CN211782930U - 一种组合式换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种组合式换热系统，包括壳体、上部换热组件和下部换热组件，所述上部换热组件设置为板式换热器，所述下部换热组件包括多个换热管，所述换热管内部形成第二介质通道，不同的所述换热管之间形成第一介质通道，所述换热管能够根据需要增加或减少。本实用新型所述的组合式换热系统用换热管作为下部换热组件的第二介质流道，可以根据需要控制插入换热管的数量，有效调节换热效率，使得在提高换热系统换热效率的同时还能够节省空间，且将烟气降至露点温度以下，避免露点腐蚀，另一方面方便安装，便于换热系统的内部清洗。

Description

一种组合式换热系统

技术领域

本实用新型涉及余热回收领域，具体而言，涉及一种余热回收用的组合式换热系统。

背景技术

根据调查，各行业的余热总资源占其燃料消耗总量的17％-67％，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60％。目前，很多机械设备在工作过程中都会产生大量的废气(烟气)。这部分废气由于工作环境的原因，常会含有灰尘、纤维和油污等杂质。目前常用的废气余热回收装置有列管式、回转式、板式换热器和热管换热器等。普遍存在换热效率低、压力损失大、易堵塞、易积灰、易磨损等问题，且常见的排烟温度达到150～180℃，易发生露点腐蚀，影响换热器的使用寿命。

现有技术中申请号为CN201410702692.4的专利公开了一种板式换热器，它包括换热器本体，所述的换热器本体包括热交换芯及配合设置在热交换芯外部起固定作用的换热器固定架，所述的热交换芯由一组叠装的流线型整体强化换热板构成。该现有技术通过在换热板上设置交错的凸筋结构，使得空气流过时压降和物料流阻损失较小，一定程度上提高了换热效率。但是换热板的结构复杂，不易加工组装，并且对换热效率的改善有限，并不能有效回收废气中的热量。

现有技术中申请号为CN201610340116.9的专利公开了一种用于废气余热回收换热器，主要由热端腔体、冷端腔体、密封隔板、强化换热冷凝管束和蒸发光管管束等组成；冷端翅片管的管内腔通过焊接与热端蒸发腔体的上壁相连通；工作时含有余热的烟气从热端的管子内部通过，加热热端腔体内的液体，使之气化，蒸汽从密封隔板上与强化换热管的管内联通的小孔进入，被加热的气体从强化换热管束外流过，使管内的蒸汽凝结，热量传递给被加热的气体，凝结液体在重力作用下流回到热端腔体内，循环使用；该现有技术通过在换热管内增加换热翅片而将换热通道内部分为多个小的通道，进而增加传热效率。但是由于在换热管内部增加翅片使得换热器结构复杂，不易加工，并且内部难清洗。

因此，如何设计一种结构简单、易清洗、易加工装配、易根据换热需求进行换热面积调整，并且换热效率高的换热器，是余热回收领域亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种组合式换热系统，以解决现有技术中板式换热器换热效率低、难清洗、不易安装以及易发生露点腐蚀的问题。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种组合式换热系统，包括壳体、上部换热组件和下部换热组件，所述上部换热组件设置为板式换热器，所述下部换热组件包括多个换热管，所述换热管内部形成第二介质通道，不同的所述换热管之间形成第一介质通道，所述换热管能够根据需要增加或减少。

进一步的，所述上部换热组件包括第一介质流道和第二介质流道，所述第一介质流道和所述下部换热组件的第一介质通道连通。

进一步的，所述下部换热组件还包括两个管板，由两个管板、两侧的壳体以及上部换热组件的底面围成的区域为下部腔体，所述换热管的一端从一侧的管板插入至所述下部腔体内部，所述换热管的另一端从另一侧的管板伸出。

进一步的，所述换热管的一端设置为换热介质入口，所述上部换热组件的第二介质流道一端设置为换热介质出口，所述换热介质出口和换热介质入口位于同一侧，所述上部换热组件的第一介质流道的上端设置为烟气入口，所述下部腔体的下端设置为烟气出口。

