CN206094137U - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热器。换热器包括吸热器、散热器、循环系统和温控系统。吸热器的传热管与散热器的传热管连通，吸热器和散热器的外部空间分别作为锅炉的高温尾气和低温进风的通道，循环系统分别连接至吸热器的传热管进口和散热器的传热管出口，驱动换热媒介在吸热器内吸收吸热器的传热管外部空间的高温尾气的热量之后，进入散热器与散热器的传热管外部空间的低温进风换热，温控系统根据换热器出口处锅炉尾气的温度自动调节换热媒介的流量或流速。根据本实用新型的换热器，通过控制换热媒介的流量来调节换热器的换热量，从而实现对锅炉尾气的温度控制，还可以将回收的热量通过加热锅炉给水或进风重新回到锅炉里。

Description

一种换热器

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，尤其涉及一种换热器。

背景技术

对于生物质锅炉来说，既需要解决控制烟尘排放达标的问题，又要解决如何提高热回收效率的问题。虽然市场上换热器的种类繁多，但缺少一种能很好地适应生物质锅炉的燃烧特点的高效换热器，其原因如下：

1)生物质锅炉的尾气中粉尘含量较燃煤、燃油或天然气锅炉要高很多，且其粉尘颗粒更细小、质量更轻、导电性能波动大和含碳量高，常用的水膜除尘或电除尘很难确保其尾气排放符合新的环保要求，故通常采用布袋除尘器。

2)要确保布袋除尘器能长期安全的运行，必须控制好烟气温度，以防缩短布袋的使用寿命，增加使用成本，甚至造成布袋着火事故。

3)生物质锅炉(特别是使用未经处理的生物质废料或垃圾)的炉膛火力波动大，导致生物质锅炉的排烟温度的变化很大，通常情况下尾气温度在200℃以上，而负荷大时甚至会达到300℃，并且在负荷大时尾气还会夹带大量火星，严重威胁布袋的安全。

以上原因导致生物质锅炉不但要配备高效的换热器，而且换热效率必须能根据锅炉尾气温度的变化自动调整，以适应锅炉尾气温度波动大的特点，确保换热之后的烟温稳定在合适的范围。

虽然目前市场上的换热器种类繁多，但适合于锅炉尾气热回收的换热器主要有：热管式换热器(或称液相换热器)、带翅片列管式换热器、余热锅炉等几种。这些换热器虽然换热效率较高，但由于设计思路及结构上的限制，难以满足上述要求。因此，需要提供一种换热器，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本实用新型公开了一种换热器，用于锅炉，其特征在于，所述换热器包括：

吸热器，所述吸热器包括传热管，所述吸热器的传热管的外部空间作为锅炉的高温尾气的通道；

散热器，所述散热器包括传热管，所述散热器的传热管的外部空间作为低温空气的通道，所述散热器的传热管与所述吸热器的传热管连通；

循环系统，分别连接至所述吸热器的传热管的进口和所述散热器的传热管的出口，以驱动换热媒介在所述吸热器内吸收所述吸热器的传热管外部空间的高温尾气的热量之后，进入所述散热器与所述散热器的传热管外部空间的低温空气换热；以及

