CN203605772U - 浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器及换热系统 - Google Patents

Abstract

浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器及换热系统，属于浸渍耐火制品降温处理设备领域，具体涉及水口砖制品用中温煤焦油沥青浸渍后快速降温并能利用该热量的热管换热器及换热系统。包括壳体（301），其特征在于：所述壳体（301）内设有真空热管（305），壳体（301）顶部设有水箱（303），真空热管（305）顶部的放热端插入水箱（303）中，下部的吸热端安装在壳体（301）内，壳体（301）左右两端对应设有烟气入口（302）和烟气出口（304）。本实用新型采用热管式换热器，经过合理的设计能够快速冷却浸渍水口砖制品及制品产生的沥青烟气，本过程在完全密闭的空间内进行，避免任何环境污染，节能环保。

Description

浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器及换热系统

技术领域

浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器及换热系统，属于浸渍耐火制品降温处理设备领域，具体涉及一种水口砖制品用中温煤焦油沥青浸渍后快速降温并能利用该热量的热管换热器及换热系统。 

背景技术

水口砖，是镶嵌在盛钢桶底部座砖中的耐火材料质钢水流出口，水口砖可采用粘土质、高铝质等多种材质。水口砖在压制成型后，为了提高其密度和化学性能，要在一定温度和压力下用中温煤焦油沥青进行浸渍处理。浸渍时，将水口砖放在吊笼内，再把吊笼放置于专门的浸渍罐内，加入煤焦油沥青后加压，罐体外部缠绕保温管，保温管内流通高温导热油，使罐内温度保持在220℃，水口砖浸渍完成后，打开罐体下部的阀门，将沥青回撤。此时罐内温度仍为220℃，但此时打开罐盖，罐体内部会排出大量的黄色沥青烟气。由于沥青中含有蒽油、荧光物质等成分，其中所含的致癌物质会在高温下随沥青烟气一起挥发出来，不但对环境造成严重污染，也对操作人员的身体健康造成危害，因此，必须对水口砖制品、沥青烟气及罐体进行降温处理，而试验结果显示，只有将水口砖制品、沥青烟气及罐体进行降温处理至80℃以下时，有害物质沉降，才能打开罐盖，取出产品。 

目前，在沥青浸渍结束后，采用的冷却制品及沥青烟气的做法通常有以下几种，一，采用自然冷却，但不开盖让其自然冷却需要三个小时左右，制品、烟气及壳体温度才能降至80℃以下，时间太长，对产量影响较大；二，为了提高产量，有些生产厂家开盖后将烟气引致几间密闭的房间内进行循环冷却，在房间内循环冷却与自然冷却相比，虽然缩短了一些冷却时间，但烟气占用空间很大，对局部环境造成破坏，同时也会危害操作人员的身体健康；三，开盖后将烟气引至一密闭空间内进行喷淋冷却，喷淋冷却法的冷却时间较短,但喷淋后形成的污水很难处理，污水排放仍然会污染环境，并没有解决根本问题。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在密闭状态下冷却迅速、长期安全、高效且节能环保的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器及换热系统。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设有真空热管，壳体顶部设有水箱，真空热管顶部的放热端插入水箱中，下部的吸热端安装在壳体内，壳体左右两端对应设有烟气入口和烟气出口。沥青烟气从烟气入口进入，从烟气出口流出，在流经壳体内腔的过程，真空热管下部的吸热端吸收沥青烟气的热量，加热水箱内的水，可在很短的时间内将沥青烟气冷却，节约了冷却时间，提高了生产效率，同时又是在密闭的壳体内进行，不会对环境造成污染，而且能够充分利用高温烟气携带的这部分热量，作为水的加热源，避免了能量的浪费。 

所述的壳体倾斜安装，壳体与水平面之间的夹角为20°，壳体内的真空热管设有平行设置的多条，多条真空热管与壳体同方向倾斜安装，真空热管的轴线与水平方向之间的夹角为20°。由于螺旋翅片与热管基管是垂直安装，因此，螺旋翅片在安装好后，也是竖直中心线成20°的偏斜夹角，而在真空热管管壁温度较高，高温烟气吹扫的情况下，更有利于沥青烟气中的蒽油的滴落，保持热管的高效换热能力。 

