CN219494948U - 一种重力热管换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种重力热管换热系统，包括换热器壳体、位于所述换热器壳体的至少一个热管换热模块，以及支撑导轨装置，所述热管换热模块包括多个热管，所述支撑导轨装置包括导轨，所述导轨相对水平方向倾斜设置，所述热管换热模块支撑于所述导轨，并可沿所述导轨移动，以至少部分进入所述换热器壳体内，或移出所述换热器壳体。可实现热管换热模块插拔式的装卸，操作非常方便，可提高热管换热模块更换、检修的便捷性。而且，热管倾斜布置，热管内的工质从热管冷凝段回流时，在热管的内壁形成的液膜会更集中在倾斜的一侧，使得液膜所占据的热管的内壁面积更小，因此热阻也就更小，换热效果更佳。

Description

一种重力热管换热系统

技术领域

本实用新型涉及换热技术领域，具体涉及一种重力热管换热系统。

背景技术

热管换热装置一般包括换热器壳体，换热器壳体内设置有多根热管，热管包括热管蒸发段和热管冷凝段组成，烟气和热管蒸发段接触，热管冷凝段和冷却水接触。热管整体包覆在换热器壳体中，对热管换热装置进行检修和更换较为困难。

实用新型内容

本实用新型提供一种重力热管换热系统，包括换热器壳体、位于所述换热器壳体的至少一个热管换热模块，以及支撑导轨装置，所述热管换热模块包括多个热管，所述支撑导轨装置包括导轨，所述导轨相对水平方向倾斜设置，所述热管换热模块支撑于所述导轨，并可沿所述导轨移动，以至少部分进入所述换热器壳体内，或移出所述换热器壳体。

在一种具体实施方式中，所述支撑导轨装置包括导轨框架，所述导轨框架包括多根平行布置的导轨和多根平行布置的连接梁，多根所述导轨通过所述连接梁连接。

在一种具体实施方式中，所述导轨之上设置有沿所述导轨长度方向延伸的导轨限位板，一个所述热管换热模块支撑于相邻两个所述导轨限位板之间的两个所述导轨的部分。

在一种具体实施方式中，所述导轨框架还包括限位横梁，所述限位横梁设置在所述导轨框架的最低端，所述限位横梁用于抵住所述热管换热模块。

在一种具体实施方式中，还包括支撑横梁，所述支撑横梁与所述导轨垂直，所述支撑梁用于直接支撑所述导轨框架，或者通过支撑立柱支撑所述导轨框架。

在一种具体实施方式中，所述导轨相对水平方向倾斜的角度为5°～30°。

在一种具体实施方式中，还包括支撑基架，所述重力热管换热系统的进口烟箱、出口烟箱、换热器壳体均安装于所述支撑基架。

在一种具体实施方式中，所述重力热管换热系统包括两组或两组以上的所述支撑导轨装置，多组所述支撑导轨装置沿所述换热器壳体的高度方向对称设置，或者多组所述支撑导轨装置沿所述换热器壳体的高度方向分布。

在一种具体实施方式中，所述重力热管换热系统包括多个所述热管换热模块，且多个所述热管换热模块的冷却管路相互连通。

在一种具体实施方式中，所述重力热管换热系统还包括进口烟箱，所述进口烟箱设有气流均布单元，所述气流均布单元包括多向折板组件，所述多向折板组件包括至少两个倾斜方向不同的导流板；和/或，所述导流板靠近所述进口烟箱出口的位置还设置有三角翼。

本申请中热管换热模块可实现插拔式的装卸，即热管换热模块安装时，可以沿导轨至少部分滑入换热器壳体内，热管换热模块也可沿导轨滑出换热器壳体，操作非常方便，可降低热管换热模块检修、更换的难度，提高热管换热模块更换、检修的便捷性，并且同时可提高热管换热模块的使用寿命。值得注意的是，导轨倾斜设置，相应地，支撑的热管也是倾斜布置，热管内的工质从热管冷凝段回流时，在热管的内壁形成的液膜会更集中在倾斜的一侧，使得液膜所占据的热管的内壁面积更小，因此热阻也就更小，换热效果更佳，而热管是真空环境，当热管采取倾斜设置时，相较于铅垂布置，工质回流的速度并不会受到明显的影响。

附图说明

图1为本申请第一实施例中重力热管换热系统的示意图；

图2为图1沿高度方向的剖视图；

图3为图1中热管换热模块和支撑导轨配合的示意图；

图4为图3中支撑导轨装置的示意图；

图5为图4中A部位的放大图；

图6为本申请第二实施例中重力热管换热系统的示意图；

图7为本申请第一实施例中热管换热模块安装到支撑导轨装置的第一状态示意图；

图8为本申请第一实施例中热管换热模块安装到支撑导轨装置的第二状态示意图；

图9为本申请第一实施例中热管换热模块安装到支撑导轨装置的第三状态示意图；

图10本申请第一本实施例中热管换热模块安装到支撑导轨装置的第四状态示意图；

图11为本申请第三实施例中重力热管换热系统的示意图。

图1-11中附图标记说明如下：

1-支撑基架；

2-进口烟箱；

3-热管换热模块；301-热管；301a-热管冷凝段；301b-热管蒸发段；

4-出口烟箱；

5-支撑导轨装置；501-导轨限位板；502-导轨；503-限位横梁；504-支撑横梁；505-连接梁；506-支撑立柱；

6-换热器壳体；

7-导流板；

81-进口管；82-出口管；

100-起吊机械；101-吊臂；102-吊索。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-3，图1为本申请第一实施例中重力热管换热系统的示意图；图2为图1沿高度方向的剖视图；图3为图1中热管换热模块3和支撑导轨装置5配合的示意图。

