板片的外表面为波纹状，增加换热面积，换热箱体的其中一角设有排液管，排液管可以排出换热时产生的冷凝水，排液管上设有阀门。输水管的个数可以根据需要增加，可以使得进水更加均匀，减少碳化硅板片在竖直放置时，上部进水慢或进不到水现象发生，换热效果更好。

本发明，具有以下有益效果：

使用碳化硅换热板，具有极高的耐腐蚀，抗氧化，耐冲蚀性能，具有极佳的使用寿命。有效解决换热器领域低温露点腐蚀的难题，且导热性能更好，另外结构简单，换热空间较大，换热效果更好。

附图说明

图1为本发明的碳化硅换热板的结构示意图；

图2为本发明的碳化硅换热板的分体结构示意图；

图3为换热箱体的结构示意图；

图4为换热箱体的内部结构示意图；

图5为本发明的立体结构示意图；

图6为输水孔的结构示意图；

图7为本发明的主视剖视结构示意图；

图8为图7中A处的放大结构示意图；

图9为集液壳的结构示意图；

图中：1、碳化硅板片；2、接管；3、集液壳；4、定位凸起；5、接口短节；6、管板；7、管箱；8、定位板；9、箱板；10、密封圈一；11、密封圈二；12、烟气进口管道；13、烟气出口管道；14、连接法兰管；15、输水孔,16、压紧套，17、支撑套，18、折弯板，19、导流板，20、支撑环，21、隔套，22、筛网环二，23、筛网一，24、筛网二，25、筛网环一，26、定位柱，27、连接管，28、连接软管，29、输水管一，30、输水管二，31、输水管三。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1，如图1至图6所示，本发明为一种碳化硅板式换热器，包括换热箱体，换热箱体内设有换热组件，换热箱体前后两端设有烟气进口管道12和烟气出口管道13，其特征在于：换热组件包括层叠设置在换热箱体内的多个碳化硅换热板，相邻碳化硅换热板之间留有间距，每个碳化硅换热板包括碳化硅板片1，碳化硅板片1内沿宽度方向设有多个输水孔15，输水孔15两端一直延伸到碳化硅板片1两端面上，碳化硅板片1两端固定有集液壳3，两侧集液壳3外侧连接有接管2，两侧的接管2连接有进出水装置。

所述集液壳3两端固定有定位凸起4，碳化硅换热板前后两侧设有与管板6固定的定位板8，定位板8上设有与定位凸起4配合的定位孔。

两侧所述的集液壳3外侧固定有接口短节5，接口短节5、集液壳3和定位凸起4为一体成型，接口短节5外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈一10，接管2的内壁上也设有容纳密封圈一10的环形凹槽。

接管2的外端外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈二11。

换热箱体包括设置在碳化硅换热板左右两侧的管板6和固定在管板6上下两侧的箱板9，管板6上设有供接管2穿过的通孔，通孔内设有容纳密封圈二11的环形凹槽，进出水装置包括固定在管板6的外侧的管箱7，同一侧的多个接管2外端伸入管箱7内，一侧的管箱7设有进液口，另一侧的管箱7设有出液口。

烟气进口管道12和烟气出口管道13均为左右方向上外侧口径小于内侧口径的变径管，烟气进口管道12和烟气出口管道13固定在管板6和箱板9的两端。

烟气进口管道12和烟气出口管道13外端均固定有连接法兰管14。

碳化硅板具有极高的耐腐蚀，抗氧化，耐冲蚀性能，可耐硫酸，硝酸，磷酸混合酸，强碱，氧化剂等。是可耐氢氟酸腐蚀的陶瓷材料，具有极佳的使用寿命。碳化硅导热系数约140W/mK，不锈钢导热系数约16W/mK。所以碳化硅板导热效果优于不锈钢板。具有良好的耐酸效果，有效解决换热器领域低温露点腐蚀的难题。集液壳3与接口短节5、定位凸起4均为塑料材质，耐温200度,密封圈一10和密封圈二11材质为橡胶材质。

