CN204757754U

CN204757754U - 一种热交换器

Info

Publication number: CN204757754U
Application number: CN201520475679.XU
Authority: CN
Inventors: 贺江河
Original assignee: Beijing Oriental Spark Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Oriental Spark Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2025-06-30

Abstract

本实用新型涉及换热技术领域，尤其是涉及一种热交换器。所述热交换器包括：壳体，并在壳体的上部设置热媒入口和冷媒出口，并在壳体的下部设置热媒出口和冷媒入口；沿壳体的内壁纵向交错布置的横向隔板，使壳体内形成发夹型通道；冷媒入口、发夹型通道及冷媒出口依次连通，构成冷媒通道；沿所述发夹型通道布置的热媒管道，两端分别与热媒入口和热媒出口连通，构成热媒通道。在热媒出口处，还设置集液结构。冷媒通道和热媒通道均为发夹型的多回程结构，可以在极小的空间内增加换热行程和换热时间，增大了换热面积，提高了换热效率；集液结构能够回收冷凝液，降低排放和污染。

Description

一种热交换器

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，尤其是涉及一种热交换器。

背景技术

热交换器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。

在燃烧机的烟气出口通常会安装热交换器，用来加热冷媒介质(通常为水)，可以吸收余热，提高能源利用率，并冷凝烟气中的有毒物质，减少排放污染。

传统的管式热交换器多为直管形式，冷媒和热媒的接触段有限，从而导致了换热面积有限，换热效率不高。

并且，传统的管式热交换器的换热管多为水平布置，在其后半段，烟气会析出带有腐蚀性的冷凝液。这些冷凝液沉积在换热管内难以排出，会对换热管造成腐蚀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热交换器，以解决现有技术中存在的换热效率不高、冷凝液难以排出的技术问题。

本实用新型提供的热交换器，包括：

壳体，在壳体的上部设置热媒入口和冷媒出口，并在壳体的下部设置热媒出口和冷媒入口；

横向隔板，沿壳体的内壁纵向交错布置，在壳体内形成发夹型通道；所述冷媒入口、发夹型通道及冷媒出口依次连通，构成冷媒通道；

热媒管道，为发夹型管道，沿所述的发夹型通道布置，两端分别与热媒入口和热媒出口连通，构成热媒通道。

冷媒通道和热媒通道均为发夹型的多回程结构，可以在极小的空间内增加换热行程和换热时间，增大了换热面积，提高了换热效率，能够有效的降低热媒出口的温度，使热媒的余热回收的更加彻底。当热媒为烟气时，较低的烟气温度也能够析出更多的污染成分，降低排放。

进一步的，所述热媒管道的前半段由多根换热管集束形成，后半段为连通了所述多根换热管的一整根筒形管道。

进一步的，所述热媒管道由多根换热管集束形成。

热媒管道可以全部由换热管集束而成，使冷媒可以包裹各个换热管，从而提高换热效率。考虑到热媒在后半段的温度已经较低，设置换热管集束对换热效率的影响不大，可以在热媒管道的后半段使用整根管道代替换热管集束，从而降低成本。

进一步的，所述热交换器还包括：多个换热管集束板；所述换热管集束板上设置与各根换热管形状、位置匹配的孔。

换热器集束板能够起到固定换热管集束的作用，避免换热管在工作时晃动。

进一步的，所述热媒管道的前半段换热管为螺旋形管道，后半段的换热管或筒形管道为直管道。

热媒管道的前半段为螺旋形管道，能够增加热交换面积；后半段为直管道，可以方便冷凝液排出，避免沉积。

进一步的，所述热媒管道的平直段向下倾斜布置。

热媒管道从上到下整体为倾斜向下的形态，可以有效的避免冷凝液在换热管内沉积。

进一步的，所述热交换器还包括：集液槽；所述集液槽为锥形，设置在热媒管道的出口处，集液槽的底部设置与存储容器连接的冷凝液出口管道。

集液槽用来收集冷凝液，以进行后续处理。

进一步的，所述冷凝液出口管道由上下两段直径不同的圆柱管连接而成，并在两段圆柱管连接的位置设置浮球；所述上段圆柱管的内径大于浮球的直径，且上段圆柱管的长度不小于两倍的浮球直径；所述下段圆柱管的内径小于浮球的直径。

浮球可以在冷凝液聚集到一定程度时自动开启冷凝液出口管道，使冷凝液自行留出；冷凝液排出后，浮球落下，并在热媒(烟气)的压力作用下，重新关闭冷凝液出口管道，防止热媒(烟气)泄漏。