温控系统，根据所述吸热器的出风口处的锅炉尾气的温度自动调节换热媒介的流量或流速。

可选地，所述换热媒介为锅炉的水箱内的水。

可选地，所述循环系统包括：

进水管，所述进水管连通所述吸热器的传热管的进口与所述水箱；

回水管，所述回水管连通所述散热器的传热管的出口与所述水箱；

循环水泵，所述循环水泵设置在所述进水管上。

可选地，温控系统包括温感元件和自动流量控制阀，温感元件设置在吸热器的出风口处，自动流量控制阀设置在循环系统上。

可选地，所述散热器的传热管的外部空间的低温空气与所述散热器的传热管中的换热媒介换热之后作为锅炉进风送入炉膛。

可选地，吸热器的传热管和散热器的传热管均包括至少一组带翅片的U型管。

可选地，吸热器和散热器的外侧均设置有钢板和保温层。

可选地，吸热器的传热管的出口与散热器的传热管的入口通过连通管连通。

可选地，进水管上设置有排污阀。

可选地，在所述换热器的出风口处，尾气温度在150℃至175℃之间。

可选地，在与所述换热器的出风口对应的锅炉的除尘器的入口处，温度在110℃至135℃之间。

基于以上技术方案，本实用新型相对于现有技术存在着如下有益效果：

根据本实用新型的换热器，采用了换热器与温控系统的相结合，通过控制水的流量来调节换热器的换热量，从而实现对热交换后的锅炉的尾气的温度控制，通过水可流动且其流量可调的特点，可以将回收的热量通过对锅炉的给水或进风重新回到锅炉里。这样不但热回收效率高，节省燃料消耗，并且实现难度不高，工作可靠，能够很好地解决锅炉的尾气温度波动范围大的问题，满足布袋除尘器对于尾气温度的要求。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为根据本实用新型的换热器的主视图；

图2为根据本实用新型的换热器的左视图；以及

图3为根据本实用新型的换热器的流量控制流程图。

附图标记说明：

1 回水支管 2 回水主管

3 保温层 4 散热器

5 连通管 6 吸热器

7 进水主管 8 进水支管

9 自动流量控制阀 10 水泵

11 排污阀 12 温感元件

13 换热器 14 水箱

15 出风口 16 进风口

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。

如图1所示，换热器13包括吸热器6、散热器4、连通管5和温控系统。

吸热器6包括至少一组带翅片的U型管，吸热器6的外侧设置有钢板，即吸热器6的四周均用钢板封闭，吸热器6的外侧的钢板设置有保温层3。

散热器4位于吸热器6的上方，散热器4也包括至少一组带翅片的U型管，散热器4的四周均用钢板封闭，散热器4的外侧的钢板设置有保温层3。散热器4通过连通管5与吸热器6连通，连通管5的数量可以为一个，也可以为多个，且吸热器6的U型管的个数与连通管5的个数和散热器4的U型管的个数均保持一致，以使得每个连通管5能够连通每个吸热器6的U型管和散热器4的U型管。

吸热器6的外部空间作为锅炉的高温尾气的通道，散热器的外部空间作为锅炉的低温进风的通道。

如此，换热器13的结构结合了热管式换热器与列管式换热器的优点，结构简单且换热效率高。

进水管包括进水主管7和进水支管8，回水管包括回水支管1和回水主管2。进水主管7与锅炉的水箱14连通，进水主管7上设置有水泵10，当水泵10开启后，水箱14中的水进入进水主管7中，进水主管7与多个进水支管8连通，以使得进水主管7中的水进入进水支管8中，进水支管8与吸热器6连通，且进水支管8上设置有排污阀11。进一步地，为了保证水能通过进水支管8顺利进入吸热器6中，进水支管8与吸热器6的底部连通，且进水支管8的个数应与吸热器6的U型管的个数保持一致，使得每一个吸热器6的U型管均与每一个进水支管8连通。

锅炉的水箱14的水在水箱14与换热器13之间循环，锅炉的高温尾气通过吸热器6时，热量被传递给吸热器6内的水，水受热后温度升高或汽化，带走烟气热量并被排出吸热器6。

如图3所示，温控系统包括温感元件12和自动流量控制阀9，温感元件12设置在吸热器6的出风口15处，以使得温感元件12感应到吸热器6的出风口15的温度。

进水主管7和进水支管8之间设置有自动流量控制阀9，自动流量控制阀9与温感元件12连接，温感元件12感应出风口15的温度，根据出风口15的温度，温感元件12相应的发出信号至自动流量控制阀9，自动流量控制阀9根据温感元件12所发出的信号调节阀门的开度，从而相应的调节进水主管7中的水进入到进水支管8中的流量。温感元件12和自动流量调节阀9可以根据锅炉的排放的尾气的温度的波动自动调节换热器13的循环量或流速，从而保证经过换热器13后的尾气温度(即在出风口15处的尾气温度)在设定范围内波动，从而满足除尘器安全运行的要求。