进一步的，所述上部换热组件包括多个换热板片组，相邻的两个所述换热板片组之间形成第一介质流道，所述换热板片组内部设置第二介质流道。

进一步的，所述换热板片组包括第一换热板和第二换热板，所述第一换热板和第二换热板设置为相互叠放的关系，在所述第一换热板的两侧垂直设置第一密封板条，所述第一换热板、第一密封板条以及第二换热板围成的空腔内形成第二介质流道。

进一步的，所述第二换热板与所述第一换热板平行设置，所述第二换热板的两侧分别与所述第一密封板条连接，在所述第二换热板垂直于所述第一密封板条的两端各设置一个第二密封板条，所述第二换热板、第二密封板条以及相邻换热板片组的第一换热板围成的空腔内形成第一介质流道。

进一步的，在所述第二介质流道内设置第二导流板条，所述第二导流板条与所述第一换热板和/或第二换热板连接。

进一步的，在所述第一介质流道内设置有第一导流板条，所述第一导流板条平行于所述第二密封板条。

进一步的，所述换热管设置为截面为圆形、矩形或者椭圆形的管状结构。

相对于现有技术，本实用新型所述的组合式换热系统具有以下优势：

上部采用板式换热，结构紧凑、换热效率高，下部采用非金属管式换热，将烟气降至露点温度以下，避免露点腐蚀，可以根据需要控制插入换热管的数量，有效调节换热效率，使得在提高换热系统换热效率的同时还能够节省空间，另一方面方便安装，便于换热系统的内部清洗。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的组合式换热系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的上部换热组件及壳体结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的板式换热器结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的板式换热器前视结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的换热板片组结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的组合式换热系统另一视角下结构示意图；

图7为本实用新型实施例所述的组合式换热系统侧视示意图；

图8为本实用新型实施例二所述的组合式换热系统结构示意图；

图9为本实用新型实施例所述的换热管截面为矩形的组合式换热系统结构示意图；

图10为本实用新型实施例所述的换热管截面为椭圆的组合式换热系统结构示意图；

图11为本实用新型实施例所述的换热管截面为长圆形的组合式换热系统结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体，2-第一介质流道，3-第二介质流道，4-换热板片组，5-第二介质通道，6-上部换热组件，7-下部换热组件，8-第一导流板条，9-第二导流板条，10-烟气入口，11-换热介质入口，12-第一密封板条，13-第二密封板条，14-第一换热板，15-第二换热板，17-换热介质出口，18-管板，19-换热管，20-下部腔体，21-第一介质通道，22-开孔

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的实用新型概念。然而，这些实用新型概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1～11所示，本实用新型提供了一种组合式换热系统，可用于余热回收领域，所述组合式换热系统包括壳体1、上部换热组件6和下部换热组件7，所述壳体1用于固定上部换热组件6和下部换热组件7，保证换热系统的正常使用，所述上部换热组件6包括第一介质流道2和第二介质流道3，所述下部换热组件7包括多个可拆卸的换热管19，换热管19内部形成第二介质通道5，不同的换热管19之间形成第一介质通道21，上部换热组件6的第一介质流道2和下部换热组件7的第一介质通道21连通，使得经过上部换热组件6的热烟气或换热介质再次进入下部换热组件7中进行进一步的热交换，并且换热管19的数量可以根据换热需求增加或者减少，与现有技术中单一的板式换热器相比，提高了换热器的换热效率，进而提高了热烟气中余热回收率，并且换热管的数量可以根据需要添加，实现对换热效率的有效调控。

如图2～5所示，所述上部换热组件6设置为金属板式换热器，所述板式换热器包括多个换热板片组4，任意相邻的两个换热板片组4之间形成第一介质流道2，为烟气或换热介质的流动、换热提供通路，所述换热板片组4内部设置第二介质流道3，为换热介质或烟气的流动、换热提供通路，与现有技术相同的是，所述换热介质为水或空气。

