CN208671756U - 相变余热回收装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种相变余热回收装置的控制系统，包括相变换热器，相变换热器包括冷凝器，冷凝器包括第一管壳，第一管壳具有进水口以及出水口，出水口连接有热水罐，热水罐上设有循环出水口，循环出水口与进水口连通，循环出水口处设有用于关闭或打开循环出水口的阀门，控制系统还包括：温度检测装置，设置于热水罐内，用于获取热水罐内热水的温度值；控制器，分别与温度检测装置和阀门连接，用于根据温度检测装置获取的温度值控制阀门的打开或关闭。本申请提供的相变余热回收装置的控制系统，通过在热水罐内设置有温度检测装置，控制器根据温度检测装置获取的温度值控制阀门的打开或关闭，实现了对热水罐中热水的温度调控。

Description

相变余热回收装置的控制系统

技术领域

本公开一般涉及船舶设备技术领域，具体涉及烟气余热技术领域，尤其涉及相变余热回收装置的控制系统。

背景技术

船舶作为水上运输的主要设备，其技术已经得到了长足的发展。目前，船舶的主动力装置主要包括蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机装置等，每种主动力装置在运行时都会排出大量的烟气，由于烟气中含有较多的热量，进而导致上述热量的浪费。由于能源再利用技术的兴起，船舶上的烟气再利用技术已成为本领域的研究方向和热点。船舶上的烟气再利用技术一般是将烟气通过余热回收装置进行热量回收再利用，具体地：相变余热回收装置包括相变换热器，相变换热器包括蒸发器以及冷凝器。蒸发器内部设有烟气管壳，烟气管壳内用于流动船舶设备排出的烟气，烟气中的热量通过烟气管壳进行热量传导，获得气态的工质。气态的工质导入冷凝器，冷凝器管内流动有冷水，气态工质内的热量对冷水进行加热，从而获得热水并存储在热水罐中，以供船舶使用。

但是由于相变余热回收装置中不能进行温度调控，进而会产生热水温度值低的情况，不能满足使用要求，进而导致热量的浪费。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种相变余热回收装置控制系统。

本实用新型提供一种相变余热回收装置的控制系统，包括相变换热器，相变换热器包括冷凝器，冷凝器包括第一管壳，第一管壳具有进水口以及出水口，出水口连接有热水罐，热水罐上设有循环出水口，循环出水口与进水口连通，循环出水口处设有用于关闭或打开循环出水口的阀门，第一管壳的两端分别连接有端盖，第一管壳内设有沿周向排布的多个冷凝器管，冷凝器管的两端分别穿插出相应端的端盖，端盖与第一管壳之间为可拆卸地固定连接，冷凝器管的外表面上沿轴向间隔设有多个第一环形凹槽，冷凝器管的内表面上沿轴向间隔设有多个第二环形凹槽，第一环形凹槽和第二环形凹槽在冷凝器管的轴向上顺次交叉设置；控制系统还包括：温度检测装置，设置于热水罐内，用于获取热水罐内热水的温度值；控制器，分别与温度检测装置和阀门连接，用于根据温度检测装置获取的温度值控制阀门的打开或关闭。

进一步地，温度检测装置为感温包或温度传感器。

进一步地，冷凝器管的外表面上套设有多个金属片，多个金属片沿冷凝器管的轴向间隔设置，且金属片位于相邻的第一环形凹槽之间。

进一步地，金属片上位于冷凝器管下方的边沿上设有引流槽。

进一步地，引流槽远离冷凝器管的一端为扩口结构。

进一步地，相变换热器还包括蒸发器，蒸发器包括第二管壳，第二管壳内设有多个沿周向排布的烟气管壳，烟气管壳与第二管壳之间设有用于存放工质的间隙，烟气管壳内设有共轴设置的内芯杆，内芯杆与烟气管壳之间设有多个导热部，多个导热部沿内芯的周向间隔排布，导热部的两端分别连接于内芯杆和烟气管壳的内壁。

