CN210180238U - 一种新型空气水平列管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型空气水平列管换热器，属于换热设备技术领域。该新型空气水平列管换热器包括多层水平列管组，相邻所述水平列管组之间通过导流罩相互连通构成S型的空气导流通道，所述空气导流通道的底部一侧设置有冷空气进口，其顶部一侧设置有热空气出口；多层所述水平列管组的外部设置有含尘烟气导流罩，所述含尘烟气导流罩的顶部设置有含尘烟气进口，所述含尘烟气导流罩的底部设置有灰斗，所述灰斗的一侧设置有含尘烟气出口，所述灰斗的底部设置有排灰装置；所述含尘烟气导流罩的侧壁上设置有清灰系统。该新型空气水平列管换热器结构简单、紧凑、换热效率高，成本低；清灰强度大，操作维护方便。

Description

一种新型空气水平列管换热器

技术领域

本实用新型属于换热设备技术领域，具体涉及一种新型空气水平列管换热器。

背景技术

换热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，是使热量由温度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，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。换热器按照结构可以分为管式换热器、板式换热器以及直接式换热器等，其中管式换热器中应用最广泛的是列管换热器。

列管换热器由管束、管板、外壳、封头，折流板等组成，管束两端固定在管板上，管子可以胀接(将管子内孔用机械方法扩张，使管壁由内向外挤压而固定在管板上)或焊接在管板上，管束置于管壳之内，两端加封头并用法兰固定。这样，一种流体从管内流过，另一种流体从管外流过，两封头和管板之间的空间即作为分配或汇集管内流体之用，两种流体互不混合，只通过管壁相互换热。

现有的列管换热器虽然结构比较简单、紧凑、造价便宜，但是其管外不能机械清洗。如用于含尘炉窑废烟气的余热回收中，积灰性较强的粉尘微粒会吸附在列管外壁影响换热效率，严重时会堵塞管程使换热器失效。

作为本领域的技术人员，有必要针对现有技术的不足，提出技术改进，提供一种能够用于含尘炉窑废烟气的列管换热器技术。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述一个或多个问题，本实用新型提供了一种新型空气水平列管换热器。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种新型空气水平列管换热器，包括多层水平列管组，相邻所述水平列管组之间通过导流罩相互连通构成S型的空气导流通道，所述空气导流通道的底部一侧设置有冷空气进口，其顶部一侧设置有热空气出口；多层所述水平列管组的外部设置有含尘烟气导流罩，所述含尘烟气导流罩的顶部设置有含尘烟气进口，所述含尘烟气导流罩的底部设置有灰斗，所述灰斗的一侧设置有含尘烟气出口，所述灰斗的底部设置有排灰装置；所述含尘烟气导流罩的侧壁上设置有清灰系统。

优选的，所述水平列管组为3～6层。

进一步优选的，所述水平列管组为4层。

优选的，所述清灰系统为激波清灰系统，所述激波清灰系统包括对应每层所述水平列管组设置的燃气激波清灰器，所述燃气激波清灰器的输出管穿过所述含尘烟气导流罩的侧壁并伸入到所述水平列管组的顶部上方；所述燃气激波清灰器与控制装置电连接。

进一步优选的，每层所述水平列管组配置有两个所述燃气激波清灰器，两个所述燃气激波清灰器分别设置于所述水平列管组的两侧。

进一步优选的，所述燃气激波清灰器为XGDJQ系列燃气激波清灰器。

进一步优选的，所述控制装置为PLC控制器。

优选的，所述含尘烟气出口沿所述灰斗一侧向上倾斜设置。

优选的，所述排灰装置为链式或螺旋式输送机。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果或优点：

本实用新型所提供的新型空气水平列管换热器的换热组件(管)采用多层水平列管布置，改变了目前大多采用立式布置方式、结构简单、紧凑、换热效率高。

本实用新型所提供的新型空气水平列管换热器中冷、热空气采用逆流热交换方式设计，废气从上层流入、下层流出(管程)，冷空气从下层流入，上层流出(壳程)，保证了冷、热空气充分的热交换，提高和保证了热交换效率。

