CN114963809B - 一种用于工业余热回收的换热装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于工业余热回收的换热装置及其应用方法，属于换热设备技术领域。该用于工业余热回收的换热装置，包括至少一个板式换热装置，换热壳体内竖直隔设有换热模块，换热模块均匀间隔设置，换热板片位于换热凸起的一侧表面均布设置有挡风机构，挡风机构包括挡风片、梯形限位块和限位板，挡风片与换热板片铰接设置，挡风片与换热板片铰接处之间设置有扭簧用于驱动挡风片朝向迎风方向翻转。本发明能够根据换热需求选择板式换热装置的数量，大大减小了单个板式换热装置的尺寸，方便了制作和运输还方便了维护作业，并且当待加热的气体管道中洁净气体流速过快时，挡风片能实现对洁净气体的扰流和减速，从而有效提升了换热装置的换热效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于工业余热回收的换热装置及其应用方法，属于换热设备技术领域。
背景技术
能源是经济发展的动力，是维持国家经济社会生活正常运转的支撑点。随着国民经济的发展，能源利用以及环境保护成为了人们关注的热点问题之一。能源利用途径分布在各个行业各个领域，在现代工业企业生产过程中，会产生大量的废气，这些废气多数均具有较高的温度。但是经调查发现，国内还存在不少行业在生产中存在随意排放废弃热能的问题。例如在汽车涂装行业中，热水洗、脱脂、烘干、固化等加热工序。常采用燃烧燃料加热的方式，加热过程中燃料燃烧后会产生大量高温的烟气和废气；即使在RTO系统中排出的处理后的洁净空气温度也达到150℃-350℃，这些高温空气如果直接排放到大气中，则白白浪费热能。而通过余热回收装置可以有效的回收热量并进行再次利用。如气气换热式换热器可以加热空气，用于工业炉空气加热或者厂房通风空气加热等；气液式换热器可以利用余热加热冷水，用于生产用热水等。
目前，传统的换热设备存在以下问题：
1、传统的换热设备换热效率低下，无法调整换热设备中的流体速度以提高换热效率；
2、传统的换热设备由于余热回收换热装置的外壳外尺寸较大，制作，运输均极为不便，且换热器壳体都是整体的，芯体内的盘管与壳体是焊接的，产品笨重，不易维修或更换；
3、传统的换热设备无法根据换热需要及时调整设备中换热结构的尺寸。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种用于工业余热回收的换热装置及其应用方法。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种用于工业余热回收的换热装置，包括至少一个板式换热装置，板式换热装置包括换热壳体、热侧含灰气体进口、热侧含灰气体出口、冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口，热侧含灰气体进口和热侧含灰气体出口对称设置在换热壳体两侧中部，冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口对称设置在换热壳体上端；
换热壳体内竖直隔设有换热模块，换热模块均匀间隔设置，换热模块包括两片对称设置的换热板片，换热模块的两片换热板片的两侧及下端固接围成冷风通道，相邻的两块换热模块上端固接设置围成热风通道；冷风通道的上端分别与冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口连通，热风通道的两侧分别与热侧含灰气体进口和热侧含灰气体出口连通；
换热模块的两片换热板片相互靠近的一侧表面均布设置有换热凸起，换热板片位于换热凸起的一侧表面中上部竖直设置有隔条，换热板片位于换热凸起的一侧表面均布设置有挡风机构，挡风机构包括挡风片、梯形限位块和限位板，挡风片与换热板片铰接设置，挡风片与换热板片铰接处之间设置有扭簧用于驱动挡风片朝向迎风方向翻转，梯形限位块设置在挡风片靠近迎风方向一侧，限位板设置在挡风片背离迎风方向一侧的铰接处。