进一步地，导热部的两侧分别设有沿内芯杆的轴向延伸设置的引流面，引流面为内凹的弧形结构。

进一步地，内芯杆的底部设有定位凸起。

进一步地，第二管壳具有第一进气口与第一出气口，第一进气口与第一出气口分别位于第二管壳的两端，第二管壳内还设有第一安装部与第二安装部，第一安装部位于第一进气口靠近烟气管壳一侧，第二安装部位于第一出气口靠近烟气管壳一侧；烟气管壳包括第二进气口与第二出气口，第二进气口与第二出气口分别位于烟气管壳的两端，第二进气口穿插于第一安装部且与第一进气口连通，第二出气口穿插于第二安装部且与第一出气口连通；第一进气口与第一安装部之间设有与第一进气口连通的第一清灰口，第一出气口与第二安装部之间设有与第一出气口连通的第二清灰口。

进一步地，第二管壳外还套设有第三管壳，第三管壳与第二管壳之间设有保温层。

本实用新型提供的相变余热回收装置的控制系统，通过在热水罐内设置有温度检测装置，用于获取热水罐内热水的温度值，控制器根据温度检测装置获取的温度值控制阀门的打开或关闭，且当阀门打开时热水罐中热水会在冷凝器中进行二次加热，从而获取温度值符合使用要求的热水，实现了对热水罐中热水的温度调控。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的控制系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的相变换热器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的蒸发器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的烟气管壳的截面示意图；

图5为本实用新型实施例提供的冷凝器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的冷凝器管的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1、2、5和6，本实施例提供一种相变余热回收装置的控制系统，包括相变换热器，相变换热器包括冷凝器5，冷凝器5包括第一管壳21，第一管壳21具有进水口以及出水口，出水口连接有热水罐3，热水罐3上设有循环出水口，循环出水口与进水口连通，循环出水口处设有用于关闭或打开循环出水口的阀门4，第一管壳21的两端分别连接有端盖22，第一管壳21内设有沿周向排布的多个冷凝器管23，冷凝器管23的两端分别穿插出相应端的端盖22，端盖22与第一管壳21之间为可拆卸地固定连接，冷凝器管23的外表面上沿轴向间隔设有多个第一环形凹槽231，冷凝器管23的内表面上沿轴向间隔设有多个第二环形凹槽232，第一环形凹槽231和第二环形凹槽232在冷凝器管23的轴向上顺次交叉设置；控制系统还包括：温度检测装置2，设置于热水罐3内，用于获取热水罐3内热水的温度值；控制器1，分别与温度检测装置2和阀门4连接，用于根据温度检测装置2获取的温度值控制阀门4的打开或关闭。

在本实施例中，第一管壳21的出水口与热水罐3连通，以将冷凝器5中产生的热水存储至热水罐3中。热水罐3的循环出水口与第一管壳21的进水口连通，以便以将热水罐3中的热水循环至冷凝器5中进行二次加热。其中，热水罐3内设置有温度检测装置2，用于获取热水罐3内热水的温度值。温度检测装置2可以是感温包或温度传感器。控制器1根据温度检测装置2获取的温度值判断阀门4是否需要打开或关闭。具体地：控制器1中可预设有温度标准值，当热水罐3中热水的温度值小于温度标准值，控制器1控制阀门4打开，将热水循环至冷凝器5中进行二次加热，并再次将二次加热后的热水存储至热水罐3中。当热水罐3中热水的温度值达到温度标准值，控制器1控制阀门4关闭，此时热水管罐的热水可用于使用。这里的温度标准值可根据实际使用需求进行设定，例如50℃、80℃等。