所述的真空热管包括热管基管和螺旋翅片，螺旋翅片焊接于热管基管上。螺旋翅片仅设置于吸热段，放热段为光管，螺旋翅片用高频焊机焊于基管上；热管管内部为真空状态，装有工作介质，工作介质吸收热量后蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下升至放热端，在放热端冷凝放出热量，冷凝液在重力的作用下流回吸热端，循环往复传递热量；通过合理的调整热流密度来调整管壁温度，从而有效的防止蒽油在管壁上的粘附，保持换热元件换热的高效率。 

所述的水箱内设有折流板，水箱一侧面下部设有进水口，前侧面上部设有出水口，倾斜安装时出水口位于最高点，进水口连接进水管，出水口连接出水管，进水管上依次连接水泵和泵出口阀门。水在水泵的作用下以一定的速度流动换热，吸收热管放热端放出的热量，由冷水变为热水。 

利用上述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器组成的换热系统，包括浸渍罐，浸渍罐顶部设有可开合的罐盖，底部连接沥青管路，罐体外部缠绕导热油保温管，其特征在于：所述的罐体上部一侧设有烟气出口管，烟气出口管连接热管换热器的烟气入口，罐体底部一侧设有烟气回流管，烟气回流管连接热管换热器的烟气出口，烟气由烟气回流管进入罐体，流经罐体内的水口砖制品吸收热量后由烟气出口流出。浸渍罐、热管换热器、风机和连接管路形成一个密闭的系统，水口砖制品在吊笼内摆放时块与块之间要留有缝隙，以便循环气体经过时带走更多的热量；水口砖制品浸渍完成后，打开罐体下部的阀门，将沥青回撤，停止罐体外导热油的循环，此时制品和罐体温度为220℃，罐内沥青烟气温度也是220℃；在热管换热器水系统正常循环的前提下，打开浸渍罐烟气进出口阀门，开启风机；在风机的作用下，浸渍罐内热烟气和系统内空气开始初步混合并循环，热气体流经热管换热器时放出热量，流经浸渍罐内部时吸收水口砖制品及壳体的热量，如此循环往复将水口砖制品及罐体的热量传递给热管换热器水箱内的水，从而可以在短时间内实现水口砖制品、罐体及烟气的冷却，本换热系统既解决了水口砖制品的冷却的问题，又解决了烟气排放的问题，而且对系统热量进行了充分的回收再利用，整个换热过程在完全密闭的系统中进行，降温迅速，运作安全且节能环保。 

所述的烟气出口管上设有烟气出口阀门，烟气回流管上设有风机和烟气回流阀门。

所述的烟气入口和烟气出口分别通过一个天圆地方管作为连接管。 

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是： 

1、冷却迅速、节省冷却时间：烟气在密闭系统内循环过程中，将水口砖制品及罐体热量带走，进入热管换热器后与热管内部工作介质进行换热，热管是一种高效换热元件，可在短时间内迅速传递热量，实现烟气的快速降温，节省了大量的冷却时间，提高了生产效率。

2、换热元件可长期高效换热：通常用的换热器是间壁换热，即冷热流体在间壁两侧流动换热，烟气的换热系数很低，水的换热系数较高，而换热壁面的温度总是接近换热系数高的换热介质的温度，因此普通换热器换热元件壁温接近水的温度，在壁温较低的情况下，烟气中的蒽油会不断的粘附，最后导致换热失效；本实用新型采用热管换热器，换热管壁温可调，且热管的轴线与水平方向中心线呈20°夹角倾斜安装，螺旋翅片与热管基管的轴线垂直，所以螺旋翅片与重力方向同样呈20°，在管壁温度较高，高温烟气吹扫的情况下，蒽油不会存留，换热元件会保持其高效换热效果。 

