CN114857960A - 一种螺旋式热媒换热器 - Google Patents

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唐磊
徐欣
张洪
王志勇
余鸿剑
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Abstract

一种螺旋式热媒换热器，包括固定在设备基础上的工质分配室、换热工作室、工质收集室、两端通过支承座支撑的螺旋推进轴，螺旋推进轴的内部设有换热管束，螺旋推进轴依次穿过工质分配室、换热工作室、工质收集室，螺旋推送轴包括依次连接的主动支撑段、换热工作段、从动支撑段。换热工作段内部的两端设有圆形封堵板、中间设有分隔板，圆形封堵板和分隔板将换热工作段内部分割为多段。利用本发明，能使物料在前进过程中工作在不同的较恒定的温度下，螺旋轴的叶片能得到有效的冷却，从而得到较高的换热系数，提供了换热面积利用率高，克服了现有同类换热器的不足或缺陷。

Description

一种螺旋式热媒换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，具体涉及一种螺旋式热媒换热器。
背景技术
在电力、冶金、化工等多个工业领域都存在物料、渣、灰、等多种颗粒物或浆、泥等塑性物的加热与冷却的换热设备，物料、渣、灰、浆、泥等多属于流动性能差的物质，提高这种换热设备的换热系数对增大设备容量、提高能源利用效率等都具有重要的意义。
传统的换热设备主要包括回转式、鼓泡床、流化床等等型式。鼓泡床、流化床式换热器一般采用空气等气体为流化与换热介质，其换热系数较大，但应用中多存在换热面磨损严重、流化困难，排气尚需进一步净化等缺陷，目前市场上应用较少。回转式换热器又可分为滚筒式、螺旋推进式、圆盘推进式等多种型式，这些回转式换热器普遍的存在换热系数较小、换热面有效利用率低、设备庞大、单台设备容量小等缺陷。
近年来，随着国家对废弃物处理要求的提高，城市污泥、工业污泥等含水率较高的固体废弃物的减量化、无害化处理是污泥处理重要方向与政策。其中污泥干燥与煅烧是污泥减量化与无害化的主要途径。火力发电厂在污泥干燥与煅烧方面具有得天独厚的优势，为污泥干化提供各种品质的热源的同时，并能回收污泥燃烧产生的热量，为电厂自身带来经济效益的同时，找到了污泥处理可靠的处理方式。该污泥耦合的发电技术中，污泥经干燥后混入锅炉燃煤送入炉膛燃烧，燃烧产生的热量被锅炉吸收产生蒸汽发电，污泥燃烧产生的固体废弃物多用于制作水泥等建筑材料，实现了污泥变废为宝。
因污泥含水率高达60～80%，为降低污泥对锅炉的影响，污泥需先进行干燥处理，使其含水率降低至30～40%。目前污泥干燥技术主要圆盘式污泥干化技术与滚筒式污泥干化技术。同样的存在换热系数小、换热面有效利用率低、设备庞大、单台设备容量小等缺陷，目前国内单台污泥干化的处理容量最大约5t/h，急需开发容量更大的污泥干化设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种螺旋式热媒换热器。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种螺旋式热媒换热器，包括固定在设备基础上的工质分配室、换热工作室、工质收集室、两端通过支承座支撑的螺旋推进轴，所述螺旋推进轴的内部设有换热管束，所述螺旋推进轴依次穿过工质分配室、换热工作室、工质收集室，所述换热工作室的上方设置有进料口，下方设有出料口，所述工质收集室的上方设有工质入口，所述工质分配室的下方设有工质出口；
