CN204897850U - 一种生物质热解气除尘换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种生物质热解气除尘换热器，属于气-液换热技术领域，适用于生物质热解气除尘换热系统。该设备设有四通阀门和导流板部件，通过旋转四通阀门实现生物质热解气余热回收，导流板采用变径等螺距结构，收集室外围缠绕电阻丝，方便收集焦油，换热管回程数的增加和螺旋直管内部采用的内螺纹结构，确保了换热器的有效换热面积，从而保证了较高的换热效率，内螺纹直管与弯管法兰固定，目的在于方便设备的拆卸清洗或更换。该换热器可通过自身运行原理解决含有灰尘和焦油成分的生物质热解气无法余热利用的问题，降低运行和维护成本，延长换热器的使用寿命。

Description

一种生物质热解气除尘换热器

技术领域

一种生物质热解气除尘换热器，属于气-液换热技术领域，适用于生物质热解气除尘换热系统，用于解决生物质热解气无法同时进行除尘和余热利用的问题。

背景技术

我国是能源消费大国，当前能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石能源资源的有限性及其开发过度影响着社会的可持续发展。近年来，随着生活水平的提高，家用电器、煤气使用日益广泛，农民、对柴草的需求下降，导致秸秆在田间地头焚烧，对环境污染严重。生物质热解气炭联产技术可以产生热解燃气，替代化石能源，满足农村炊事和供热需求。

生物质热解气由于在300℃～400℃开始析出难以清理的焦油，长期腐蚀设备，降低使用寿命。现如今没有单一设备可同时解决生物质热解气除尘以及余热回用。

发明内容

本实用新型提出来一种生物质热解气除尘换热器，该换热器在旋风除尘器的基础上创新并可通过自身运行原理解决含有灰尘和焦油的生物质热解气无法余热利用的问题，降低运行和维护成本，延长换热器的使用寿命。

为达到这一目的所采取的技术结构是，生物质热解气除尘换热器包括旋风换热器、四通阀门、热解气进口、热解气出口、直管、换热管、保温层、冷介质输出管口、冷介质输入管口、内螺纹直管、导流板、弯管、电阻丝、收集室和切向管，其中热解气进口、热解气出口、直管和切向管的交界处由四通阀门法兰连通安装，改变四通阀门转向可颠倒热解气进出方向，由于在直管内部生物质热解气换热后温度低易形成焦油挂壁，所以转动四通阀门的目的是颠倒热解气进出方向，使直管内部首先通入生物质热解气，加热焦油至液态滚落至收集室，在此过程中95％热解气中的灰尘因重力沉降作用，坠落至收集室，达到生物质热解气的除尘作用。

上述的一种生物质热解气除尘换热器，旋风换热器外层包裹保温层，其底部通过抱箍与收集室连接，收集室侧壁缠绕电阻丝，目的是生物质热解气除尘换热器停机时，通过电阻丝加热收集室内的焦油，使其转变为液态，则焦油容易回收。

上述的一种生物质热解气除尘换热器，冷介质输入管口与旋风换热器外壁下端满焊接连接，冷介质输出管口与旋风换热器外壁上端满焊接连接。

上述的一种生物质热解气除尘换热器，多个内螺纹直管和弯管组成换热管，内螺纹直管采用内螺纹结构，使冷介质在管内旋转前进，提升换热效率，内螺纹直管与弯管通过法兰固定，目的在于设备容易拆卸清洗或更换。

上述的一种生物质热解气除尘换热器，换热管两端与冷介质输出管口和冷介质输入管口法兰固定连接，换热管采用多回程旋转布置，目的在于增长换热面积，提高换热效果。

上述的一种生物质热解气除尘换热器，导流板设置为螺旋变径变螺距形状，直径与旋风换热器内径相符，目的在于增加导流板的回程数，使生物质热解气在导流板上可以充分与换热管进行热交换，改变四通阀门后，反向进风也可随导流板导引方向规律换热。

与现有的换热器相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过设有四通阀门和导流板部件的合理设计使含有焦油成分的生物质热解气可在单一设备上实现除尘与余热回收双层功能。

2、本实用新型在收集室外围缠绕电阻丝，方便收集焦油。

3、本实用新型增加换热管回程数以及内螺纹直管内部采用内螺旋结构，确保了换热器的有效换热面积，从而保证了较高的换热效率。

附图说明：

图1是本实用新型的一种生物质热解气除尘换热器正向换热工作示意图。

图2是本实用新型的一种生物质热解气除尘换热器反向除焦工作示意图。

图3是本实用新型的一种生物质热解气除尘换热器换热管示意图。

具体实施方式：

如图1、2和3所示：1为热解气进口、2为四通阀门、3为热解气出口、4为直管、5为旋风换热器、6为换热管、7为保温层、8为冷介质输出管口、9为内螺纹直管、10为导流板、11为弯管、12为冷介质输入管口、13为电阻丝、14为收集室、15为切向管。