此外，第一管壳21的上方设有第二工质入口26，第一管壳21的下方设有第二工质出口27。第一管壳21的两端分别连接有端盖22，端盖22上设有多个用于穿插冷凝器管23的通孔。通孔与冷凝器管23之间密封连接。第一管壳21的两端设有半球形的封头部25，封头部25与对应侧的端盖22密封连接，封头部25与端盖22之间形成有密封腔。端盖22与第一管壳21之间为可拆卸地固定连接，可便于冷凝器管23的安装与拆卸，便于后期维护与更换。冷凝器管23的外表面上沿轴向间隔设有多个第一环形凹槽231，冷凝器管23的内表面上沿轴向间隔设有多个第二环形凹槽232，第一环形凹槽231和第二环形凹槽232在冷凝器管23的轴向上顺次交叉设置，使得第一环形凹槽231的底面与冷凝器5的内表面之间的壁厚值较小，第二环形凹槽232的底面与冷凝器5的外表面之间的壁厚值较小，进而利于气态工质与冷凝器管23内液体之间的热交换。其中，冷凝器5中的液体一般为冷水。此外，通过在冷凝器管23的外表面上沿轴向间隔设有多个第一环形凹槽231，冷凝器管23的内表面上沿轴向间隔设有多个第二环形凹槽232，可增加冷凝器管23与气体工质之间的接触面积，进而提高气态工质中热量与冷凝器管23中液体之间的热交换效率。

优选地，冷凝器管23的外表面上套设有多个金属片24，多个金属片24沿轴向间隔设置，且金属片24位于相邻第一环形凹槽231之间。金属片24可增加冷凝器管23与气态工质之间的接触面积，进一步提高气态工质与冷凝器管23内液体之间的热交换效率。同时，金属片24位于相邻第一环形凹槽231之间，可避免金属片24与第一环形凹槽231之间因形成叠合部分而导致展开面积的减少。

优选地，金属片24上位于冷凝器管23下方的边沿上设有引流槽。即金属片24远离第二工质入口26的一端上设有引流槽。由于气体工质遇到冷凝器管23后会液化产生液态工质，液体工质会沿金属片24的顶部以及冷凝器管23向金属片24的底部流动。通过在金属片24的底部设有引流槽，可便于液体工质的汇聚，进而加快液体工质的快速下排。

优选地，引流槽远离冷凝器管23的一端为扩口结构，可增加引流槽的排出口面积，利于加快液体工质的快速下排。

优选地，第一环形凹槽231的截面形状为V形、矩形或半圆形。第一环形凹槽231的截面形状决定了环形凹槽表面积的大小。同时由于在冷凝器管23外表面做凹槽结构的工艺相对繁琐，所以第一环形凹槽231的截面形状优选为V形、矩形或半圆形，既满足了符合要求的环形凹槽表面积，又不会增加制造工艺的难度。进一步优选地，第一环形凹槽231的截面形状优选为矩形。

优选地，第二环形凹槽232的截面形状为V形、矩形或半圆形。同理，第二环形凹槽232的截面形状决定了环形凹槽表面积的大小。同时由于在冷凝器管23内表面做凹槽结构的工艺相对繁琐，所以第二环形凹槽232的截面形状优选为V形、矩形或半圆形，既满足了符合要求的环形凹槽表面积，又不会增加制造工艺的难度。进一步优选地，第二环形凹槽232的截面形状优选为矩形。

优选地，第一环形凹槽231的截面形状与第二环形凹槽232的截面形状相同，可便于冷凝器管23的加工制造。同时，可确保冷凝器管23的壁厚比较均匀，进而使得冷凝器管23与气态工质之间热交换的均匀性较好。

优选地，冷凝器管23的材质为不锈钢或铜铝合金。由于不锈钢或铜铝合金大导热性能较佳，且具有轻质以及耐腐蚀的优点，可提高冷凝器管23的使用寿命。同理，金属片24的材质优选为钢或铜铝合金，也可提高金属片24的使用寿命。

请参考附图2-4，相变换热器还包括蒸发器6，蒸发器6包括第二管壳11，第二管壳11内设有多个沿周向排布的烟气管壳12，烟气管壳12与第二管壳11之间设有用于存放工质的间隙，烟气管壳12内设有共轴设置的内芯杆13，内芯杆13与烟气管壳12之间设有多个导热部14，多个导热部14沿内芯的周向间隔排布，导热部14的两端分别连接于内芯杆13和烟气管壳12的内壁。