本实用新型所提供的新型空气水平列管换热器中的含尘气体自上而下流动，利于灰尘沉降，部份粉尘颗粒沉降入换热器灰斗后，经排灰装置自动卸出，减少了废气进入除尘装置的浓度，可节省除尘装置的投资和提高除尘效率，达到废气更低的排放浓度，减少对环境的破坏。

本实用新型所提供的新型空气水平列管换热器设置了清灰系统，能有效清除水平列管组表面的积尘，保持水平列管组外表面的洁净和壳程的稳定运行阻力，从而维持水平列管组换热效率的相对稳定，达到换热器的长效节能并保证了换热器的使用寿命，解决了含有高浓度、高粘性粉尘工业窑烟气的换热难题，可以应用于含尘浓度高、粉尘粘附性强的工业烟气的余热回收系统。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的透视图；

图3是本实用新型实施例的侧视图；

图4是图3的透视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1-图4所示，本实用新型实施例提供了一种新型空气水平列管换热器，包括多层水平列管组1，相邻水平列管组1之间通过导流罩2相互连通构成S型的空气导流通道，所述空气导流通道的底部一侧设置有冷空气进口3，其顶部一侧设置有热空气出口4；多层水平列管组1的外部设置有含尘烟气导流罩5，含尘烟气导流罩5的顶部设置有含尘烟气进口6，含尘烟气导流罩5的底部设置有灰斗7，灰斗7的一侧设置有含尘烟气出口8，灰斗7的底部设置有排灰装置9；含尘烟气导流罩5的侧壁上设置有清灰系统。

本实用新型实施例所提供的新型空气水平列管换热器的工作流程如下：

(1)含尘烟气流程：含尘炉窑废烟气从含尘烟气进口6进入到含尘烟气导流罩5中，然后依次从每层水平列管组1的管外穿过，最终从含尘烟气出口8进入到废气处理装置中；

(2)空气加热流程：洁净空气从冷空气进口3进入所述空气导流通道，然后从每层水平列管组1的管内穿过，最终从热空气出口4进入到其他管路或设备中；

(3)清灰流程：清灰系统对每一层水平列管组1的管外壁进行吹灰处理，使得水平列管组1的管外壁上的灰进入到灰斗中，最后通过排灰装置排出。

上述的含尘烟气流程和空气加热流程同时进行，达到换热的目的。清灰流程定期进行，且在含尘烟气流程和空气加热流程停止后进行。

本实用新型实施例所提供的新型空气水平列管换热器的换热组件(管)采用多层水平列管布置，改变了目前大多采用立式布置方式、结构简单、紧凑、换热效率高。

本实用新型实施例所提供的新型空气水平列管换热器中冷、热空气采用逆流热交换方式设计，废气从上层流入、下层流出(管程)，冷空气从下层流入，上层流出(壳程)，保证了冷、热空气充分的热交换，提高和保证了热交换效率。

本实用新型实施例所提供的新型空气水平列管换热器中的含尘气体自上而下流动，利于灰尘沉降，部份粉尘颗粒沉降入换热器灰斗后，经排灰装置自动卸出，减少了含尘炉窑废烟气进入除尘装置的浓度，可节省除尘装置的投资和提高除尘效率，达到废气更低的排放浓度，减少对环境的破坏。

本实用新型实施例所提供的新型空气水平列管换热器设置了清灰系统，能有效清除水平列管表面的积尘，保持水平列管外表面的洁净和壳程的稳定运行阻力，从而维持水平列管换热效率的相对稳定，达到换热器的长效节能并保证了换热器的使用寿命，解决了含有高浓度、高粘性粉尘工业窑烟气的换热难题，可以应用于含尘浓度高、粉尘粘附性强的工业烟气的余热回收系统。