如图2所示，进水支管8中的水进入到吸热器6中，即进水支管8中的水进入到吸热器6的U型管中，水通过连通管5在吸热器6与散热器4之间流通，在散热器4的顶部设置有与水箱14连通的回水管，回水管的回水支管1与散热器4连通，回水主管2与水箱14连通。

如图2中的箭头所示，水从水箱14中通过水泵10进入到进水主管7中，进水主管7中的水通过自动流量控制阀9进入到进水支管8中，再通过进水支管8进入到吸热器6中，吸热器6中的水通过连通管5进入到散热器4中，散热器4中的水通过回水支管1进入到回水主管2中，回水主管2中的水再返回水箱14中，以形成水循环。

本实用新型提供的换热器，其换热过程包括以下步骤：

步骤S101：启动水泵，以使得水箱中的水进入进水管中；

步骤S102：使进水管中的水进入吸热器中并吸收吸热器的周围的空气的热量；

步骤S103：使吸热器中的吸热后的水通过连通管进入散热器中；

步骤S104：使散热器中的水通过回水管进入水箱中，其中，通过自动流量控制阀9控制换热器中的水的循环水量或流速。

启动水泵10后，锅炉的水箱14的水在水箱14与换热器13之间循环，锅炉的高温尾气通过吸热器6时，通过吸热器6的U型管将热量传递给管内的水，水受热后温度升高或汽化，受热后的水通过连通管5进入散热器4中，而温感元件12感应到在吸热器6周围的锅炉的高温尾气的温度，根据吸热器6周围的锅炉的高温尾气的温度，温感元件12发出信号至自动流量控制阀9，自动流量控制阀9的开度根据温感元件12发出的信号而调节，从而调节进水主管7的水进入到进水支管8的流量，从而调节进入到吸热器6中的水的循环量(或流速)。

当温感元件12感应到吸热器6周围的锅炉的高温尾气的温度接近设定值的上限时，自动流量控制阀9的阀门全开，此时进水主管7至进水支管8的水的流量为最大值，进入到吸热器6的水的水量也为最多，从而使得换热器13的热交换量也达到最大值，从而最大限度的降低锅炉的高温尾气的温度；当吸热器6周围的锅炉的高温尾气的温度接近设定值的下限时，自动流量控制阀9的阀门全闭，此时进水主管7至进水支管8的水的流量为零，进入到吸热器6的水的水量也为最少，从而使得换热器13的热交换量最少，从而尽可能地减少锅炉的高温尾气在经过换热器13时产生的温降。

水箱14中的水从水箱14中进入到换热器13中，水从吸热器6的底部进入到吸热器6的传热的U型管，再经连通管5进入到位于上方的散热器4的传热的U型管，最后从散热器4中回到水箱14中。这样，使得原来的换热器内的密封状态的水变成了循环流通的状态。

进一步地，在步骤S104之后还包括：

步骤S105：将散热器的周围的空气送入锅炉的炉膛中。

锅炉的高温尾气通过换热器时，通过吸热器6将热量传递给吸热器6的管内的水，高温尾气放热后其温度下降(最大可下降100℃以上)。受热后的吸热器6内的高温水或汽通过连通管5进入散热器4的U型管中，然后通过U型管将散热器4中的水的热量传递给散热器4的进风口16的空气中，受热后的散热器4的进风口16的空气作为锅炉的进风再进入锅炉中燃烧。水从散热器4的下部吸热后流到散热器4的上部进行放热，从而使得散热器4的周围的空气的受热，受热后的散热器4的周围的空气进入锅炉的炉膛中，以用于锅炉燃烧。这样可以将从锅炉的高温尾气中回收的热量加热锅炉的进风，不仅可以节省锅炉的燃料，还可以改善锅炉的炉膛的燃烧条件，放热后的散热器4中的水再回到水箱14中，多余的热量被带回锅炉水箱，水箱内的水也得到了加热，从而提高锅炉的给水温度，节省燃料。