上述技术方案的改进是：还包括至少一个吹灰装置和至少一个冷侧连接管，吹灰装置设置在相邻的两个板式换热装置的热侧含灰气体出口和热侧含灰气体进口之间，冷侧连接管设置在相邻的两个板式换热装置的冷侧洁净气体出口和冷侧洁净气体进口之间。
上述技术方案的改进是：吹灰装置包括吹灰壳体和吹灰管，吹灰管可沿自身轴线转动设置，吹灰管的两侧均布设置有压缩空气喷嘴，吹灰管的一端设置有压缩空气接口。
上述技术方案的改进是：板式换热装置下端可抽拉的设置有抽屉状清灰口。
上述技术方案的改进是：抽屉状清灰口的两侧设置有锁定机构，锁定机构包括外套杆、螺杆、锁定板和手轮，外套杆内制有与螺杆的外螺纹匹配的内螺纹，外套杆和螺杆通过外螺纹和内螺纹的配合螺纹连接，外套杆远离螺杆的一端与换热壳体的外侧壁铰接，锁定板和手轮依次与螺杆远离外套杆的一端固接，锁定板适于与抽屉状清灰口的外侧壁抵接设置。
上述技术方案的改进是：抽屉状清灰口的外侧壁设有把手。
上述技术方案的改进是：换热模块的两片换热板片之间间距为L，挡风片与换热板片垂直时的高度为0.1-0.4L。
上述技术方案的改进是：挡风片与换热板片垂直时的高度为0.25L。
上述技术方案的改进是：换热壳体下端均布设置有支撑脚杯。
本发明的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将板式换热装置依次排列设置，将吹灰装置设置在相邻的两个板式换热装置的热侧含灰气体出口和热侧含灰气体进口之间之间，将冷侧连接管设置在相邻的两个板式换热装置的冷侧洁净气体出口和冷侧洁净气体进口之间；
步骤S2：将第一个板式换热装置的热侧含灰气体进口与工业废气管道连通设置；将第一个板式换热装置的冷侧洁净气体进口与待加热的气体管道连通设置；
步骤S3：将最后一个板式换热装置的热侧含灰气体出口与废气处理装置的进口连通，将最后一个板式换热装置的冷侧洁净气体出口与工业炉空气管道或者厂房通风管道连通；
步骤S4：将抽屉状清灰口关闭，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定；
步骤S5：开启工业废气管道和待加热的气体管道，进行换热作业，换热过程中，当待加热的气体管道中洁净气体流速过快时，洁净气体风压增大，推动挡风机构的挡风片克服扭簧的弹力竖起，挡风片实现对洁净气体的扰流和减速，使得洁净气体在冷风通道中流速减缓并且分布均匀以提升换热效率；
步骤S6：换热作业结束后，吹灰管的通过压缩空气接口与气源连通，通过压缩空气喷嘴进行吹灰作业；
步骤S7：吹灰作业完成后，转动锁定机构的手轮，使得锁定板脱离抽屉状清灰口的外侧壁，接触锁定，打开并抽出抽屉状清灰口进行清灰，清灰完成后关闭抽屉状清灰口，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
(1)本发明的用于工业余热回收的换热装置能够根据换热需求选择板式换热装置的数量，应用灵活，并且大大减小了单个板式换热装置的尺寸，方便了制作和运输，在后期维护时，能够对其中单个板式换热装置进行维修和更换，方便了维护作业，降低了后期维护成本；
(2)本发明的用于工业余热回收的换热装置在运行过程中，当待加热的气体管道中洁净气体流速过快时，洁净气体风压增大，会推动挡风机构的挡风片克服扭簧的弹力竖起，挡风片实现对洁净气体的扰流和减速，使得洁净气体在冷风通道中流速减缓并且分布更加均匀，从而有效提升了换热装置的换热效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的板式换热装置结构示意图；
图3是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的冷侧连接管结构示意图；
图4是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的吹灰装置结构示意图；
图5是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的吹灰装置水平剖视结构示意图；