碳化硅板片1厚度约6mm，输水孔15尺寸约3x3mm，水的流通通道大小可调节。碳化硅板片1两端各粘有一个塑料的集液壳3。集液壳3一侧与板片粘接，另一侧开一个接口短节5用于进出水用。接口短节5与接管连接处用胶密封。密封胶耐温200度，也可根据实际工况采用不同耐温范围的密封胶。

其中换热箱体根据换热器内水的流程及走向在管板6相应位置打通孔使接管2能穿过。接管2与管板6外侧连接处用密封胶密封。定位凸起4是在板片组装过程中用于板片定位，定位板8上带孔，与定位凸起4位置相对应。碳化硅板片1外流通介质是烟气或者空气。

安装过程中将碳化硅换热板两端的定位凸起4插入定位板8的孔内。则相邻碳化硅板片1之间的距离就是烟气流通通道。多个碳化硅板换热板组成一个换热芯体，两侧管板6外焊接管箱7用于进出水，与碳化硅板片1平行两侧焊接箱板9，与碳化硅板片1垂直两侧焊接烟气进口管道12和烟气出口管道13。管箱7与外面管路焊接，连通进出水管路。

使用时，烟气从烟气进口管道12进入换热箱体，然后烟气走碳化硅板片1之间的烟气通到，水或换热空气从管箱进入，然后水或换热空气走碳化硅板片1内侧，通过碳化硅板片1的高效导热性，实现将烟气温度降低，水的温度升高，从而实现换热。换热后的烟气从烟气出口管道13去烟囱排放，升温后的水可用于下一步换热。

实施例2，与实施例1不同的是，两侧接管12为PTFE或PA材质的长塑料软管，两侧管板6和管箱7为两侧进出水集液管，在集液管上带有一排进水或出水接口，长塑料软管一端与碳化硅板片1上的接口短节5上，另一端接在集液管上，以此实现，水从集液管一端进入，通过长塑料软管进入碳化硅板片1，与烟气换热后通过另一端长塑料软管流出到另一侧的集液管，完成换热。

实施例3，如图7至图9所示，在实施例1的基础上，烟气进口管道12一端的连接法兰管14内孔外端设有支撑台，连接法兰管14内设有支撑套17，支撑套17外端外侧固定有与支撑台配合的支撑沿，支撑台上设有定位柱26，支撑沿上设有定位插孔，支撑套17左端内孔壁上固定有支撑环20，支撑环20的左侧设有筛网环一25，筛网环一25的内孔中固定有中间向右侧凹陷的球面型的筛网一23，筛网环一25的左侧设有隔套21，隔套21的左侧设有筛网环二22，筛网环二22的内孔中固定有中间向左侧凹陷的球面型的筛网二24，筛网环二22的左端与支撑沿左端平齐，筛网环二22和支撑沿二的左侧设有压紧套16，支撑套17的内孔右端沿其径向固定有多块与碳化硅半片平行的导流板19，导流板19的右端固定有向外侧倾斜的弹性金属折弯板18。通过在连接法兰管14内设置方便拆卸的过滤装置，可以进行烟气过滤，防止烟气中的杂质进入换热箱体内沾粘在碳化硅换热板上，影响换热效果，且能方便的拆卸进行清理或更换筛网，弹性金属折弯板18与导流板19配合在不影响支撑套17取出的前提下，可以倒流烟气，烟气分布更均匀，换热效果更好。

上下相邻的输水孔15为一组，同组输水孔15进水端通过连接管27连接，每个连接管27通过管道均与输水管一29连接，输水管一29的中部和两端通过管道与输水管二30连接，输水管二30两端通过管道连接输水管三31，输水管三31的中部通过连接软管28与接口短节5固定连接，集液壳3内侧设有供碳化硅板片1插入的开口，开口与碳化硅板片1通过固定胶粘结固定密封，碳化硅板片1的外表面为波纹状，换热箱体的其中一角设有排液管，排液管上设有阀门，整个换热器在安装时，可以前后稍微倾斜安装，使得排液管一侧的箱板9低于另一侧，排液管与变径管之间设有挡水板，防止冷凝水进入变径管。

本发明使用碳化硅换热板，具有极高的耐腐蚀，抗氧化，耐冲蚀性能，具有极佳的使用寿命。有效解决换热器领域低温露点腐蚀的难题，且导热性能更好。安装结构简单，且换热空间更大，密封效果更好。

