CN218034584U - 一种高温套筒换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温套筒换热器，包括壳体，所述壳体顶面中央开设烟气进口，底部中央设置泄灰口；所述壳体一侧设置工艺风进口，另一侧设置工艺风出口；所述壳体侧面工艺风出口上方设置烟气出口；所述烟气进口下方连接高温套筒，高温套筒采用圆形膨胀波纹结构；还包括数个换热管，所述换热管为折弯结构，围绕高温套筒环形均布；所述换热管下端与高温套筒的出风口连通，换热管上端与烟气出口连通。本方案采用圆形膨胀波纹结构的高温套筒结合折弯结构的换热管组合的形式，解决高温换热区焊缝拉裂导致烟气泄漏的问题；同时，针对高温含灰烟气，具有清灰功能。

Description

一种高温套筒换热器

技术领域

本实用新型属于换热器，具体涉及一种高温套筒换热器。

背景技术

目前，在高温换热领域(烟气温度≥700℃)，不论国内还是国外，大部分换热器制造厂家仍然采用管式换热结构，不能解决高温烟气导致的热膨胀问题，造成换热管和管板之间焊缝拉裂，同时存在换热管受热冲击磨损以及换热效率低的问题。

部分换热器制造厂家采用板式换热结构，虽然换热效率有所提升，热膨胀问题有所改善，但是仍然无法从根本上解决焊缝拉裂的问题，此外，由于换热板间隙较小，在烟气含灰的工况下无法使用。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种能够解决在高温换热过程中因热膨胀而导致焊缝拉裂问题的高温套筒换热器。

技术方案：本实用新型包括壳体，所述壳体顶面中央开设烟气进口，底部中央设置泄灰口；所述壳体一侧设置工艺风进口，另一侧设置工艺风出口；所述壳体侧面工艺风出口上方设置烟气出口；所述烟气进口下方连接高温套筒，高温套筒采用圆形膨胀波纹结构；还包括数个换热管，所述换热管为折弯结构，围绕高温套筒环形均布；所述换热管下端与高温套筒的出风口连通，换热管上端与烟气出口连通。

所述壳体侧壁与高温套筒之间安装上管板和下管板，换热管安装在上管板和下管板之间，且换热管上端伸出上管板，换热管下端伸出下管板，能够最大限度地保证在不影响换热管与高温套筒的出风口以及烟气出口连通的情况下，实现换热管的牢固安装。

所述下管板底面换热管前方安装至少一个挡灰板。

所述挡灰板数量为三个，其中两个挡灰板竖直安装在下管板底面，且处于内侧的挡灰板连接在高温套筒下方；同时，其中两个挡灰板之间预留间距，另外一个挡灰板竖直设置在其中两个挡灰板之间，并且部分伸入其中两个挡灰板所形成的区域。

所述挡灰板采用环形结构，挡灰效果较佳。

所述壳体内壁位于工艺风进口下方、壳体内壁位于工艺风出口上方分别安装一折流板，能够引导工艺风的流通。

所述折流板采用半圆环结构，换热管两端能够与工艺风充分接触，提高换热效果。

所述工艺风进口靠近换热管顶部设置，工艺风出口靠近靠近换热管底部设置。

所述换热管的直径根据灰量确定。

所述壳体为圆柱结构，底部为圆锥形，便于灰尘下落。

本方案的工作原理如下：高温套筒换热器为立式布置，高温含灰烟气从顶部的烟气进口进入，依次经过高温套筒、挡灰板、换热管后从侧面的烟气出口排出，由于高温套筒为圆形膨胀波纹结构，具有优秀的延展性，因此在≥700℃的高温工况下，可以自由伸缩，保护焊缝不拉裂，高温烟气经过高温套筒换热后，温度下降至600℃以下，再进入换热管进行换热，由于烟气温度大幅降低，有效阻止了高温烟气对换热管和管板焊缝的热冲击，同时换热管采用折弯结构，同样具有良好的膨胀性能，在高温套筒自由伸缩时，换热管及管板也随之伸缩，有效解决了高温热膨胀导致焊缝拉裂的问题。

有益效果：本实用新型的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：(1)采用圆形膨胀波纹结构的高温套筒结合折弯结构的换热管，具有优秀的延展性，能够保证在≥700℃的高温工况下，可以自由伸缩，有效解决了高温热膨胀导致焊缝拉裂的问题；

(2)通过设置挡灰板，烟气从高温套管出来后，撞击在挡灰板上，此时，烟气中的部分灰分在撞击的冲击力和重力的作用下，沿着挡灰板落入换热器底部，气体继续朝换热管流动，有效解决了含灰烟气堵塞换热通道导致系统阻力增大、换热效率下降的问题；