如图3～5所示，所述换热板片组4包括第一换热板14和第二换热板15，在板式换热器的实际生产装配过程中，为了解决现有技术中板式换热器在生产装配过程中较为复杂繁琐的问题，优选的，将第一换热板14和第二换热板15一体设置，提高组装效率。其中，第一换热板14和第二换热板15设置为相互叠放的关系，在第一换热板14的两侧垂直设置两个第一密封板条12，第一密封板条12向第二换热板15的方向延伸。第二换热板15与第一换热板14平行设置，第二换热板15的两侧分别与第一密封板条12连接，在第二换热板15垂直于第一密封板条12的两端各设置一个第二密封板条13，所述第二密封板条13垂直于第二换热板15向远离第一换热板14的方向延伸。由第一换热板14、第一密封板条12以及第二换热板15围成的空腔内形成第二介质流道3；由第二换热板15、第二密封板条13以及相邻换热板片组4的第一换热板14围成的空腔内形成第一介质流道2，由此使得第一介质和第二介质在换热器内流动时，仅有一层板体隔开，保证两种介质进行高效的热交换。

优选的，在第二介质流道3内设置有第二导流板条9，用于增加烟气或换热介质在第二介质流道3内的往返次数，进而提高换热效率。所述第二导流板条9与第一换热板14和/或第二换热板15连接，在提高换热效率的同时还能改善换热板片组4上的受力分布情况，有利于确保换热板片组4的机械强度，提高换热板片组4及板式换热器的使用寿命。更优选的，可以根据需要在第二介质流道3内设置多个第二导流板条9，以充分提高换热效率。

在第一介质流道2内设置有第一导流板条8，用于增加烟气或换热介质在第一介质流道2内的往返次数，进而提高换热效率。所述第一导流板条8与第二换热板15连接，且第一导流板条8平行于第二密封板条13，使得烟气或换热介质能够在第一介质流道2内顺利流动。第一导流板条8的设置一方面增加了烟气或换热介质在第一介质流道2内的行程，提高了换热效率，另一方面改善换热板片组4上的受力分布情况，有利于确保换热板片组4的机械强度，提高换热板片组4及板式换热器的使用寿命。更优选的，所述第一导流板条8可以设置为多个，以充分提高换热效率。

如图6～7和图9～10所示，所述下部换热组件7包括两个管板18、玻璃材质的换热管19和下部腔体20，两个管板18分别设置在壳体1的两侧，且管板18垂直于壳体1。由两个管板18、两侧的壳体1以及上部换热组件6的底面围成的区域为下部腔体20。所述换热管19的一端从一侧的管板18插入至下部腔体20内部，换热管19的另一端从另一侧的管板18伸出，在换热管19内部形成第二介质通道5，下部腔体20内部不同的换热管19之间形成第一介质通道21。由此，使得用户可以根据需要添加换热管19的数量，方便安装更换，进而实现对换热效率的有效调控，并且方便抽出换热管19对其内部进行清洗。

优选的，如图7和图9～11所示，换热管19可以设置为截面为圆形、矩形、椭圆形或者长圆形的管状结构。

优选的，下部腔体20也可以是由两个管板18、两侧的壳体1以及上部换热组件的底部围成的区域，上部换热组件6的第一介质流道2和下部换热组件7的下部腔体20相连通，保证第一介质能从上部换热组件6顺利进入下部换热组件7的下部腔体20中。

如图1～2和图6所示，在上部换热组件6和下部换热组件7朝向X轴负方向的一侧设置有集气罩(图中未示出)，热烟气或换热介质从X轴正方向的一侧进入下部换热组件7的第二介质通道5内，再从下部换热组件7的X轴负方向一侧排出并进入集气罩，再从X轴负方向的一侧由集气罩进入上部换热组件6的第二介质流道3内，最后从上部换热组件6的第二介质流道3的X轴正方向侧排出。同时换热介质或热烟气从Z轴正方向一侧进入上部换热组件6的第一介质流道2内，再向下流动进入下部换热组件7的第一介质通道21内，最后从下部换热组件7的Z轴负方向一侧排出。由此使得热烟气和换热介质经过时间较长的热交换，提高换热效率。并且将换热器设置为两个板式换热器叠加的形式，不仅方便了安装拆卸，便于内部清洗，而且与直接设置为大尺寸的换热器相比，便于用户根据需要调节换热器的高度，方便加工制造。