在本实施例中，蒸发器6具有烟气进口与烟气出口，船舶上动力设备排出的烟气通过烟气进口进入蒸发器6，蒸发器6对其进行换热，即将烟气中的热量交换至蒸发器6中的工质，形成气态的工质。气态的工质通过管路7从第一工质出口19导入第二工质入口26，从而进入冷凝器5。冷凝器5中的进水口与外部水管连接，以将冷水排入冷凝器管23中，气态的工质预冷液化形成液体工质，液态工质会通过管路7从第二工质出口27循环至第一工质入口18，从而进入蒸发器6，实现工质循环使用。气态工质将热量对冷凝器管23中的冷水进行加热。从而获得热水，并从出水口排入热水罐3中，以供船舶使用。例如舱室暖气片制热使用等。

本实施例提供，通过在蒸发器6中的烟气管壳12内设有共轴的内芯杆13，内芯杆13与烟气管壳12之间设有多个导热部14，多个导热部14沿内芯的周向间隔排布，导热部14的两端分别连接于内芯杆13和烟气管壳12的内壁，使得烟气管壳12与内部的烟气之间的接触面积增加，进而加快烟气向烟气管壳12热传导的效率，提高余热回收装置对烟气中的热量回收率。

优选地，相邻导热部14之间通过连接板15连接。每任意相邻的两个导热部14之间皆可通过连接板15连接于一起。其中连接板15与导热部14之间的连接位置可根据使用需求进行变更。例如，连接板15的两端分别连接于导热部14靠近烟气管壳12内壁的一端；或者连接板15的两端分别连接于导热部14靠近内芯杆13外表面的一端；或者连接板15的两端分别连接其中一个导热部14靠近烟气管壳12内壁的一端和另一导热部14靠近内芯杆13外表面的一端。本实施例中通过在相邻导热部14之间通过连接板15连接于一起，不仅便于导热部14安装于烟气管壳12内，同时还增加相邻导热部14之间的导热均匀性。

优选地，连接板15贴合于内芯杆13的外表面。在本实施例中，连接板15的两端分别连接于导热部14靠近内芯杆13外表面的一端，且一侧面贴合于内芯杆13的外表面。

优选地，导热部14与烟气管壳12的内壁之间为可拆卸连接，便于导热部14的更换与维护。

优选地，导热部14远离内芯杆13的一端为圆弧结构，圆弧结构与烟气管壳12的内部相配合，避免两者之间存在间隙导致产生风噪。

优选地，导热部14的两侧分别设有沿内芯杆13的轴向延伸设置引流面，引流面为内凹的弧形结构。本实施例中将导热部14的两侧面设置为内凹的弧形引流面，不仅进一步增加烟气与导热部14之间的接触面积，实现进一步提高蒸发器6对烟气中的热量回收率，还利于烟气在烟气管壳12内的流动，避免出现风噪的情况。

优选地，导热部14沿内芯杆13的轴向延伸设置，且两端分别与内芯杆13的对应端平齐设置。

优选地，内芯杆13的底部设有定位凸起。内芯杆13的底部设有定位凸起，定位凸起与导热部14的底面定位配合，以避免导热部14脱离出内芯杆13。进一步优选地，定位凸起的顶面形状与导热部14的底面形状相适应，以避免两者之间产生间隙。

优选地，连接板15与两侧的导热部14之间为一体成型，即所有导热部14通过连接板15形成一个整体，便于安装至烟气管壳12中。同时，也提高了导热部14的整体结构强度。

优选地，导热部14与连接板15皆焊接于内芯杆13，提高了导热部14和连接板15在内芯杆13上的连接强度。

优选地，第二管壳11具有第一进气口111与第一出气口112，第一进气口111与第一出气口112分别位于第二管壳11的两端，第二管壳11内还设有第一安装部113与第二安装部114，第一安装部113位于第一进气口111靠近烟气管壳12一侧，第二安装部114位于第一出气口112靠近烟气管壳12一侧；烟气管壳12包括第二进气口与第二出气口，第二进气口与第二出气口分别位于烟气管壳12的两端，第二进气口穿插于第一安装部113且与第一进气口111连通，第二出气口穿插于第二安装部114且与第一出气口112连通；第一进气口111与第一安装部113之间设有与第一进气口111连通的第一清灰口115，第一出气口112与第二安装部114之间设有与第一出气口112连通的第二清灰口116。蒸发器6在长期使用过程中，第一安装部113和第二安装部114的外侧面上会堆积有灰尘，工作人员可将灰尘进行清理并通过第一清灰口115与第二清灰口116排出蒸发器6。