在具体的实施过程中，水平列管组1的层数越多(即水平列管组1的数量越多)，交换回收的含尘烟气中热能的效率越高，但是水平列管组1的层数超过一定的量后，其回收热能的效果不会再增加，成本却会增加，因此，结合成本和热能回收效率的考虑，作为优选的，本实用新型实施例中的水平列管组1具体设置3～6层，更优选的方案是设置4层水平列管组1。设置3～6层的水平列管组，能够实现回收180℃～450℃的含尘烟气中80％以上的热量。

需要说明的是，本实用新型实施例中的水平列管组1可以由不同的材质制作而成，比如普通碳钢、紫铜、不锈钢或陶瓷等，在此不做限定。

由于含尘炉窑废烟气从含尘烟气进口6进入到含尘烟气导流罩5中后是从上往下依次从每层水平列管组1的管外穿过，因为热交换的原因，越靠近含尘烟气进口6的水平列管组1承受的含尘炉窑废烟气中的温度就越高，越远离含尘烟气进口6的水平列管组1承受的含尘炉窑废烟气中的温度越低。如果水平列管组1全部都采用相同的耐高温材质制作而成，则不仅导致成本过高，而且还导致资源浪费。因此，本实用新型实施例在设计时，根据实际需求，每层水平列管组1分别选用不同的材质制作，然后将最耐高温的水平列管组1设置于靠近含尘烟气进口6的位置，将不耐高温的水平列管组1设置于远离含尘烟气进口6的位置，从而适用炉窑废烟气温度，能够在降低成本的情况下，适用的温度范围更广，充分利用资源。

在具体的实施过程中，清灰系统有很多种，比如声波清灰系统、空气清灰系统、蒸汽清灰系统和水力清灰系统等。作为优选的，本实用新型实施例中的所述清灰系统具体采用激波清灰系统，所述激波清灰系统包括对应每层所述水平列管组设置的燃气激波清灰器10，燃气激波清灰器10的输出管11穿过含尘烟气导流罩5的侧壁并伸入到水平列管组1的顶部上方；燃气激波清灰器10与控制装置电连接。

燃气激波清灰器10也叫燃气激波(脉冲)吹灰器，是一种性能先进的新一代除灰技术，它的原理如下：

利用乙炔(煤气、天然气、液化气)等常用可燃气体和空气，经过各自的流量测控系统后，按一定比例进行均匀混合，然后送入燃烧室中燃烧。与常规的燃烧过程和燃烧方式有所不同，燃气脉冲燃烧是利用不稳定燃烧气体在高湍流状态下，产生压缩波，形成动能、声能、热能。这种燃烧速度较快，燃烧产生的气体压力被限制在一定的范围之内，在输出管的喷口处发射冲击波能与积灰状况适应。通过冲击波的作用使受热面上的积灰脱落，将被污染受热面上的灰尘颗粒、松散物、粘合物及沉积物除去，从而保持水平列管组外表面的洁净和壳程的稳定运行阻力，从而维持水平列管组换热效率的相对稳定，达到换热器的长效节能并保证了换热器的使用寿命。

燃气激波清灰器10具有如下优点：

(1)除灰效果好，能够在较大空间范围内有效清除受热面的积灰结焦，大幅度提高换热效率和降低排烟温度，运行可靠、效果显著。

(2)配置安全可靠，两种工质配比，控制在最佳值，保证在最佳状态运行；采用高能点火器，性能稳定，使用寿命长，确保点火可靠。

(3)自动化可靠性高，控制系统中传感器设置相应故障的联锁保护动作，各类故障分级处理，支路故障不影响整个系统的运行；应用专业厂家生产的精密传感器，在程序控制下做到定期自检、在线多级保护、联锁保护、故障检测、故障报警、故障诊断、故障处理，从而保证了系统安全可靠运行。