3、密闭冷却、避免污染：烟气通过管道在热管换热器和浸渍罐之间循环流动，吸收水口砖制品及罐体热量后经过热管换热器换热降温，整个冷却过程都在密闭的空间中进行，既避免了烟气对环境的污染，又有力的保证了工作人员的人身安全。 

4、废热利用、节能环保：在热管换热器的顶部设有水箱，水箱中的循环水通过热管工质的蒸发冷凝吸收烟气中的热量，由冷水变为热水，对水口砖制品、罐体及沥青烟气中的热能进行有效的回收再利用，节约了能源，实现了节能环保，废热利用。 

附图说明

图1是换热系统连接关系示意图。 

图2是热管换热器结构主视图示意图。 

图3是热管换热器结构侧视图示意图。 

图4是热管换热器安装后侧视图示意图。 

其中：1、浸渍罐  101、烟气回流管  102、烟气回流阀门  103、烟气回流短节  104、罐体  105、导热油保温管  106、沥青管路  107、沥青管路阀门  108、烟气出口管  109、烟气出口阀门  110、罐盖  111、烟气出口短节  2、天圆地方管  3、热管换热器  301、壳体  302、烟气入口  303、水箱  3031、进水口  3032、出水口  304、烟气出口  305、真空热管  3051、热管基管  3052、螺旋翅片  306、出水管  4、水泵  401、泵出口阀门  402、进水管  5、风机。 

具体实施方式

图1~4是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~4对本实用新型做进一步说明。 

参照附图1~4：该浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，包括壳体301、水箱303和真空热管305，壳体301为密闭的空腔，壳体301内设有真空热管305，壳体301顶部设有水箱303，真空热管305顶部的放热端插入水箱303中，下部的吸热端安装在壳体301内，壳体301左右两端对应设有烟气入口302和烟气出口304。 

壳体301倾斜安装，壳体301与水平面之间的夹角为20°，壳体301内的真空热管305设有平行设置的多条，多条真空热管305与壳体301同方向倾斜安装，真空热管305的轴线与水平方向之间的夹角为20°。真空热管305包括热管基管3051和螺旋翅片3052，螺旋翅片3052设有多片，通过高频焊接机垂直焊接在热管基管3051上。 

水箱303内设有折流板，水箱303一侧面下部设有进水口3031，前侧面上部设有出水口3032，倾斜安装时出水口3032位于最高点，进水口3031连接进水管402，出水口3032连接出水管306，进水管402上依次连接水泵4和泵出口阀门401。 

利用上述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器3组成的换热系统，包括浸渍罐1和热管换热器3，浸渍罐1顶部设有可开合的罐盖110，浸渍罐1的罐体104底部连接沥青管路106，沥青管路106上设有沥青管路阀门107，罐体104外部缠绕导热油保温管105，罐体104上部一侧的烟气出口短节111连接烟气出口管108，通过烟气出口管108连接热管换热器3的烟气入口302，罐体104底部一侧的烟气回流短节103连接烟气回流管101，通过烟气回流管101连接热管换热器3的烟气出口304，且烟气出口短节111和烟气回流短节103与罐体104连接时相对水平线都有斜角a，a为5°，烟气由烟气回流管101进入罐体104，流经罐体104内的水口砖制品吸收热量后由烟气出口304流出。烟气出口管108上设有烟气出口阀门109，烟气回流管101上设有风机5和烟气回流阀门102。烟气入口302和烟气出口304分别通过一个天圆地方管2作为连接管。 

工作过程如下：水口砖沥青浸渍结束后，打开沥青管路阀门107将沥青撤走，因烟气出口短节111和烟气回流短节103与罐体104连接时相对水平线都有5°的斜角，因此，两短节内的沥青会流回罐体104内，不会堵塞烟气出口阀门109和烟气回流阀门102。 

