CN218627855U - 一种超导涡旋换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超导涡旋换热器，包括壳体和换热装置，换热装置包括燃烧器和换热管组件，换热管组件包括沿轴向依次设置的上换热管层、中换热管层和下换热管层，其中下换热管层的输入端连接有进水口，中换热管层的输出端连接有蒸汽出口，下换热管层、上换热管层和中换热管层依次连通，燃烧器的输出端连接有烟气出口。本实用新型的超导涡旋换热器换热效率和热利用率高，蒸汽产生效率高，能够有效降低蒸汽制造成本。

Description

一种超导涡旋换热器

技术领域

本实用新型涉及蒸汽发生设备技术领域，具体涉及一种超导涡旋换热器。

背景技术

蒸汽是工业主要热源及动力来源之一，蒸汽发生器是通过能量转换将水加热转化生成蒸汽的设备，其产生的蒸汽可直接用于工业生产和为人民生活提供热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或通过发电机将机械能转换为电能。目前，中小型的蒸汽发生设备主要以换热式蒸汽发生器为主，可使用范围广，但是现在的燃烧换热方式，换热管设置于燃烧器的上方，水从上向下流动，热量从下往上流动，产生的热量在换热器上停留的时间短，换热效率低，从开机到出蒸汽的时间长，导致设备的蒸汽产生效率低，蒸汽干度和蒸汽发生率均难以提升。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种换热效率和热利用率高，蒸汽产生效率高，能够有效降低蒸汽制造成本的超导涡旋换热器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种超导涡旋换热器，包括壳体和设置于所述壳体内的换热装置，所述换热装置包括燃烧器和围绕所述燃烧器设置的换热管组件，所述换热管组件包括沿轴向依次设置的上换热管层、中换热管层和下换热管层，其中所述下换热管层的输入端连接有进水口，所述中换热管层的输出端连接有蒸汽出口，所述下换热管层、所述上换热管层和所述中换热管层依次连通，所述燃烧器的输出端连接有烟气出口。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述下换热管层包括多组相互独立的第一换热子管，各组所述第一换热子管的输入端分别与所述进水口连通，各组所述第一换热子管的输出端分别与所述上换热管层连通。

所述中换热管层包括多组相互独立的第二换热子管，各组所述第二换热子管的输入端分别与所述上换热管层连通，各组所述第二换热子管的输出端分别与所述蒸汽出口连通。

所述上换热管层、所述中换热管层和所述下换热管层均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。

所述进水口设置于所述壳体的底部，所述下换热管层内的工质流向为由下至上，所述下换热管层的顶部与所述上换热管层的底部连通，所述上换热管层内的工质流向为由下至上，所述上换热管层的顶部与所述中换热管层的顶部连通，所述中换热管层内的工质流向为由上至下，所述蒸汽出口设置于所述壳体的底部；所述烟气出口设置于所述壳体的底部。

所述下换热管层中各组所述第一换热子管之间沿径向依次设置；所述中换热管层中各组所述第二换热子管之间沿径向依次设置。

所述下换热管层中各组所述第一换热子管之间的位置平行布置；所述中换热管层中各组所述第二换热子管之间的位置平行布置。

所述第一换热子管的管径小于所述第二换热子管的管径，所述第二换热子管的管径小于所述上换热管层中换热管的管径。

所述壳体内还设置有用于限制烟气流通的烟道墙，所述烟道墙与所述燃烧器同轴线设置。

所述中换热管层和所述下换热管层围绕所述烟道墙设置。

所述壳体内部通过隔火组件间隔形成有换热空间，所述燃烧器和所述换热管组件设置于所述换热空间内。

所述壳体的内壁设置有防火隔热层。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的超导涡旋换热器包括上换热管层、中换热管层和下换热管层，燃烧器燃烧产生的高温烟气在掠过换热管层时形成涡旋现象，流动的状态较为复杂，增加高温烟气与换热管的接触次数和时间，从而获得较大的传热系数和较高的换热效率，使得换热器达到超导换热的效果，上换热管层最靠近燃烧器，换热形式为辐射换热和对流换热相结合，使得工质吸收大量的热，有利于工质汽化，中换热管层利用中温的烟气使工质完全汽化，便于控制蒸汽干度，下换热管层利用温度较低的烟气对管内的水流进行预热，提升水流进入上换热管层内的温度，加快产汽速度，同时降低排放到外界的烟气温度，热量利用率高，降低了蒸汽制造成本。