进一步的，所述热媒入口、热媒管道和热媒出口均为平行布置的多个，在壳体内组成多条热媒通道。

热媒通道可根据热媒来源或燃烧器的需要，布置成并排的多个，以满足不同设备的需求。

进一步的，所述热媒入口位于壳体侧壁的上部，与水平的热媒来源连接；或者所述热媒入口位于壳体的顶部，与竖直向下的热媒来源连接。

进一步的，所述的热交换器还包括：隔热预热层；所述隔热预热层包裹在壳体外部，为空心层结构，并在热媒出口和热媒入口周围分别设置进气孔和出气孔。

隔热预热层为包裹壳体的空心层结构，能够起到隔热的作用。同时，由于热媒出口周围温度较低，热媒入口周围温度较高，空气在温度差的作用下自行形成气流，自热媒出口周围的进气孔流入隔热预热层，与壳体进行换热，吸收余热，然后从热媒入口周围的出气孔流出。可以在出气孔处设置夹层管道，将这部分预热了的空气引入燃烧室，提高燃烧效率。

本实用新型的有益效果为：

实现了在小体积区域内，增加换热行程和换热时间的目的，从而增加了换热面积，提高了换热效率；

可以减少冷凝液在换热管内的沉积，并可以将冷凝液自动排出收集，减少冷凝液对换热管的腐蚀，提高热交换器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的热交换器的主视剖视图；

图2为图1所示的热交换器的左视图；

图3为图1区域A所示的热交换器的集液结构的示意图；

附图标记：

1-壳体；2-热媒入口；3-热媒出口；

4-冷媒入口；5-冷媒出口；6-横向隔板；

7-换热管；8-筒形管道；9-换热管集束板；

10-热媒排出管；11-集液槽；12-冷凝液出口管道；

13-存储容器；14-上段圆柱管；15-下段圆柱管；

16-浮球；17-隔热预热层；18-出气孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。

为解决现有技术中热交换器存在的换热效率不高的技术问题，本实用新型提供了一种换热面积大、占地面积小的热交换器。

所述的热交换器包括：

壳体，并在壳体的上部设置热媒入口和冷媒出口，并在壳体的下部设置热媒出口和冷媒入口；

热媒通道和冷媒通道均为发夹型的多回程结构，可以在极小的空间内增加换热行程和换热时间，增大了换热面积，提高了换热效率，能够有效的降低热媒出口的温度，使热媒的余热回收的更加彻底。当热媒为烟气时，较低的烟气温度也能够析出更多的污染成分，降低排放。

下面以一个具体的实施例对本实用新型提供的热交换器进行说明。

图1为本实用新型实施例提供的热交换器的主视剖视图；图2为图1所示的热交换器的左视图。如图1和图2所示的热交换器，包括：壳体1、热媒入口2、热媒出口3、冷媒入口4、冷媒出口5、横向隔板6、换热管7、筒形管道8、换热管集束板9以及热媒排出管10。

壳体1的形状根据需要设置，比如可以是长方体或圆柱体。在壳体1的上部侧壁设置热媒入口2和冷媒出口5，并在壳体1的下部设置热媒出口3和冷媒入口4。

沿壳体1的内壁纵向交错布置多个横向隔板6，在壳体1内形成发夹型通道；冷媒入口4、发夹型通道及冷媒出口5依次连通，构成冷媒通道。

热媒管道前半段由多根换热管7集束形成，后半段为连通了所述多根换热管7的一整根筒形管道8。热媒管道沿所述的发夹型通道布置，两端分别与热媒入口2和热媒出口3连通，构成热媒通道。热媒出口3与壳体1外部的热媒排出管10连接。

在热媒管道的前半段，设置多个换热管集束板9，换热管集束板9上设置与各换热管7形状、位置匹配的孔，用来支撑和约束换热管。

热媒管道也可以全段均由换热管7集束而成，使冷媒可以包裹各个换热管，从而提高换热效率。但考虑到热媒在后半段的温度已经较低，设置换热管集束对换热效率的影响不大，因此，本实施例中使用整根管道代替换热管集束，从而能够降低成本。

在本实施例中，热媒管道前半段的换热管7为螺旋形管道，能够有效的增加热交换面积。后半段的筒形管道8为直管道，方便排液。

同时，热媒管道中，换热管7的平直段以及筒形管道8的平直段均向下倾斜布置，使热媒管道自热媒入口2至热媒出口3，始终处于倾斜向下的趋势。这种布置方式有利于冷凝液的流动排出，避免沉积在热媒管道内。