当锅炉的排放尾气的温度较高时，换热器内的水的流速加大，将从锅炉的排放的尾气中吸收的大量余热带回水箱，以用于加热水箱内的水，从而提供给锅炉，从而增大锅炉排放的尾气经换热器后的温降；当锅炉的排放尾气的温度较低时，水的流速降低甚至停止流动，回收的余热主要用来加热用于锅炉的进风，从而降低排放尾气的温降。这样，锅炉的排放尾气在换热器的出风口处的尾气温度波动可控制在150度至175度的范围之间，且其对应的锅炉的除尘器入口处的尾气温度波动在110度至135度的范围之间，且锅炉的水温度较以前至少升高10度以上，锅炉进风温度可升高到120度左右，能耗降低在7％左右。

本实用新型采用了换热器与温控系统的相结合，通过控制水的流量来调节换热器的换热量，从而实现对热交换后的锅炉的尾气的温度控制，当然，本实用新型提供的换热器不但适用于锅炉布袋除尘器之前的尾气降温，也适用于其它行业需要对放热媒介进行温度控制的情况。通过水可流动且其流量可调的特点，可以将回收的热量通过对锅炉的给水或进风重新回到锅炉里。当锅炉的尾气温度很高时水的流量自动加大，将尾气中多余的热量重新带回锅炉水箱，从而提高锅炉用水时的温度；当锅炉的尾气温度较低时则减少水的流量(甚至不流通)，此时，换热器所回收的热量以用于加热锅炉的进风为主，从而减少锅炉的尾气的温降，进而满足布袋除尘器的使用要求。这样不但热回收效率高，节省燃料消耗，并且实现难度不高，工作可靠，能够很好地解决锅炉的尾气温度波动范围大的问题，满足布袋除尘器对于尾气温度的要求。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (11)

1.一种换热器，用于锅炉，其特征在于，所述换热器包括：

吸热器，具有传热管，所述吸热器的传热管的外部空间作为锅炉的高温尾气的通道；

散热器，具有传热管，所述散热器的传热管的外部空间作为低温空气的通道，所述散热器的传热管与所述吸热器的传热管连通；

循环系统，分别连接至所述吸热器的传热管的进口和所述散热器的传热管的出口，以驱动换热媒介在所述吸热器内吸收所述吸热器的传热管外部空间的高温尾气的热量之后，进入所述散热器与所述散热器的传热管外部空间的低温空气换热；以及

温控系统，根据所述吸热器的出风口处的锅炉尾气的温度自动调节换热媒介的流量或流速。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述换热媒介为锅炉的水箱内的水。

3.根据权利要求2所述的换热器，其特征在于，所述循环系统包括：

进水管，所述进水管连通所述吸热器的传热管的进口与所述水箱；

回水管，所述回水管连通所述散热器的传热管的出口与所述水箱；

循环水泵，所述循环水泵设置在所述进水管上。

4.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述温控系统包括温感元件和自动流量控制阀，所述温感元件设置在所述吸热器的出风口处，所述自动流量控制阀设置在所述循环系统上。

5.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述散热器的传热管的外部空间的低温空气在与所述散热器的传热管中的换热媒介换热之后作为锅炉进风送入炉膛。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述吸热器的传热管和所述散热器的传热管均包括至少一组带翅片的U型管。

7.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述吸热器和所述散热器的外侧均设置有钢板和保温层。

8.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述吸热器的传热管的出口与所述散热器的传热管的入口通过连通管连通。

9.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，所述进水管上设置有排污阀。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的换热器，其特征在于，在所述吸热器的出风口处，尾气温度在150℃至175℃之间。

11.根据权利要求1-9中的任一项所述的换热器，其特征在于，在与所述吸热器的出风口对应的锅炉的除尘器的入口处，尾气温度在110℃至135℃之间。