所述螺旋推送轴包括依次连接的主动支撑段、换热工作段、从动支撑段，所述主动支撑段与从动支撑段为实心圆柱体结构，所述换热工作段为空心圆柱体结构，所述换热工作段内部的两端设有圆形封堵板、中间设有分隔板，所述圆形封堵板和分隔板将换热工作段内部分割为多段，换热工作段的两端分别为工质收集腔段与工质分配腔段，换热工作段的中间为真空换热腔段，其中，工质收集腔段位于工质收集室内，工质分配腔段位于工质分配室内，真空换热腔段穿过换热工作室。
所述换热管束穿过真空换热腔段的圆形封堵板以及中间的分隔板并与之固定，使得工质收集腔段与工质分配腔段连通；所述工质收集腔段的侧壁上设有多个小孔，使得工质收集腔段与工质收集室连通。
进一步，所述分隔板设有多块，将换热工作段内部的中间分割为多个小腔，所述的多个小腔内的真空度不同。
进一步，所述真空换热腔段的圆柱面设有螺旋形条孔，所述螺旋形条孔内设有螺旋型叶片。
进一步，所述真空换热腔段充有可蒸发的无害液体，其余部分为真空。
进一步，所述无害液体的体积占真空换热腔段内体积2/3。
本发明具有以下积极效果：本实施例的工作状态类似于热管的传热过程，其换热系数较普通的螺旋轴换热器得到了大大的提升，通过设置不同分隔板数量来控制真空换热腔段的小腔数量，以及设置小腔内的不同真空度，使得物料在前进过程中工作在不同的较恒定的温度下，螺旋轴的叶片能得到有效的冷却，从而得到较高的换热系数，提供了换热面积利用率高，克服了现有同类换热器的不足或缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1所示实施例的轴截面示意图；
图3为图2中A-A处的剖视图。
图中：1-换热工作室、2-螺旋推进轴、3-内置换热管束、4-工质分配室、5-工质收集室。
1-1 进料口、1-2 出料口、2-1 主动支撑段、2-2 换热工作段、2-3 从动支撑段、2-4 螺旋型叶片、2-5 圆形封堵板、2-6 工质收集腔段、2-7 真空换热腔段、2-8 工质分配腔段、2-9 中间隔板、2-10 真空小腔、4-1 工质出口，5-1 工质入口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参照附图1-3，本实施例包括固定在设备基础（图中未示出）上的工质分配室4、换热工作室1、工质收集室5和两端通过支承座（图中未示出）支撑的螺旋推进轴2，螺旋推进轴2的内部设有多根换热管束3，螺旋推进轴2依次穿过工质分配室4、换热工作室1、工质收集室5，螺旋推进轴2穿过处各室的动静交界处设置密封结构（图中未示出），螺旋推进轴2的一端通过由电机带动的减速机（图中未示出）缓慢转动（转速约5～20r/min）。
换热工作室1的左上方设置有进料口1-1，进料口1-1连接进料斗，右下方设有出料口1-2。工质收集室5的上方设有工质入口5-1，工质分配室4的下方设有工质出口4-1。
螺旋推送轴2的整体外形为圆柱体，包括主动支撑段2-1、换热工作段2-2、从动支撑段2-3，其中主动支撑段2-1与从动支撑段2-3为实心圆柱体结构，支撑在支承座上。换热工作段2-2为空心圆柱体结构，换热工作段2-2内部的两端用圆形封堵板2-5、中间用分隔板2-9分成若干个腔，换热工作段2-2的两端分别为工质收集腔段2-6与工质分配腔段2-8，换热工作段2-2的中间为真空换热腔段2-7，工质收集腔段2-6位于工质收集室5内，工质分配腔段2-8位于工质分配室4内，真空换热腔段2-7穿过换热工作室1。
位于换热工作室1内的换热工作段2-2的真空换热腔段2-7圆柱面开螺旋形条孔，然后用截面呈“几”形螺旋型叶片2-4将所开的条孔封闭，共同构成螺旋推进器。换热管束3穿过真空换热腔段2-7的圆形封堵板2-5以及中间的多片分隔板2-9（图示为2片）并与之焊接严实，把真空换热腔段分成多个真空小腔2-10（图示两个分隔板将真空换热管道分成了3个真空小腔），并使得工质收集腔段2-6与工质分配腔段2-8通过换热管束3连通，但与真空换热腔段2-7仍不连通。在工质收集腔段2-6的圆柱侧壁上开3～6个小孔，使得工质收集腔段2-6与工质收集室5连通。