(3)本实用新型能有效解决换热器高温膨胀、灰分堵塞的问题，通过高温套筒加换热管的组合式结构，在达到换热节能的同时，解决了设备焊缝易拉裂、换热组件易堵塞的问题，同时针对不同气量、灰量、换热要求的气体，可进行适应性的更改尺寸，以满足不同工况下的要求。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型的技术方案进行详细介绍。

如图1和图2所示，本实用新型的高温套筒换热器呈立式布置，包括以下部件：烟气进口1、壳体2、内保温层3、高温套筒4、挡灰板5、下管板6、换热管7、上管板8、烟气出口9、工艺风进口10、折流板11、工艺风出口12和泄灰口13。烟气进口1、烟气出口9、工艺风进口10、工艺风出口12、泄灰口13均为圆法兰，尺寸根据气体流速计算，控制气体流速区间为10～15m/s。各部件之间具体安装方式如下：壳体2内部为空心结构，内壁设置一层内保温层3，内保温层3为硅酸铝纤维模块，厚度为200～300mm，保证壁温≤60℃，因此壳体2材质可选用碳钢，有效降低设备制造成本。壳体2整体呈圆柱结构，底部为圆锥形，材质为Q235B，厚度根据设备大小及重量计算校核。壳体2顶面中央开设烟气进口1，底部中央设置泄灰口13，由于壳体2底部为圆锥形，所以灰分可以沿着坡度落入底部的泄灰口13后排出。壳体2一侧设置工艺风进口10，另一侧设置工艺风出口12；壳体2侧面工艺风出口12上方设置烟气出口9。工艺风进口10靠近换热管7顶部设置，工艺风出口12靠近靠近换热管7底部设置。壳体2内壁位于工艺风进口10下方以及壳体2内壁位于工艺风出口12上方的位置分别安装一折流板11，两个折流板之间间隙根据工艺风流速计算，控制工艺风流速区间为10～15m/s。折流板11采用半圆环结构。折流板11的作用是为了让工艺风在流动过程中，增加回程数。如附图1所示，有2块折流板，相当于工艺风走了3回程。折流板的数量越多，工艺风回程数越多，换热效果则越好，但是折流板不能无限多，否则间距太小，工艺风流速太快，会导致阻力太大。一般控制工艺风在折流板之间的流速为10～15m/s，以此来决定折流板的数量。

烟气进口1下方连接高温套筒4，高温套筒4由于和高温含灰烟气直接接触，因此高温套筒4采用延展性较好的圆形膨胀波纹结构，材质为S31008，厚度为3mm，不宜选用耐温低于S31008的材质或厚度小于3mm的材料，以保证设备的使用寿命，内径根据烟气流速计算，控制烟气流速区间为10～15m/s。换热管7在高温套筒4外围绕高温套筒4环形均布，当高温烟气到达换热管7位置时，虽然烟气温度有所降低，但仍然存在热膨胀，且换热管7须与高温套筒4同时伸缩，以防止焊缝拉裂，因此将换热管7设计为折弯结构，本方案中，换热管7在高温套筒4外呈两圈布置，换热管7材质为S31008，厚度为3mm，外径≥57mm，换热管7数量和长度根据烟气流速和换热要求计算，控制烟气流速区间为10～15m/s。换热管7不宜选用耐温低于S31008的材质或厚度小于3mm的材料，以保证设备的使用寿命，只有在工艺风温度较低时，换热管7壁面温度也随之降低，才可以选用其他材质代替，以节省设备制造成本，由于烟气中含灰，因此换热管外径不宜太小，以免堵换热通道堵塞，虽然在换热管之前设置有挡灰板5，但仍建议采用外径≥57mm的换热管，以保证烟气的流通性，可根据灰量大小调整换热管的外径大小。换热管7下端与高温套筒4的出风口连通，换热管7上端与烟气出口9连通。

壳体2侧壁与高温套筒4之间安装上管板8和下管板6，换热管7安装在上管板8和下管板6之间，且换热管7上端伸出上管板8，用于与烟气出口9连通，换热管7下端伸出下管板6，用于高温套筒4的出风口连通。高温套筒4顶面与上管板8齐平，高温套筒4底面与下管板6齐平。本方案中，设置了三个挡灰板5，其中两个挡灰板竖直安装在下管板6底面，且处于内侧的挡灰板连接在高温套筒4下方；同时，其中两个挡灰板之间预留间距，另外一个挡灰板竖直设置在其中两个挡灰板之间，并且部分伸入其中两个挡灰板所形成的区域；挡灰板5采用环形结构，挡灰板之间间隙，根据烟气流速计算，控制烟气流速区间为3～5m/s。烟气经过第1块挡灰板后，撞击在第2块挡灰板上，气体经过两块挡灰板之间的间隙继续向后流动，而烟气中的部分灰分在撞击的冲击力和重力的作用下，沿着挡灰板落入换热器底部，烟气经过第2块挡灰板后，再次撞击在第3块挡灰板上，而后沿着间隙进入后端换热管7，灰分则沿着第3块挡灰板落入换热器底部，换热器底部为圆锥形结构，灰分沿着坡度落入底部的泄灰口13后排出，有效解决了含灰烟气堵塞换热通道导致系统阻力增大、换热效率下降的问题。本方案中，下管板6、上管板8、折流板11和挡灰板5，材质优选S31008，厚度6mm，管板和折流板11由于接触高温烟气且需要固定换热管7，挡灰板5由于接触高温烟气且存在灰分的冲刷，因此不宜选用耐温低于S31008的材质或厚度小于6mm的材料，以保证设备的使用寿命。