进一步的，位于下部的下部换热组件7的换热管19朝向X轴正方向的一侧作为换热介质入口11，位于上部的上部换热组件6的第二介质流道3朝向X轴正方向的一侧作为换热介质出口17，所述换热介质出口17和换热介质入口11位于同一侧；位于上部的上部换热组件6的第一介质流道2的上端即朝向Z轴正方向的一侧作为烟气入口10，位于下部的下部换热组件7的下部腔体20的下端即朝向Z轴负方向的一侧作为烟气出口。

以空气作为换热介质，经鼓风机排出的冷却空气由下部的换热介质入口11进入组合式换热系统中，冷却空气在下部换热组件7内的换热管19内流动，同时与下部换热组件7的第一介质通道21内的热烟气进行热交换，冷却空气从上部换热组件6的第二介质流道3的朝向X轴负方向的一侧排出至集气罩，并由集气罩进入上部换热组件6的第二介质流道3远离换热介质入口11的一侧，然后与上部换热组件6中第一介质流道2内的热烟气进行热交换，最终由上部换热组件6的换热介质出口17排出组合式换热系统。经燃烧系统排出的热烟气由上部的烟气入口10进入组合式换热系统中，热烟气在上部换热组件6的第一介质流道2内流动，同时与上部换热组件6的第二介质流道3内的冷却空气进行热交换，热烟气从上部换热组件6的第一介质流道2内向下流动进入下部换热组件7的下部腔体20中继续与换热管19内部的换热介质进行热交换，最后由下部腔体20的下端排出。

本实施例提供的组合式换热系统，用换热管作为下部换热组件的第二介质流道，可以根据需要控制插入换热管的数量，有效调节换热效率，使得在提高换热系统换热效率的同时还能够节省空间，且将烟气降至露点温度以下，避免露点腐蚀，另一方面方便安装，便于换热系统的内部清洗。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，对下部换热组件7的结构进行了进一步的改进。

如图6～9所示，所述下部换热组件7包括两个管板18、换热管19和下部腔体20，两个管板18分别设置在壳体1的两侧，且管板18垂直于壳体1。由两个管板18、两侧的壳体1以及上部换热组件6的底面围成的区域为下部腔体20。所述换热管19的一端从一侧的管板18插入至下部腔体20内部，换热管19的另一端从另一侧的管板18伸出，在换热管19内部形成第二介质通道5，下部腔体20内部形成第一介质通道21。由此，使得用户可以根据需要添加换热管19的数量，方便安装更换，进而实现对换热效率的有效调控，并且方便抽出换热管19对其内部进行清洗。

在所述下部腔体20一侧的管板18上设置开孔22，开孔22和下部腔体20内部连通，在下部腔体20的底部设置密封装置，使得下部腔体20内部的介质通过开孔22向外排出。

优选的，如图7和图9～11所示，换热管19可以设置为截面为圆形、矩形、椭圆形或者长圆形的管状结构。

进一步的，位于下部的下部换热组件7的换热管19朝向X轴正方向的一侧作为换热介质入口11，位于上部的上部换热组件6的第二介质流道3朝向X轴正方向的一侧作为换热介质出口17，所述换热介质出口17和换热介质入口11位于同一侧；位于上部的上部换热组件6的第一介质流道2的上端即朝向Z轴正方向的一侧作为烟气入口10，位于下部的下部换热组件7的开孔22作为烟气出口。