图6是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的板式换热装置的换热壳体处水平剖视结构示意图；
图7是图6中A处的局部放大图；
图8是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的换热板片的冷风通道一侧结构示意图；
图9是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的挡风机构中挡风片未竖起时的结构示意图；
图10是本发明实施例1用于工业余热回收的换热装置的挡风机构中挡风片竖起时的结构示意图；
图11是本发明实施例2用于工业余热回收的换热装置的结构示意图；
其中：1-板式换热装置，2-冷侧连接管，3-抽屉状清灰口，4-吹灰装置，5-支撑脚杯，6-吹灰管，6.1-压缩空气接口，7-冷侧洁净气体进口，8-换热壳体，9-冷侧洁净气体出口，10-热侧含灰气体进口，11-热侧含灰气体出口，12-把手，13-手轮，14-压缩空气喷嘴，15-冷风通道，16-热风通道，17-换热模块，18-螺杆，19-外套杆，20-锁定板，21-换热板片，22-隔条，23-换热凸起，24-挡风片，25-限位板，26-梯形限位块，27-扭簧。
具体实施方式
实施例1
本实施例的用于工业余热回收的换热装置，如图1-10所示，包括三个板式换热装置1，如图2所示，板式换热装置1包括换热壳体8、热侧含灰气体进口10、热侧含灰气体出口11、冷侧洁净气体进口7和冷侧洁净气体出口9，热侧含灰气体进口10和热侧含灰气体出口11对称设置在换热壳体8两侧中部，冷侧洁净气体进口7和冷侧洁净气体出口9对称设置在换热壳体8上端；
如图6所示，换热壳体8内竖直隔设有换热模块17，换热模块17均匀间隔设置，换热模块17包括两片对称设置的换热板片21，换热模块17的两片换热板片21的两侧及下端固接围成冷风通道15，冷风通道15为“U”字型，相邻的两块换热模块17上端固接设置围成热风通道16，热风通道16位于水平方向；冷风通道15的上端分别与冷侧洁净气体进口7和冷侧洁净气体出口9连通，热风通道16的两侧分别与热侧含灰气体进口10和热侧含灰气体出口11连通；
如图9和10所示，换热模块17的两片换热板片21相互靠近的一侧表面均布设置有换热凸起23，换热板片21位于换热凸起23的一侧表面中上部竖直设置有隔条22，换热板片21位于换热凸起23的一侧表面均布设置有挡风机构，挡风机构包括挡风片24、梯形限位块26和限位板25，挡风片24与换热板片21铰接设置，挡风片24与换热板片21铰接处之间设置有扭簧27用于驱动挡风片24朝向迎风方向翻转，梯形限位块26设置在挡风片24靠近迎风方向一侧，限位板25设置在挡风片24背离迎风方向一侧的铰接处。
本实施例的用于工业余热回收的换热装置，如图1所示，还包括两个吹灰装置4和两个冷侧连接管2，吹灰装置4设置在相邻的两个板式换热装置1的热侧含灰气体出口11和热侧含灰气体进口10之间，冷侧连接管2设置在相邻的两个板式换热装置1的冷侧洁净气体出口9和冷侧洁净气体进口7之间。如图4和5所示，吹灰装置4包括吹灰壳体和吹灰管6，吹灰管6可沿自身轴线转动设置，吹灰管6的两侧均布设置有压缩空气喷嘴14，吹灰管6的一端设置有压缩空气接口6.1。
如图2、6和7所示，板式换热装置1下端可抽拉的设置有抽屉状清灰口3。抽屉状清灰口3的两侧设置有锁定机构，锁定机构包括外套杆19、螺杆18、锁定板20和手轮13，外套杆19内制有与螺杆18的外螺纹匹配的内螺纹，外套杆19和螺杆18通过外螺纹和内螺纹的配合螺纹连接，外套杆19远离螺杆18的一端与换热壳体8的外侧壁铰接，锁定板20和手轮13依次与螺杆18远离外套杆19的一端固接，锁定板20适于与抽屉状清灰口3的外侧壁抵接设置。抽屉状清灰口3的外侧壁设有把手12。