无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。

Claims (7)

1.一种碳化硅板式换热器，包括换热箱体，换热箱体内设有换热组件，换热箱体前后两端设有烟气进口管道(12)和烟气出口管道(13)，其特征在于：换热组件包括层叠设置在换热箱体内的多个碳化硅换热板，相邻碳化硅换热板之间留有间距，每个碳化硅换热板包括碳化硅板片(1)，碳化硅板片(1)内沿宽度方向设有多个输水孔(15)，输水孔(15)两端一直延伸到碳化硅板片(1)两端面上，碳化硅板片(1)两端固定有集液壳(3)，两侧集液壳(3)外侧连接有接管(2)，两侧的接管(2)连接有进出水装置；所述集液壳(3)两端固定有定位凸起(4)，碳化硅换热板前后两侧设有与管板(6)固定的定位板(8)，定位板(8)上设有与定位凸起(4)配合的定位孔；烟气进口管道(12)和烟气出口管道(13)外端均固定有连接法兰管(14)；烟气进口管道(12)一端的连接法兰管(14)内孔外端设有支撑台，连接法兰管(14)内设有支撑套(17)，支撑套(17)外端外侧固定有与支撑台配合的支撑沿，支撑台上设有定位柱(26)，支撑沿上设有定位插孔，支撑套(17)左端内孔壁上固定有支撑环(20)，支撑环(20)的左侧设有筛网环一(25)，筛网环一(25)的内孔中固定有中间向右侧凹陷的球面型的筛网一(23)，筛网环一(25)的左侧设有隔套(21)，隔套(21)的左侧设有筛网环二(22)，筛网环二(22)的内孔中固定有中间向左侧凹陷的球面型的筛网二(24)，筛网环二(22)的左端与支撑沿左端平齐，筛网环二(22)和支撑沿二的左侧设有压紧套(16)，支撑套(17)的内孔右端沿其径向固定有多块与碳化硅板 片平行的导流板(19)，导流板(19)的右端固定有向外侧倾斜的弹性金属折弯板(18)。

2.根据权利要求1所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：两侧所述的集液壳(3)外侧固定有接口短节(5)，接口短节(5)、集液壳(3)和定位凸起(4)为一体成型，接口短节(5)外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈一(10)，接管(2)的内壁上也设有容纳密封圈一(10)的环形凹槽。

3.根据权利要求2所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：接管(2)的外端外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈二(11)。

4.根据权利要求3所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：换热箱体包括设置在碳化硅换热板左右两侧的管板(6)和固定在管板(6)上下两侧的箱板(9)，管板(6)上设有供接管(2)穿过的通孔，通孔内设有容纳密封圈二(11)的环形凹槽，进出水装置包括固定在管板(6)的外侧的管箱(7)，同一侧的多个接管(2)外端伸入管箱(7)内，一侧的管箱(7)设有进液口，另一侧的管箱(7)设有出液口。

5.根据权利要求4所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：烟气进口管道(12)和烟气出口管道(13)均为左右方向上外侧口径小于内侧口径的变径管，烟气进口管道(12)和烟气出口管道(13)固定在管板(6)和箱板(9)的两端。

6.根据权利要求5所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：两侧接管(2)为PTFE或PA材质的长塑料软管，两侧管板(6)和管箱(7)为两侧进出水集液管，在集液管上带有一排进水或出水接口，长塑料软管一端与碳化硅板片(1)上的接口短节(5)接 上，另一端接在集液管上。

7.根据权利要求1所述的碳化硅板式换热器，其特征在于：上下相邻的输水孔(15)为一组，同组输水孔(15)进水端通过连接管(27)连接，每个连接管(27)通过管道均与输水管一(29)连接，输水管一(29)的中部和两端通过管道与输水管二(30)连接，输水管二(30)两端通过管道连接输水管三(31)，输水管三(31)的中部通过连接软管(28)与接口短节(5)固定连接，集液壳(3)内侧设有供碳化硅板片(1)插入的开口，开口与碳化硅板片(1)通过固定胶粘结固定密封，碳化硅板片(1)的外表面为波纹状，换热箱体的其中一角设有排液管，排液管上设有阀门。

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