真空换热腔段2-7的各个真空小腔2-10内部充有水或其他的可蒸发的无害液体，并赶出内部空气抽成真空，抽真空后封闭严实以维持真空，液体的体积约占真空换热腔段内体积2/3。
优选的，各个由分隔板2-9分成的不同真空小腔2-10可抽成不同的真空度。
本实施例中换热器用作加热器工作时，物料在螺旋推进轴2的作用下从进料口1-1进入，自左向右运动，并最后从出料口1-2排出。物料移动过程中吸收螺旋轴2内的媒介液体以及气体介质进行热量，物料被加热，这个过程中，媒介液体被冷却，部分气体介质凝结成液体。在这同时，热载体从工质入口5-1进入工质分配室4，穿过螺旋推进轴2内的换热管束3，把热量传递给媒介液体，媒介液体受热蒸发，工质被冷却下来，最后汇集在工质收集室5内。最终实现加热工质的热量传递给需要加热的工质。
本实施例中换热器用作冷却器时，热量的传递方向以及媒介物质的物态变化变化则反之。
本实施例中换热器的工作状态类似于热管的传热过程，其换热系数较普通的螺旋轴换热器得到了大大的提升，通过控制真空换热腔段的小腔数量以及小腔内的不同真空度，使得物料在前进过程中工作在不同的较恒定的温度下，螺旋轴的叶片能得到有效的冷却。使得该换热器具有较高的换热系数，其换热面积利用率高，克服了现有同类换热器的不足或缺陷。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种螺旋式热媒换热器，包括固定在设备基础上的工质分配室、换热工作室、工质收集室、两端通过支承座支撑的螺旋推进轴，其特征在于：所述螺旋推进轴的内部设有换热管束，所述螺旋推进轴依次穿过工质分配室、换热工作室、工质收集室，所述换热工作室的上方设置有进料口，下方设有出料口，所述工质收集室的上方设有工质入口，所述工质分配室的下方设有工质出口；
所述螺旋推送轴包括依次连接的主动支撑段、换热工作段、从动支撑段，所述主动支撑段与从动支撑段为实心圆柱体结构，所述换热工作段为空心圆柱体结构，所述换热工作段内部的两端设有圆形封堵板、中间设有分隔板，所述圆形封堵板和分隔板将换热工作段内部分割为多段，换热工作段的两端分别为工质收集腔段与工质分配腔段，换热工作段的中间为真空换热腔段，其中，工质收集腔段位于工质收集室内，工质分配腔段位于工质分配室内，真空换热腔段穿过换热工作室；
所述换热管束穿过真空换热腔段的圆形封堵板以及中间的分隔板并与之固定，使得工质收集腔段与工质分配腔段连通；所述工质收集腔段的侧壁上设有多个小孔，使得工质收集腔段与工质收集室连通。
2.根据权利要求1所述的螺旋式热媒换热器，其特征在于：所述分隔板设有多块，将换热工作段内部的中间分割为多个小腔，所述的多个小腔内的真空度不同。
3.根据权利要求1所述的螺旋式热媒换热器，其特征在于：所述真空换热腔段的圆柱面设有螺旋形条孔，所述螺旋形条孔内设有螺旋型叶片。
4.根据权利要求1所述的螺旋式热媒换热器，其特征在于：所述真空换热腔段充有可蒸发的无害液体，其余部分为真空。
5.根据权利要求4所述的螺旋式热媒换热器，其特征在于：所述无害液体的体积占真空换热腔段内体积2/3。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117663858A (zh) * 2023-11-17 2024-03-08 湖北和泰生物能源有限公司 一种热能回收利用装置

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