CN204881268U - 一种复合管式换热器 - Google Patents
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Abstract
一种复合管式换热器，包括复合型换热管、水箱、烟道，其中该水箱包括水箱侧板、水箱底板、水箱盖板，该水箱侧板上设置有出水管；该水箱底板上开设有通槽；该水箱盖板固接在水箱侧板上；该烟道包括水箱底板、烟道侧板、烟道底板，一端为烟气入口，一端为烟气出口；该复合型换热管包括金属内管、非金属外管，该非金属外管上端带有翻边，放置在前述通槽上，且通过密封圈密封，其下端穿过通槽吊挂在烟道内；该金属内管上部固定在前述水箱盖板上，插入非金属外管内。本实用新型一种复合管式换热器，采用独特的结构设计以及非金属材料的应用，不仅提高换热效率，还具有很强的抗腐蚀性，可以将烟气温度降至露点温度以下，并保证装置的长周期运行。
Description
技术领域
本实用新型属于石化、电力等行业加热炉烟气余热回收技术领域，主要涉及一种复合管式换热器。
背景技术
石化、电力行业加热炉烟气余热回收技术受到烟气露点腐蚀的制约，无法将排烟温度进一步降低以提高烟气余热回收效率。目前，这些行业的燃料都含有一定的硫元素，燃烧后产生二氧化硫，并有少量进一步氧化生产三氧化硫，烟气中燃烧反应后还有一定水生成，使得烟气低于其露点温度时极易对换热设备造成酸腐蚀的主要原因。余热回收目前在用设备基本上都是金属制造，从材料上很难解决低温腐蚀问题，所以为了保证设备较长周期正常运转，只有提高排烟温度，牺牲余热回收效率。
石化行业催化裂化装置，从余热锅炉出来的烟气含有大量的硫化物、氮氧化物等有害气体，直接通过烟囱排出会污染环境。为了降低烟气的有害气体的含量，并达到国家环保的要求，现在通行的工艺方法是，在余热锅炉后加脱硫(脱硝)系统来处理催化烟气。这里存在一个问题，预热锅炉为了防止露点腐蚀，余热锅炉出口的烟气温度一般比较高180℃以上，温度这么高的烟气进入脱硫(脱硝)系统后，造成大量的水分蒸发，因此，目前绝大多数的脱硫(脱硝)装置的烟囱都“白烟”滚滚，实际上这“白烟”主要成分是水蒸气，但是，它造成了严重的视觉污染。
为解决上述领域烟气排烟温度过高的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业理论，积极加以研究创新，以期创设一种新型的复合管式换热器，提高换热效率的同时降低烟气温度，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
发明内容
本实用新型的目的在于，提出了一种复合管式换热器，所要解决的技术问题是使其采用独特的结构设计，可将烟气温度将至露点温度以下，保证设备的长周期运行，从而更加适于实用。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种复合管式换热器，包括复合型换热管1、水箱2、烟道5，其中
该水箱2包括水箱侧板21、水箱底板22、水箱盖板3，该水箱侧板21上设置有出水口9；该水箱盖板3固接在水箱侧板21上；
该烟道5包括水箱底板22、烟道侧板51、烟道底板52，一端为烟气入口，一端为烟气出口；
该复合型换热管1包括金属内管11、非金属外管12，该非金属外管(12)设置在烟道5内，其上端吊挂在水箱底板22上，且通过密封圈4密封；该金属内管11上部固定在前述水箱盖板3上，插入非金属外管12内；进水口8与金属内管11连通。
本实用新型的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。
前述的复合管式换热器，其中所述水箱盖板3采用螺栓固接在水箱侧板21上，水箱底板22上开设有通槽。
前述的复合管式换热器，其中所述金属内管11为光管、翅片管、螺纹管或钉头管。
前述的复合管式换热器，其中所述非金属外管12采用高硅硼玻璃、搪玻璃、陶瓷或碳化硅材料。
前述的复合管式换热器，其中所述非金属外管12上端带有翻边，该翻边放置在前述通槽上，吊挂在水箱底板22上。
前述的复合管式换热器，其中所述密封圈4为聚四氟乙烯密封圈。
前述的复合管式换热器，其中N个所述复合型换热管1沿烟道5烟气流动方向一字排开，构成单模块的复合管式换热器；该单模块的复合管式换热器加装进水集合管6，前述N个复合型换热管1的金属内管11上端分别固接在进水集合管6上，进水口8与进水集合管6连通；且1≤N≤10000.
前述的复合管式换热器，其中N个所述复合型换热管1沿烟道5烟气流动的垂直方向一字排开，构成单模块的复合管式换热器；该单模块的复合管式换热器加装进水集合管6，前述N个复合型换热管1的金属内管11上端分别固接在进水集合管6上，进水口8与进水集合管6连通；且1≤N≤10000.