(4)经济效益高，设备投资少，产生效益高，降低工人劳动强度(除渣)，而且运行成本低。

在具体的实施过程中，为了确保每层水平列管组1的外表面都能够被燃气激波清灰器10发射的冲击波冲击到，从而使水平列管组1外表面的灰尘颗粒、松散物、粘合物及沉积物被除去，作为优选的，本实用新型实施例为每层水平列管组1配置有两个燃气激波清灰器10，两个燃气激波清灰器10分别设置于水平列管组1的两侧。通过为每层水平列管组1配置两个燃气激波清灰器10，且两个燃气激波清灰器10的输出管相对设置，使得每层水平列管组1的外表面同时受到两个冲击波的冲击，能够确保除去水平列管组1外表面的灰尘颗粒、松散物、粘合物及沉积物，保持水平列管组外表面的洁净和壳程的稳定运行阻力，从而进一步维持水平列管组换热效率的相对稳定，达到换热器的长效节能并保证了换热器的使用寿命。

进一步的，燃气激波清灰器10的种类和型号有很多，作为优选的，本实用新型实施例中的燃气激波清灰器10具体采用XGDJQ系列燃气激波清灰器。XGDJQ系列燃气激波清灰器具有吹灰无死角，能吹除各种较严重的积灰，且无介质磨损，同时运行费用低、可靠性高、使用寿命长等特点。

进一步的，为了能够精准地控制燃气激波清灰器10进行清灰工作，作为优选的，本实用新型实施例中的所述控制装置具体选用PLC控制器。PLC控制器具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。PLC控制器由内部CPU、指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。PLC控制器具有如下优点：

(1)可靠性高，抗干扰能力强。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC控制器采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

(2)配套齐全，功能完善，适用性强。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC控制器大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

(3)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。

PLC控制器用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。

(4)体积小，重量轻，能耗低。

新近出产的超小型PLC控制器的底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

在具体的实施过程中，为了能够进一步降低含尘炉窑废烟气进入除尘装置的浓度，提高除尘效率，减少环境污染，作为优选的，本实用新型实施例中的含尘烟气出口8沿灰斗7一侧向上倾斜设置。采用向上倾斜设置，能够使得含尘炉窑废烟气在灰斗7中形成一个回流，减缓含尘炉窑废烟气的流速，从而使得含尘炉窑废烟气中更多的灰尘以及粉尘颗粒得以沉降入灰斗7中，进一步降低了含尘炉窑废烟气进入除尘装置的浓度，提高了除尘效率。

在具体的实施过程中，为了方便将灰斗7里的灰排出去，本实用新型实施例在灰斗的底部设置了排灰装置9，排灰装置9的种类有很多，作为优选的，本实用新型实施例中的排灰装置9具体采用链式或螺旋式输送机，链式或螺旋式输送机能够对灰尘、粉尘等细小微粒进行收集并排出。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型空气水平列管换热器，其特征在于，包括多层水平列管组，相邻所述水平列管组之间通过导流罩相互连通构成S型的空气导流通道，所述空气导流通道的底部一侧设置有冷空气进口，其顶部一侧设置有热空气出口；多层所述水平列管组的外部设置有含尘烟气导流罩，所述含尘烟气导流罩的顶部设置有含尘烟气进口，所述含尘烟气导流罩的底部设置有灰斗，所述灰斗的一侧设置有含尘烟气出口，所述灰斗的底部设置有排灰装置；所述含尘烟气导流罩的侧壁上设置有清灰系统。

2.根据权利要求1所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，所述清灰系统为激波清灰系统，所述激波清灰系统包括对应每层所述水平列管组设置的燃气激波清灰器，所述燃气激波清灰器的输出管穿过所述含尘烟气导流罩的侧壁并伸入到所述水平列管组的顶部上方；所述燃气激波清灰器与控制装置电连接。

3.根据权利要求2所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，每层所述水平列管组配置有两个所述燃气激波清灰器，两个所述燃气激波清灰器分别设置于所述水平列管组的两侧。

4.根据权利要求3所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，所述燃气激波清灰器为XGDJQ系列燃气激波清灰器。

5.根据权利要求4所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，所述含尘烟气出口沿所述灰斗一侧向上倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的新型空气水平列管换热器，其特征在于，所述排灰装置为链式或螺旋式输送机。

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