本实施例的用于工业余热回收的换热装置在实际应用时，热侧含灰气体进口10、热侧含灰气体出口11、冷侧洁净气体进口7、冷侧洁净气体出口9以及吹灰装置4两端和冷侧连接管2两端均设置有连接法兰，安装时将邻近的法兰相互抵接并通过螺栓副固定。
本实施例的用于工业余热回收的换热装置中，换热模块17的两片换热板片21之间间距为L，挡风片24与换热板片21垂直时的高度为0.25L，此时，两片换热板片21的挡风片24的总高度为0.5L。
本实施例的用于工业余热回收的换热装置中，换热壳体8下端均布设置有支撑脚杯5。
本发明的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将板式换热装置依次排列设置，将吹灰装置设置在相邻的两个板式换热装置的热侧含灰气体出口和热侧含灰气体进口之间之间，将冷侧连接管设置在相邻的两个板式换热装置的冷侧洁净气体出口和冷侧洁净气体进口之间；
步骤S2：将第一个板式换热装置的热侧含灰气体进口与工业废气管道连通设置；将第一个板式换热装置的冷侧洁净气体进口与待加热的气体管道连通设置；
步骤S3：将最后一个板式换热装置的热侧含灰气体出口与废气处理装置的进口连通，将最后一个板式换热装置的冷侧洁净气体出口与工业炉空气管道或者厂房通风管道连通；
步骤S4：将抽屉状清灰口关闭，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定；
步骤S5：开启工业废气管道和待加热的气体管道，进行换热作业，换热过程中，当待加热的气体管道中洁净气体流速过快时，洁净气体风压增大，推动挡风机构的挡风片克服扭簧的弹力竖起，挡风片实现对洁净气体的扰流和减速，使得洁净气体在冷风通道中流速减缓并且分布均匀以提升换热效率；
步骤S6：换热作业结束后，吹灰管的通过压缩空气接口与气源连通，通过压缩空气喷嘴进行吹灰作业；
步骤S7：吹灰作业完成后，转动锁定机构的手轮，使得锁定板脱离抽屉状清灰口的外侧壁，接触锁定，打开并抽出抽屉状清灰口进行清灰，清灰完成后关闭抽屉状清灰口，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定。
实施例2
本实施例的用于工业余热回收的换热装置，如图11所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例的用于工业余热回收的换热装置包括两个板式换热装置1，还包括一个吹灰装置4和一个冷侧连接管2。其中挡风片24与换热板片21垂直时的高度为0.4L，此时，两片换热板片21的挡风片24的总高度为0.8L。
本实施例的用于工业余热回收的换热装置中，单片挡风片与换热板片垂直时的高度可在0.1-0.4L中选择。在实际应用中，两片换热板片21的挡风片24的总高度低于0.2L时，挡风片扰流效果不佳，总高度高于0.8L时，挡风片会影响流体的通过性，因此单片挡风片与换热板片垂直时的高度区间选择为0.1-0.4L。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于工业余热回收的换热装置的应用方法，其特征在于：所述用于工业余热回收的换热装置包括至少一个板式换热装置，所述板式换热装置包括换热壳体、热侧含灰气体进口、热侧含灰气体出口、冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口，所述热侧含灰气体进口和热侧含灰气体出口对称设置在所述换热壳体两侧中部，所述冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口对称设置在所述换热壳体上端；
所述换热壳体内竖直隔设有换热模块，所述换热模块均匀间隔设置，所述换热模块包括两片对称设置的换热板片，所述换热模块的两片换热板片的两侧及下端固接围成冷风通道，相邻的两块所述换热模块上端固接设置围成热风通道；所述冷风通道的上端分别与所述冷侧洁净气体进口和冷侧洁净气体出口连通，所述热风通道的两侧分别与所述热侧含灰气体进口和热侧含灰气体出口连通；