停止导热油保温管105内的导热油循环，开启水泵4，让水进行正常循环。水系统循环正常后，打开浸渍罐1烟气循环的烟气出口阀门109和烟气回流阀门102，开启风机5，在风机5的作用下，浸渍罐1内热烟气和系统内空气开始初步混合并循环，热气体流经真空热管305换热器时放出热量，流经浸渍罐1内部时吸收水口砖制品及壳体的热量，如此循环往复传递热量。 

具体换热过程为：真空热管305内的工作介质吸收热量后蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下上升至放热端，放出热量后冷凝成液体，在重力的作用下流回吸热端，水箱303内的循环水与真空热管305顶部的放热端发生换热，加热水箱303内的水，水由凉水变为热水，以上过程循环往复，热量便由水口砖制品和烟气传至水箱303中的水。由于热量逐渐被水带走，烟气温度由220℃逐渐降低，因真空热管305是依靠内部介质的蒸发、冷凝传热，所以管壁温度较高，烟气中的蒽油不会粘附到热管基管3051和螺旋翅片3052上，当温度计显示烟气温度到达100℃-110℃时，将泵出口阀门401适当关小，控制水流量以减小冷侧换热系数，提高热侧管壁壁温，防止蒽油的粘附。当烟气温度到达80℃以下时达到开盖要求，关闭风机5以及罐体104烟气循环的烟气出口阀门109和烟气回流阀门102，打开罐盖110并吊出吊笼。此时真空热管305的管壁上有少量蒽油粘附，待到下一锅烟气循环时，在220℃的烟气和重力作用下，蒽油变为液态后滴落，真空热管305在瞬间恢复高效换热能力，设备最下部设有排油孔可定期排油，两侧设有检查门，可打开检查清洗设备。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。 

Claims (7)

1.浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，包括壳体（301），其特征在于：所述壳体（301）内设有真空热管（305），壳体（301）顶部设有水箱（303），真空热管（305）顶部的放热端插入水箱（303）中，下部的吸热端安装在壳体（301）内，壳体（301）左右两端对应设有烟气入口（302）和烟气出口（304）。

2.根据权利要求1所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，其特征在于：所述的壳体（301）倾斜安装，壳体（301）与水平面之间的夹角为20°，壳体（301）内的真空热管（305）设有平行设置的多条，多条真空热管（305）与壳体（301）同方向倾斜安装，真空热管（305）的轴线与水平方向之间的夹角为20°。

3.根据权利要求1所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，其特征在于：所述的真空热管（305）包括热管基管（3051）和螺旋翅片（3052），螺旋翅片（3052）焊接于热管基管（3051）上。

4.根据权利要求1所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器，其特征在于：所述的水箱（303）内设有折流板，水箱（303）一侧面下部设有进水口（3031），前侧面上部设有出水口（3032），倾斜安装时出水口（3032）位于最高点，进水口（3031）连接进水管（402），出水口（3032）连接出水管（306），进水管（402）上依次连接水泵（4）和泵出口阀门（401）。

5.一种利用权利要求1~4任一所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器组成的换热系统，包括浸渍罐（1），浸渍罐（1）顶部设有可开合的罐盖（110），底部连接沥青管路（106），罐体（104）外部缠绕导热油保温管（105），其特征在于：所述的罐体（104）上部一侧设有烟气出口管（108），烟气出口管（108）连接热管换热器（3）的烟气入口（302），罐体（104）底部一侧设有烟气回流管（101），烟气回流管（101）连接热管换热器（3）的烟气出口（304），烟气由烟气回流管（101）进入罐体（104），流经罐体（104）内的水口砖制品吸收热量后由烟气出口（304）流出。

6.根据权利要求5所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器组成的换热系统，其特征在于：所述的烟气出口管（108）上设有烟气出口阀门（109），烟气回流管（101）上设有风机（5）和烟气回流阀门（102）。

7.根据权利要求5所述的浸渍水口砖制品密闭快速降温的热管换热器组成的换热系统，其特征在于：所述的烟气入口（302）和烟气出口（304）分别通过一个天圆地方管（2）作为连接管。

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