以空气作为换热介质，经鼓风机排出的冷却空气由下部的换热介质入口11进入组合式换热系统中，冷却空气在下部换热组件7内的换热管19内流动，同时与下部换热组件7的第一介质通道21内的热烟气进行热交换，冷却空气从上部换热组件6的第二介质流道3的朝向X轴负方向的一侧排出至集气罩，并由集气罩进入上部换热组件6的第二介质流道3远离换热介质入口11的一侧，然后与上部换热组件6中第一介质流道2内的热烟气进行热交换，最终由上部换热组件6的换热介质出口17排出组合式换热系统。经燃烧系统排出的热烟气由上部的烟气入口10进入组合式换热系统中，热烟气在上部换热组件6的第一介质流道2内流动，同时与上部换热组件6的第二介质流道3内的冷却空气进行热交换，热烟气从上部换热组件6的第一介质流道2向下流动进入下部换热组件7的下部腔体20中继续与换热管19内部的换热介质进行热交换，最后由开孔22排出。

本实施例中换热系统的其他结构和实施例1相同。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种组合式换热系统，包括壳体(1)、上部换热组件(6)和下部换热组件(7)，所述上部换热组件(6)设置为板式换热器，其特征在于，所述下部换热组件(7)包括多个换热管(19)，所述换热管(19)内部形成第二介质通道(5)，不同的所述换热管(19)之间形成第一介质通道(21)，所述换热管(19)能够根据需要增加或减少。

2.根据权利要求1所述的组合式换热系统，其特征在于，所述上部换热组件(6)包括第一介质流道(2)和第二介质流道(3)，所述第一介质流道(2)和所述下部换热组件(7)的第一介质通道(21)连通。

3.根据权利要求1所述的组合式换热系统，其特征在于，所述下部换热组件(7)还包括两个管板(18)，由两个管板(18)、两侧的壳体(1)以及上部换热组件(6)的底面围成的区域为下部腔体(20)，所述换热管(19)的一端从一侧的管板(18)插入至所述下部腔体(20)内部，所述换热管(19)的另一端从另一侧的管板(18)伸出。

4.根据权利要求3所述的组合式换热系统，其特征在于，所述换热管(19)的一端设置为换热介质入口(11)，所述上部换热组件(6)的第二介质流道(3)一端设置为换热介质出口(17)，所述换热介质出口(17)和换热介质入口(11)位于同一侧，所述上部换热组件(6)的第一介质流道(2)的上端设置为烟气入口(10)，所述下部腔体(20)的下端设置为烟气出口。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的组合式换热系统，其特征在于，所述上部换热组件(6)包括多个换热板片组(4)，相邻的两个所述换热板片组(4)之间形成第一介质流道(2)，所述换热板片组(4)内部设置第二介质流道(3)。

6.根据权利要求5所述的组合式换热系统，其特征在于，所述换热板片组(4)包括第一换热板(14)和第二换热板(15)，所述第一换热板(14)和第二换热板(15)设置为相互叠放的关系，在所述第一换热板(14)的两侧垂直设置第一密封板条(12)，所述第一换热板(14)、第一密封板条(12)以及第二换热板(15)围成的空腔内形成第二介质流道(3)。

7.根据权利要求6所述的组合式换热系统，其特征在于，所述第二换热板(15)与所述第一换热板(14)平行设置，所述第二换热板(15)的两侧分别与所述第一密封板条(12)连接，在所述第二换热板(15)垂直于所述第一密封板条(12)的两端各设置一个第二密封板条(13)，所述第二换热板(15)、第二密封板条(13)以及相邻换热板片组(4)的第一换热板(14)围成的空腔内形成第一介质流道(2)。

8.根据权利要求6所述的组合式换热系统，其特征在于，在所述第二介质流道(3)内设置第二导流板条(9)，所述第二导流板条(9)与所述第一换热板(14)和/或第二换热板(15)连接。

9.根据权利要求7所述的组合式换热系统，其特征在于，在所述第一介质流道(2)内设置有第一导流板条(8)，所述第一导流板条(8)平行于所述第二密封板条(13)。

10.根据权利要求1所述的组合式换热系统，其特征在于，所述换热管(19)设置为截面为圆形、矩形或者椭圆形的管状结构。

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