附图说明

图1为超导涡旋换热器的正视图。

图2为图1中A-A方向的剖视图。

图3为图1中B-B方向的剖视图。

图例说明：

1、壳体；2、燃烧器；3、换热管组件；301、上换热管层；302、中换热管层；3021、第二换热子管；303、下换热管层；3031、第一换热子管；4、进水口；5、蒸汽出口；6、烟气出口；7、烟道墙。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的超导涡旋换热器，包括壳体1和设置于壳体1内的换热装置，换热装置包括燃烧器2和围绕燃烧器2设置的换热管组件3，换热管组件3包括沿轴向依次设置的上换热管层301、中换热管层302和下换热管层303，其中下换热管层303的输入端连接有进水口4，中换热管层302的输出端连接有蒸汽出口5，下换热管层303、上换热管层301和中换热管层302依次连通，燃烧器2的输出端连接有烟气出口6。该超导涡旋换热器包括上换热管层301、中换热管层302和下换热管层303，燃烧器2燃烧产生的高温烟气在掠过换热管层时形成涡旋现象，流动的状态较为复杂，增加高温烟气与换热管的接触次数和时间，从而获得较大的传热系数和较高的换热效率，使得换热器达到超导换热的效果，上换热管层301最靠近燃烧器2，换热形式为辐射换热和对流换热相结合，使得工质吸收大量的热，有利于工质汽化，中换热管层302利用中温的烟气使工质完全汽化，便于控制蒸汽干度，下换热管层303利用温度较低的烟气对管内的水流进行预热，提升水流进入上换热管层301内的温度，加快产汽速度，同时降低排放到外界的烟气温度，热量利用率高，降低了蒸汽制造成本。

优选的，下换热管层303包括多组相互独立的第一换热子管3031，各组第一换热子管3031的输入端分别与进水口4连通，各组第一换热子管3031的输出端分别与上换热管层301连通。

优选的，中换热管层302包括多组相互独立的第二换热子管3021，各组第二换热子管3021的输入端分别与上换热管层301连通，各组第二换热子管3021的输出端分别与蒸汽出口5连通。在本实施例中，下换热管层303包括多组独立的第一换热子管3031，中换热管层302包括多组独立的第二换热子管3021，当较低温度的烟气掠过中换热管层302时，达到“化整为零”的效果，通过减少每组第二换热子管3021的管径从而减少热阻，进而增强了各组第二换热子管3021与工质的对流换热系数，提高低温烟气的热利用率，使工质完全汽化，便于控制蒸汽干度；同理，当烟气掠过下换热管层303时，能够提高进入到上换热管层301中的工质温度，缩短蒸汽发生时间。

优选的，上换热管层301、中换热管层302和下换热管层303均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。在本实施例中，上换热管层301、中换热管层302和下换热管层303中的换热管均设计为盘绕层叠，目的在于增加工质在相应换热管层中进行换热的时间，从获得较大的传热系数，使得燃烧器2产生的热量能够在换热管组件3中高效地传导并转换利用，提高换热效果。

优选的，进水口4设置于壳体1的底部，下换热管层303内的工质流向为由下至上，下换热管层303的顶部与上换热管层301的底部连通，上换热管层301内的工质流向为由下至上，上换热管层301的顶部与中换热管层302的顶部连通，中换热管层302内的工质流向为由上至下，蒸汽出口5设置于壳体1的底部；烟气出口6设置于壳体1的底部。在本实施例中，下换热管层303的输入端连通进水口4，其管内的工质流向为由下至上，位于最靠近燃烧器2位置的上换热管层301，其管内的工质流向为由上至下，持续通入水流，能够保证上换热管层301内满管的水或蒸汽，防止发生干烧现象；中换热管层302内的工质流向为由上至下，中换热管层302的输出端连通蒸汽出口5。

优选的，下换热管层303中各组第一换热子管3031之间沿径向依次设置；中换热管层302中各组第二换热子管3021之间沿径向依次设置。

优选的，下换热管层303中各组第一换热子管3031之间的位置平行布置；中换热管层302中各组第二换热子管3021之间的位置平行布置。在本实施例中，中换热管层302中任意相邻两组第二换热子管3021之间，一组第二换热子管3021设置于另一组第二换热子管3021的径向外侧，且第二换热子管3021之间的位置平行布置，当烟气掠过位于同一高度的第二换热子管3021时，能够增大第二换热子管3021与烟气的接触面积，并对烟气产生扰动作用形成紊流，以增加烟气与下一层第二换热子管3021的接触次数和时间，提高换热效率。下换热管层303中各组第一换热子管3031的位置布置同理，这里不再赘述。