前述的复合管式换热器，其中M个所述单模块的复合管式换热器沿烟道5烟气流动方向的垂直方向一字排开，构成多模块的复合型管式换热器；每个单模块的复合管式换热器分别设置独立的进水集合管6、进水口8、出水口9，每个进水口8、出水口9分别安设有阀门7；且1≤M≤10000。
前述的复合管式换热器，其中M个所述单模块的复合管式换热器沿烟道5烟气流动方向一字排开，构成多模块的复合型管式换热器；每个单模块的复合管式换热器分别设置独立的进水集合管6、进水口8、出水口9，每个进水口8、出水口9分别安设有阀门7；且1≤M≤10000。
借由上述技术方案，本实用新型提出的一种复合管式换热器，具有如下优点：
1、结构合理，容易实现，利于大规模工业化应用；
2、换热效率高，综合应用了交错流和逆流两种换热形式；
3、具有很强的抗腐蚀性，可以将烟气温度降至露点温度以下，并保证装置的长周期运行。
综上所述，本实用新型一种复合管式换热器，采用独特的结构设计以及非金属材料的应用，不仅提高换热效率，还具有很强的抗腐蚀性，可以将烟气温度降至露点温度以下，并保证装置的长周期运行。既提高了生产单位的经济效益，实现规模化生产，又可以减少对环境的热污染。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1A为本实用新型复合管式换热器换热单元的主视结构示意图；
图1B为本实用新型复合管式换热器换热单元的侧视结构示意图；
图2A为本实用新型复合管式换热器实际应用单模块的主视结构示意图；
图2B为本实用新型复合管式换热器实际应用单模块的侧视结构示意图；
图2C为本实用新型复合管式换热器实际应用单模块的俯视结构示意图；
图3A为本实用新型复合管式换热器实际应用多模块的主视结构示意图；
图3B为本实用新型复合管式换热器实际应用多模块的侧视结构示意图；
图3C为本实用新型复合管式换热器实际应用多模块的俯视结构示意图。
【主要元件符号说明】
1：复合型换热管11：金属内管
12：非金属外管2：水箱
21：水箱侧板22：水箱底板
3：水箱盖板4：密封圈
5：烟道51：烟道侧板
52：烟道底板6：进水集合管
7：阀门8：进水口
9：出水口
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种复合管式换热器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1A及图1B，本实用新型一种复合管式换热器，由复合型换热管1、水箱2、烟道3组成，其中
水箱2，由水箱侧板21、水箱底板22、水箱盖板3、出水口9组成；该水箱盖板3采用螺栓连接固定在水箱侧板21上，方便维护检修；水箱盖板3上固定的金属内管11的顶端口作为水箱2的入口，水箱侧板21上设置有出水口9；该水箱底板22上开设有通槽。
烟道5，由水箱底板22、烟道侧板51、烟道底板52组成，其中一端为烟气入口，另一端为烟气出口。
复合型换热管1，由非金属外管12和金属内管11组成。非金属外管12可以是高硅硼玻璃、搪玻璃、陶瓷、碳化硅等抗腐蚀性材料；其外形类似于没有手柄的细长形杯子，且上端带翻边，该翻边放置在前述水箱底板22的通槽的上侧面，其下端设置在烟道5内，借由上端的翻边吊挂在水箱底板22上，且非金属外管12与水箱底板22通过聚四氟乙烯密封圈4密封。金属内管11固定在水箱盖板3上，同轴插入非金属外管12中，金属内管11的底部与非金属外管12的底部相距一定的距离；金属内管11可以是光管、翅片管、螺纹管、钉头管等形式。复合型换热管1的非金属外管12和金属内管11均为单端固定，可以自由膨胀。进水口8与金属内管11连通。
冷却水流道，冷却水经金属内管11顶端口的进水口8流入金属内管11，从底部流入非金属外管12，再从非金属外管12的顶部流入水箱2内，经出水口9流出。
换热过程，烟气和非金属外管12内的水进行交错流换热，非金属外管内12的水和金属内管11内的水进行逆流换热。
本实用新型一种复合管式换热器换热单元的工作原理如下：烟气从烟道5的一侧流向另外一侧，复合型换热管1设置在烟道5内；冷却水经进水口8流入复合型换热管1的金属内管11内，经金属内管11的底部流入非金属外管12内，在非金属外管12内的水向上流入水箱2，最后从出水口9流出，完成换热过程。复合型换热管1的非金属外管12具有很强的抗腐蚀性，保证了将烟气温度降至露点温度以下，换热管不发生腐蚀。
上述这样单个复合型换热管1的换热流程，即为本实用新型的理论模型，可称为复合管式换热器换热单元。
请参阅图2A、图2B及图2C，为本实用新型复合管式换热器实际应用单模块的结构示意图。
实际应用时，将N(1≤N≤10000)个复合型换热器换热单元一字排开，来提高换热面积，来满足工业的应用的需要。