在本实施例的一个优选方案中，还设置了一层包裹在壳体1外部的隔热预热层17。隔热预热层17为空心层结构，并在热媒出口3附近设置若干进气孔，在热媒入口2周围设置若干出气孔18。

隔热预热层17为包裹壳体1的空心层结构，能够起到隔热的作用。同时，由于热媒出口3周围温度较低，热媒入口2周围温度较高，空气在温度差的作用下自行形成气流，自热媒出口3周围的进气孔流入隔热预热层，与壳体1进行换热，吸收余热，然后从热媒入口2周围的出气孔18流出。可以在出气孔18处设置夹层管道，将这部分预热了的空气引入燃烧室，提高燃烧效率。

另外，为了更好排出冷凝液，本实用新型还提供了一种集液结构。

图3为图1区域A所示的热交换器的集液结构的示意图。如图1和图3所示，该集液结构包括：集液槽11、冷凝液出口管道12、存储容器13、上段圆柱管14、下段圆柱管15以及浮球16。

在热媒排出管10与壳体1的连接位置设置锥形的集液槽11，集液槽11的底部通过冷凝液出口管道12与存储容器13连接。

冷凝液出口管道12由上段圆柱管14以及下段圆柱管15连接组成，且在两段圆柱管之间设置浮球16。

浮球16的直径大于下段圆柱管15的内径，但小于上段圆柱管14的内径，因此，浮球16可以卡在上段圆柱管14与下段圆柱管15之间。且上段圆柱管14的长度大于两倍的浮球直径。

热媒(烟气)析出的冷凝液从热媒管道流出后，汇集到集液槽11中。当冷凝液积攒到一定程度，使浮球16浮起，即开启冷凝液出口管道12，使冷凝液自行留出；冷凝液排出后，浮球16落下，并在热媒(烟气)的压力作用下，重新关闭冷凝液出口管道12，防止热媒(烟气)泄漏。

上段圆柱管14的长度较长，能够对浮球16起到限位的作用。即使遇到极端情况，一次性涌出的冷凝液过多，使浮球16脱离了上段圆柱管14的限制，只要浮球16不脱离集液槽11的区域，也可以在冷凝液排出后，通过集液槽11的锥形面回到上段圆柱管14内，恢复到初始状态。

本实用新型实现了在小体积区域内，增加换热行程和换热时间的目的，从而增加了换热面积，提高了换热效率；同时可以减少冷凝液在换热管内的沉积，并可以将冷凝液自动排出收集，减少冷凝液对换热管的腐蚀，提高热交换器的使用寿命。

在本实用新型的其他实施例中，热媒管道的后半段也可以使用多根平直的换热管的结构形式。

换热管7可以采用多段结构，各段之间通过螺纹连接，方便安装和拆卸。

另外，根据实际的使用需要，热媒入口2、热媒管道和热媒出口3均可以布置多个，在壳体1内组成多条热媒通道。冷媒管道也可以根据需要设计多个冷媒入口4和冷媒出口5。

热媒入口2也可以设置于壳体1的顶部，与竖直向下的热媒来源连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种热交换器，其特征在于，包括：壳体，在壳体的上部设置热媒入口和冷媒出口，并在壳体的下部设置热媒出口和冷媒入口；

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热媒管道的前半段由多根换热管集束形成，后半段为连通了所述多根换热管的一整根筒形管道。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热媒管道由多根换热管集束形成。

4.根据权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，还包括：多个换热管集束板；所述换热管集束板上设置与各根换热管形状、位置匹配的孔。

5.根据权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，所述热媒管道的前半段换热管为螺旋形管道，后半段的换热管或筒形管道为直管道。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热媒管道的平直段向下倾斜布置。

7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括：集液槽；所述集液槽为锥形，设置在热媒管道的出口处，集液槽的底部设置与存储容器连接的冷凝液出口管道。

8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述冷凝液出口管道由上下两段直径不同的圆柱管连接而成，并在两段圆柱管连接的位置设置浮球；所述上段圆柱管的内径大于浮球的直径，且上段圆柱管的长度不小于两倍的浮球直径；所述下段圆柱管的内径小于浮球的直径。

9.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热媒入口、热媒管道和热媒出口均为平行布置的多个，在壳体内组成多条热媒通道。

10.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述热媒入口位于壳体侧壁的上部，与水平的热媒来源连接；或者所述热媒入口位于壳体的顶部，与竖直向下的热媒来源连接。

11.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，还包括：隔热预热层；所述隔热预热层包裹在壳体外部，为空心层结构，并在热媒出口和热媒入口周围分别设置进气孔和出气孔。