优选的，第一换热子管3031的管径小于第二换热子管3021的管径，第二换热子管3021的管径小于上换热管层301中换热管的管径。在本实施例中，由于各组第一换热子管3031均汇流至上换热管层301中，为防止进入到上换热管层301中的工质流量过大，因此第一换热子管3031的管径小于上换热管层301中换热管的管径；由于上换热管层301中的工质会被分流至各组第二换热子管3021中，为防止部分第二换热子管3021发生干烧现象，因此第二换热子管3021的管径小于上换热管层301中换热管的管径；同时由于上换热管层301中的水会被加热产生蒸汽，流向第二换热子管3021的工质体积增大，为平衡工质的输入量和输出量，因此第一换热子管3031的管径小于第二换热子管3021的管径，能够有效提高使用安全性和运行稳定性，有利于延长设备的使用寿命。

优选的，壳体1内还设置有用于限制烟气流通的烟道墙7，烟道墙7与燃烧器2同轴线设置。

优选的，中换热管层302和下换热管层303围绕烟道墙7设置。在本实施例中，中换热管层302和下换热管层303围绕烟道墙7设置，能够使烟气在筒体和烟道墙7之间的烟道通过，烟气经过中换热管层302和下换热管层303所在的空间并与之进行换热，避免烟气直接从中部经烟气出口6排出，减少能量损失，降低热污染。

壳体1内部通过隔火组件间隔形成有换热空间，燃烧器2和换热管组件3设置于换热空间内；壳体1的内壁设置有防火隔热层。在本实施例中，壳体1内设置隔火组件能够将燃烧器2产生的烟气阻挡在换热空间内涡旋流动，提高烟气的热利用率，同时壳体1内壁上设置防火隔热层，能够降低壳体1表面的温度，防止工作人员误触烫伤，进一步增强使用安全性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种超导涡旋换热器，包括壳体（1）和设置于所述壳体（1）内的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括燃烧器（2）和围绕所述燃烧器（2）设置的换热管组件（3），所述换热管组件（3）包括沿轴向依次设置的上换热管层（301）、中换热管层（302）和下换热管层（303），其中所述下换热管层（303）的输入端连接有进水口（4），所述中换热管层（302）的输出端连接有蒸汽出口（5），所述下换热管层（303）、所述上换热管层（301）和所述中换热管层（302）依次连通，所述燃烧器（2）的输出端连接有烟气出口（6）。

2.根据权利要求1所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述下换热管层（303）包括多组相互独立的第一换热子管（3031），各组所述第一换热子管（3031）的输入端分别与所述进水口（4）连通，各组所述第一换热子管（3031）的输出端分别与所述上换热管层（301）连通。

3.根据权利要求2所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述中换热管层（302）包括多组相互独立的第二换热子管（3021），各组所述第二换热子管（3021）的输入端分别与所述上换热管层（301）连通，各组所述第二换热子管（3021）的输出端分别与所述蒸汽出口（5）连通。

4.根据权利要求3所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述上换热管层（301）、所述中换热管层（302）和所述下换热管层（303）均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。

5.根据权利要求4所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述进水口（4）设置于所述壳体（1）的底部，所述下换热管层（303）内的工质流向为由下至上，所述下换热管层（303）的顶部与所述上换热管层（301）的底部连通，所述上换热管层（301）内的工质流向为由下至上，所述上换热管层（301）的顶部与所述中换热管层（302）的顶部连通，所述中换热管层（302）内的工质流向为由上至下，所述蒸汽出口（5）设置于所述壳体（1）的底部。

6.根据权利要求4所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述下换热管层（303）中各组所述第一换热子管（3031）之间沿径向依次设置；所述中换热管层（302）中各组所述第二换热子管（3021）之间沿径向依次设置。

7.根据权利要求6所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述下换热管层（303）中各组所述第一换热子管（3031）之间的位置平行布置；所述中换热管层（302）中各组所述第二换热子管（3021）之间的位置平行布置。

8.根据权利要求7所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述第一换热子管（3031）的管径小于所述第二换热子管（3021）的管径，所述第二换热子管（3021）的管径小于所述上换热管层（301）中换热管的管径。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述壳体（1）内还设置有用于限制烟气流通的烟道墙（7），所述烟道墙（7）与所述燃烧器（2）同轴线设置。

10.根据权利要求9所述的超导涡旋换热器，其特征在于，所述中换热管层（302）和所述下换热管层（303）围绕所述烟道墙（7）设置。

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