高温烟气(≥700℃)首先通过高温套筒进行换热，降低至600℃以下，此时换热主要为辐射式传热，换热效率主要与温度有关，而受气体流速和扰动效果影响较小，高温套筒4采用套筒结构既不影响换热效率又解决了膨胀和堵塞问题，烟气降至600℃以下，进入后端的换热管7进行对流换热，经过前端的降温和清灰后，换热管处已无高温膨胀压力和灰分堵塞问题，此时换热效率受气体流速和扰动效果影响较大，换热管可以有效的控制气体流速和扰动效果，从而保证换热效率。

本实用新型在使用时，低温工艺风从工艺风进口10进入，工艺风进口10工艺风出口12之间存在两块折流板11，工艺风经过两块折流板11后，从工艺风出口12排出；700℃以上的高温含灰烟气从烟气进口1进入，烟气进入高温套筒4后，与温套筒4外的工艺风进行换热，此时传热方式为辐射式传热，烟气温度降低至600℃左右，同时烟气中的部分灰分在重力作用下，落入设备底部的锥形结构；高温套筒4与下管板6之间设置有三个环形结构的挡灰板5，烟气从挡灰板5之间进入后端的换热管7，而灰分撞击在挡灰板5上，由重力作用落入设备底部的锥形结构；下管板6与上管板8通过换热管7连接，高温含灰烟气经过挡灰板除灰后进入换热管7内，与换热管7外的工艺风进行换热，此时传热方式为对流式传热，烟气温度降低后从烟气出口9排出；工艺风经过换热管7和高温套筒4的换热，达到工艺需求的温度后，从工艺风出口12排出；落入设备底部锥形结构的灰分，最终从泄灰口13排出。本方案与传统换热器相比，使用寿命更长，换热效果和清灰效果更佳。

Claims (10)

1.一种高温套筒换热器，包括壳体(2)，其特征在于：所述壳体(2)顶面中央开设烟气进口(1)，底部中央设置泄灰口(13)；所述壳体(2)一侧设置工艺风进口(10)，另一侧设置工艺风出口(12)；所述壳体(2)侧面工艺风出口(12)上方设置烟气出口(9)；

所述烟气进口(1)下方连接高温套筒(4)，高温套筒(4)采用圆形膨胀波纹结构；还包括数个换热管(7)，所述换热管(7)为折弯结构，围绕高温套筒(4)环形均布；所述换热管(7)下端与高温套筒(4)的出风口连通，换热管(7)上端与烟气出口(9)连通。

2.根据权利要求1所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述壳体(2)侧壁与高温套筒(4)之间安装上管板(8)和下管板(6)，换热管(7)安装在上管板(8)和下管板(6)之间，且换热管(7)上端伸出上管板(8)，换热管(7)下端伸出下管板(6)。

3.根据权利要求2所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述下管板(6)底面换热管(7)前方安装至少一个挡灰板(5)。

4.根据权利要求3所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述挡灰板(5)数量为三个，其中两个挡灰板竖直安装在下管板(6)底面，且处于内侧的挡灰板连接在高温套筒(4)下方；同时，其中两个挡灰板之间预留间距，另外一个挡灰板竖直设置在其中两个挡灰板之间，并且部分伸入其中两个挡灰板所形成的区域。

5.根据权利要求3所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述挡灰板(5)采用环形结构。

6.根据权利要求1所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述壳体(2)内壁位于工艺风进口(10)下方、壳体(2)内壁位于工艺风出口(12)上方分别安装一折流板(11)。

7.根据权利要求6所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述折流板(11)采用半圆环结构。

8.根据权利要求1所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述工艺风进口(10)靠近换热管(7)顶部设置，工艺风出口(12)靠近换热管(7)底部设置。

9.根据权利要求1所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述换热管(7)的直径根据灰量确定。

10.根据权利要求1至9任一项所述的高温套筒换热器，其特征在于：所述壳体(2)为圆柱结构，底部为圆锥形。

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