如图1、2和3所示，旋风换热器5外附着保温层7，热解气进口1、热解气出口3、直管4和切向管15的交界处法兰固定四通阀门2，收集室14在旋风换热器5底部并通过法兰连接，收集室14外围缠绕电阻丝13，切向管15切向与旋风换热器5顶部侧面切向面焊接而成，直管位于旋风换热器5顶部并与顶部焊接连接，冷介质输入管口12和冷介质输出管口8分别与旋风换热器5侧外壁下端和上端焊接，换热管6由内螺纹直管9和弯管11组成，与冷介质输入管口12和冷介质输出管口8法兰连接。

如图1和2所示，旋风换热器5外层包裹约15cm厚保温层，保温层7使用复合保温，内侧使用矿渣棉，外侧使用硅橡胶发泡材料，收集室侧壁缠绕φ5cm可加热至600℃的电阻丝13，设备间歇过程中，电阻丝13开始加热，使堆积的焦油转变成液态进行收集。

如图1和2所示，冷介质输入管口8和冷介质输入管口12与旋风换热器5外壁满焊接连接，深入旋风换热器5内壁大约20cm，在旋风换热器5内部与换热管6采用法兰固定。

如图1、2和3所示，换热管6由内螺纹直管9和弯管11组成并通过法兰固定，内螺纹直管9和弯管11组成采用无缝不锈钢管材质φ30*3cm规格。

如图1、2和3所示，换热管6布置以轴为中心的多回程旋转结构，换热管6每段长度以旋风换热器5内壁为参照进行测量加工，此种布置可增长换热管6的长度，进而增加换热面积。

如图1和2所示，导流板10设置为正螺旋变径变螺距结构，直径与旋风换热器5内径相同，螺距为直径的0.6倍，螺距间隙比例小可使热解气旋转距离增加，目的在于增加导流板的回程数，使生物质热解气在导流板上可以充分与换热管进行热交换。

具体实施例如下：

1000～1200℃生物质热解气由热解气进口进入四通阀门，通过切向管进入旋风换热器在导流板引导下旋转向下换热，到达旋风换热器底部的温度下降至500℃左右，之后从直管向上引出热解气出口，生物质热解气下降至300℃左右，此时生物质热解气中的灰尘、大颗粒以及冷凝的焦油碰撞在旋风换热器内壁滚落入收集室，直管处通过的热解气在300℃～500℃左右，生物质热解气的焦油附着管壁，当长时间运行后，旋转四通阀门后，旋转四通阀门后，生物质热解气首先进入直管，高温生物质热解气加热焦油成液态，使焦油滚落收集室，之后到达旋风换热器底部后，随着导流板引导旋转向上换热，最终从切向管进入热解气出口，通过定期旋转四通阀门，可通过物理加热方式完成生物质热解气换热过程中去除焦油的过程，防止焦油长期堆积带来的腐蚀，大大减少了设备维修成本，在此过程中生物质热解气中95％灰尘撞击旋风换热器壁面坠落至收集室，达到了热解气的除尘净化功效。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种生物质热解气除尘换热器，包括热解气进口(1)、四通阀门(2)、热解气出口(3)、直管(4)、旋风换热器(5)、换热管(6)、保温层(7)、冷介质输出管口(8)、内螺纹直管(9)、导流板(10)、弯管(11)、冷介质输入管口(12)、螺旋电阻丝(13)、收集室(14)和切向管(15)，其特征在于所述四通阀门(2)在4个通道交界处，分别为热解气进口(1)、热解气出口(3)、直管(4)和切向管(15)，且通过法兰连接，四通阀门(2)的两个档位分别对应正向换热和反向除焦过程。

2.根据权利要求1所述的一种生物质热解气除尘换热器，其特征在于所述旋风换热器(5)外层包裹保温层(7)，下端与收集室(14)抱箍连接，收集室(14)外围缠绕电阻丝。

3.根据权利要求1所述的一种生物质热解气除尘换热器，其特征在于所述冷介质输入管口(12)和冷介质输出管口(8)分别与旋风换热器(5)外壁满焊接连接。

4.根据权利要求1所述的一种生物质热解气除尘换热器，其特征在于所述换热管(6)包括内螺纹直管(9)和弯管(11)，内螺纹直管(9)采用内螺旋结构，和弯管(11)采用法兰螺栓连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种生物质热解气除尘换热器，其特征在于所述换热管(6)采用多回程旋转布置，换热管(6)与冷介质输出管口(8)和冷介质输入管口(12)法兰固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种生物质热解气除尘换热器，其特征在于导流板(10)设置为螺旋变径变螺距形状。