所述换热模块的两片换热板片相互靠近的一侧表面均布设置有换热凸起，所述换热板片位于所述换热凸起的一侧表面中上部竖直设置有隔条，所述换热板片位于所述换热凸起的一侧表面均布设置有挡风机构，所述挡风机构包括挡风片、梯形限位块和限位板，所述挡风片与所述换热板片铰接设置，所述挡风片与所述换热板片铰接处之间设置有扭簧用于驱动所述挡风片朝向迎风方向翻转，所述梯形限位块设置在所述挡风片靠近迎风方向一侧，所述限位板设置在所述挡风片背离迎风方向一侧的铰接处；
还包括至少一个吹灰装置和至少一个冷侧连接管，所述吹灰装置设置在相邻的两个板式换热装置的热侧含灰气体出口和热侧含灰气体进口之间，所述冷侧连接管设置在相邻的两个板式换热装置的冷侧洁净气体出口和冷侧洁净气体进口之间；
所述板式换热装置下端可抽拉的设置有抽屉状清灰口；
所述抽屉状清灰口的两侧设置有锁定机构，所述锁定机构包括外套杆、螺杆、锁定板和手轮，所述外套杆内制有与所述螺杆的外螺纹匹配的内螺纹，所述外套杆和螺杆通过外螺纹和内螺纹的配合螺纹连接，所述外套杆远离所述螺杆的一端与所述换热壳体的外侧壁铰接，所述锁定板和手轮依次与所述螺杆远离所述外套杆的一端固接，所述锁定板适于与所述抽屉状清灰口的外侧壁抵接设置；
所述换热模块的两片换热板片之间间距为L，所述挡风片与所述换热板片垂直时的高度为0.1-0.4L；
所述用于工业余热回收的换热装置的应用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将板式换热装置依次排列设置，将所述吹灰装置设置在相邻的两个板式换热装置的热侧含灰气体出口和热侧含灰气体进口之间，将冷侧连接管设置在相邻的两个板式换热装置的冷侧洁净气体出口和冷侧洁净气体进口之间；
步骤S2：将第一个板式换热装置的热侧含灰气体进口与工业废气管道连通设置；将第一个板式换热装置的冷侧洁净气体进口与待加热的气体管道连通设置；
步骤S3：将最后一个板式换热装置的热侧含灰气体出口与废气处理装置的进口连通，将最后一个板式换热装置的冷侧洁净气体出口与工业炉空气管道或者厂房通风管道连通；
步骤S4：将抽屉状清灰口关闭，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住所述抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定；
步骤S5：开启工业废气管道和待加热的气体管道，进行换热作业，换热过程中，当待加热的气体管道中洁净气体流速过快时，洁净气体风压增大，推动挡风机构的挡风片克服扭簧的弹力竖起，挡风片实现对洁净气体的扰流和减速，使得洁净气体在冷风通道中流速减缓并且分布均匀以提升换热效率；
步骤S6：换热作业结束后，吹灰管的通过压缩空气接口与气源连通，通过压缩空气喷嘴进行吹灰作业；
步骤S7：吹灰作业完成后，转动锁定机构的手轮，使得锁定板脱离所述抽屉状清灰口的外侧壁，接触锁定，打开并抽出抽屉状清灰口进行清灰，清灰完成后关闭抽屉状清灰口，转动锁定机构的手轮，使得锁定板抵住所述抽屉状清灰口的外侧壁实现锁定。
2.根据权利要求1所述的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，其特征在于：所述吹灰装置包括吹灰壳体和吹灰管，所述吹灰管可沿自身轴线转动设置，所述吹灰管的两侧均布设置有压缩空气喷嘴，所述吹灰管的一端设置有压缩空气接口。
3.根据权利要求1所述的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，其特征在于：所述抽屉状清灰口的外侧壁设有把手。
4.根据权利要求1所述的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，其特征在于：所述挡风片与所述换热板片垂直时的高度为0.25L。
5.根据权利要求1所述的用于工业余热回收的换热装置的应用方法，其特征在于：所述换热壳体下端均布设置有支撑脚杯。
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