复合管式换热器实际应用单模块的结构为：N(1≤N≤10000)个复合型换热管1，沿烟道5烟气流动的方向或烟气流动的垂直方向一字排开。前述N(1≤N≤10000)个复合型换热管1的非金属外管12分别穿过水箱底板22开设的同等数量的通槽，且吊挂在水箱底板22上，复合型换热管1的非金属外管12与水箱底板22之间通过聚四氟乙烯密封圈4密封；金属内管11固定在水箱盖板3上，水箱盖板3与水箱侧板21通过可拆卸的螺栓连接，便于维护检修、以及更换非金属外管12。
其工作原理为：烟气从烟道5的一侧流向另外一侧，N(1≤N≤10000)个复合型换热管1设置在烟道5内；冷却水经进水集合管6分别流入N(1≤N≤10000)个复合型换热管1的金属内管11内，经金属内管11的底部流入非金属外管12内，在非金属外管12内的水向上流入水箱2，最后从水箱出口9流出，完成换热过程。
请参阅图3A、图3B及图3C，为本实用新型复合管式换热器实际应用多模块的结构形式。
实际应用中的烟气量可能很大，须采用多个换热模块的结构形式：M(1≤M≤10000)个的单模块复合管式换热器，沿平行于烟道5烟气流动方向或垂直于烟道5烟气流动方向一字排开，每个复合管式换热器换热模块，都有独立的进水口8、水箱2、出水口9；进水口8和出水口9采用法兰或其他可拆卸的方式连接，并设置有阀门7。因此，当某一个换热模块出现问题，可以关闭阀门7将此换热模块单独切出，便于维护检修。
多模块的复合管式换热器工作原理与单模块一样，不再累述。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种复合管式换热器，其特征在于：包括复合型换热管(1)、水箱(2)、烟道(5)，其中
该水箱(2)包括水箱侧板(21)、水箱底板(22)、水箱盖板(3)，该水箱侧板(21)上设置有出水口(9)；该水箱盖板(3)固接在水箱侧板(21)上；
该烟道(5)包括水箱底板(22)、烟道侧板(51)、烟道底板(52)，一端为烟气入口，一端为烟气出口；
该复合型换热管(1)包括金属内管(11)、非金属外管(12)，该非金属外管(12)设置在烟道(5)内，其上端吊挂在水箱底板(22)上，且通过密封圈(4)密封；该金属内管(11)上部固定在前述水箱盖板(3)上，插入非金属外管(12)内；进水口(8)与金属内管(11)连通。
2.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：所述水箱盖板(3)采用螺栓固接在水箱侧板(21)上，水箱底板(22)上开设有通槽。
3.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：所述金属内管(11)为光管、翅片管、螺纹管或钉头管。
4.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：所述非金属外管(12)采用高硅硼玻璃、搪玻璃、陶瓷或碳化硅材料。
5.根据权利要求2所述的复合管式换热器，其特征在于：所述非金属外管(12)上端带有翻边，该翻边放置在前述通槽上，吊挂在水箱底板(22)上。
6.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：所述密封圈(4)为聚四氟乙烯密封圈。
7.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：N个所述复合型换热管(1)沿烟道(5)烟气流动方向一字排开，构成单模块的复合管式换热器；该单模块的复合管式换热器加装进水集合管(6)，前述N个复合型换热管(1)的金属内管(11)上端分别固接在进水集合管(6)上，进水口(8)与进水集合管(6)连通；且1≤N≤10000。
8.根据权利要求1所述的复合管式换热器，其特征在于：N个所述复合型换热管(1)沿烟道(5)烟气流动的垂直方向一字排开，构成单模块的复合管式换热器；该单模块的复合管式换热器加装进水集合管(6)，前述N个复合型换热管(1)的金属内管(11)上端分别固接在进水集合管(6)上，进水口(8)与进水集合管(6)连通；且1≤N≤10000。
9.根据权利要求7所述的复合管式换热器，其特征在于：M个所述单模块的复合管式换热器沿烟道(5)烟气流动方向的垂直方向一字排开，构成多模块的复合型管式换热器；每个单模块的复合管式换热器分别设置独立的进水集合管(6)、进水口(8)、出水口(9)，每个进水口(8)、出水口(9)分别安设有阀门(7)；且1≤M≤10000。
10.根据权利要求8所述的复合管式换热器，其特征在于：M个所述单模块的复合管式换热器沿烟道(5)烟气流动方向一字排开，构成多模块的复合型管式换热器；每个单模块的复合管式换热器分别设置独立的进水集合管(6)、进水口(8)、出水口(9)，每个进水口(8)、出水口(9)分别安设有阀门(7)；且1≤M≤10000。
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