优选地，第二管壳11外还套设有第三管壳16，第三管壳16与第二管壳11之间设有保温层17。保温层17可对蒸发器6中的工质进行保温，避免热量的散失。保温层17的材质并无限制，以能够满足保温效果且具有一定的耐高温性能即可，例如石棉层、发泡聚酯层等。

此外，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，包括相变换热器，所述相变换热器包括冷凝器，所述冷凝器包括第一管壳，所述第一管壳具有进水口以及出水口，所述出水口连接有热水罐，所述热水罐上设有循环出水口，所述循环出水口与所述进水口连通，所述循环出水口处设有用于关闭或打开所述循环出水口的阀门，所述第一管壳的两端分别连接有端盖，所述第一管壳内设有沿周向排布的多个冷凝器管，所述冷凝器管的两端分别穿插出相应端的端盖，所述端盖与所述第一管壳之间为可拆卸地固定连接，所述冷凝器管的外表面上沿轴向间隔设有多个第一环形凹槽，所述冷凝器管的内表面上沿轴向间隔设有多个第二环形凹槽，所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽在所述冷凝器管的轴向上顺次交叉设置；

所述控制系统还包括：

温度检测装置，设置于所述热水罐内，用于获取所述热水罐内热水的温度值；

控制器，分别与所述温度检测装置和所述阀门连接，用于根据所述温度检测装置获取的温度值控制所述阀门的打开或关闭。

2.根据权利要求1所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述温度检测装置为感温包或温度传感器。

3.根据权利要求1所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述冷凝器管的外表面上套设有多个金属片，多个所述金属片沿所述冷凝器管的轴向间隔设置，且所述金属片位于相邻的所述第一环形凹槽之间。

4.根据权利要求3所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述金属片上位于所述冷凝器管下方的边沿上设有引流槽。

5.根据权利要求4所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述引流槽远离所述冷凝器管的一端为扩口结构。

6.根据权利要求1所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述相变换热器还包括蒸发器，所述蒸发器包括第二管壳，所述第二管壳内设有多个沿周向排布的烟气管壳，所述烟气管壳与所述第二管壳之间设有用于存放工质的间隙，所述烟气管壳内设有共轴设置的内芯杆，所述内芯杆与所述烟气管壳之间设有多个导热部，多个所述导热部沿所述内芯的周向间隔排布，所述导热部的两端分别连接于所述内芯杆和所述烟气管壳的内壁。

7.根据权利要求6所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述导热部的两侧分别设有沿所述内芯杆的轴向延伸设置的引流面，所述引流面为内凹的弧形结构。

8.根据权利要求7所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述内芯杆的底部设有定位凸起。

9.根据权利要求8所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述第二管壳具有第一进气口与第一出气口，所述第一进气口与所述第一出气口分别位于所述第二管壳的两端，所述第二管壳内还设有第一安装部与第二安装部，所述第一安装部位于所述第一进气口靠近所述烟气管壳一侧，所述第二安装部位于所述第一出气口靠近所述烟气管壳一侧；

所述烟气管壳包括第二进气口与第二出气口，所述第二进气口与所述第二出气口分别位于所述烟气管壳的两端，所述第二进气口穿插于所述第一安装部且与所述第一进气口连通，所述第二出气口穿插于所述第二安装部且与所述第一出气口连通；

所述第一进气口与所述第一安装部之间设有与所述第一进气口连通的第一清灰口，所述第一出气口与所述第二安装部之间设有与所述第一出气口连通的第二清灰口。

10.根据权利要求6所述的相变余热回收装置的控制系统，其特征在于，所述第二管壳外还套设有第三管壳，所述第三管壳与所述第二管壳之间设有保温层。