如图1所示，该实施例中的重力热管换热系统，包括进口烟箱2、出口烟箱3、换热器壳体6，进口烟箱2、出口烟箱3以及换热器壳体6都可以安装到支撑基架1上，这样便于将上述部件安装和支撑到烟道中。进口烟箱2和换热器壳体6、出口烟箱4由下向上布置，这样烟气可以自下向上依次经过换热器壳体6和出口烟箱4。

该实施例中重力热管换热系统还包括位于换热器壳体6内的至少一个热管换热模块3。热管换热模块3包括多个热管301，多个热管301可以顺列或者错列布置。当设置多个热管换热模块3时，每个热管换热模块3内的热管301数量可以相等或者不等。

如图3所述，热管301包括热管换热冷凝段301a和热管蒸发段301b，热管301为真空管，热管301的热管蒸发段301b可以吸收烟气中热量，热量通过热管301的管壁传递给热管301内的工质，工质吸热后在真空气氛下迅速蒸发转变为蒸汽，蒸汽在热管301内自动上升至热管冷凝段301a，并通过管壁传递给热管301外的冷却介质(比如是冷却水)，蒸汽释放潜热凝结成液体，在重力作用下重新回流到热管蒸发段301b。由于每根独立的热管301内部工质在管内将烟气中的热量传导到热管301外部的冷却介质中，每根热管301都是单独实现热传递，因此当某根热管301发生磨损泄漏后，仅造成热管301内部工质传导到烟道中，而不会造成热管301外的冷却介质源源不断地往烟气中窜漏，从而可实现冷却介质零泄漏。

请继续参考图3、4，图4为图3中支撑导轨装置5的示意图。

该实施例中的支撑导轨装置5包括导轨502，导轨502相对水平方向倾斜设置，每个热管换热模块3能够支撑于导轨502，并可沿导轨502移动以进入换热器壳体6内或移出换热器壳体6。这样，可实现热管换热模块3插拔式的装卸，即热管换热模块3安装时，可以沿导轨502至少部分滑入换热器壳体6内，即热管换热模块3可以全部滑入换热器壳体6内，也可以部分处于换热器壳体6外，需要拆卸检修更换时，热管换热模块3可沿导轨502滑出换热器壳体6，操作非常方便，可降低热管换热模块3检修、更换的难度，提高热管换热模块3更换、检修的便捷性，并且同时可提高热管换热模块3的使用寿命。这里导轨502倾斜布置，则热管换热模块3可以借助重力滑入换热器壳体6，利于安装。

值得注意的是，当热管铅垂布置时，热管内的工质从热管冷凝段301a回流时，在热管的内壁形成的液膜是相对均匀分布在热管的四周，则液膜所占据的热管内壁面积比较大，因此引起的热阻也比较大。而本实施例中支撑导轨装置5的导轨502倾斜设置，相应地，支撑的热管301也是倾斜布置，热管301内的工质从热管冷凝段301a回流时，在热管301的内壁形成的液膜会更集中在倾斜的一侧，使得液膜所占据的热管301的内壁面积更小，因此热阻也就更小，换热效果更佳，而热管301是真空环境，当热管301采取倾斜设置时，相较于铅垂布置，工质回流的速度并不会受到明显的影响。

当然，导轨502的倾斜角度可以设置为与水平方向的夹角处于5°～30°之间，避免倾斜角度过大而影响工质蒸汽的升腾，具体可根据实际工程项目的场地条件灵活选型设计。

如图4所示，支撑导轨装置5具体包括导轨框架，导轨框架包括多根平行布置的斜梁和多根平行布置的连接梁505，斜梁为上述的导轨502，连接梁505可以垂直于导轨502，多根导轨502通过连接梁505连接，这样可以提高支撑导轨装置5的整体刚性强度。连接梁505可以为一根完整的梁体，同时连接多根导轨502，也可以是如图4中，连接梁505包括多个小横梁，相邻导轨502之间设置一个小横梁。这样，一个导轨框架包括多根导轨502，多根导轨502可以支撑多个热管换热模块3，为了稳定地支撑热管换热模块3，本实施例中，一个热管换热模块3支撑在两个相邻的导轨502之上，即每根导轨502支撑两个热管换热模块3的一侧。图4中的四根导轨502可以支撑三个热管换热模块3。

请继续查看图5，图5为图4中A部位的放大图。

该实施例中，每根导轨502为T型梁，包括垂直布置的第一梁体502a和第二梁体502b，第一梁体502a还竖向布置。此外导轨502之上设置有沿导轨502长度方向延伸的导轨限位板501，导轨限位板501为立板，导轨限位板501设置在第二梁体502b之上，并将第二梁体502b分隔为两部分，分别为第一部分和第二部分，第一部分用于支撑一个热管换热模块3的一侧，第二部分用于支撑另一个热管换热模块3的一侧，相邻两个导轨限位板501之间的两个导轨502的部分形成一组导轨，即一个导轨502的第一部分和相邻导轨502的第二部分形成一组导轨，导轨限位板501相当于导轨框架的分区限位板，用于将导轨框架划分为多个热管换热模块3滑动的滑动分区，每个热管换热模块3在一个安装滑动分区内移动。热管换热模块3可以进行防震模块化设计，提高热管换热模块3在导轨502上滑动性和稳定性，并且看减小安装间隙，降低热换换热模块3对空间场地的安装要求。

导轨限位板501位于热管换热模块3的侧面，一方面导向热管换热模块3沿特定的插拔方向移动，另外，可防止相邻的热管换热模块3相互干涉，而且，还可以对烟气进行切割、实现防震性能、提高热管换热模块3的整体结构刚性。可知，对热管换热模块3的导向不限于此，比如导轨502可以设置出滑槽，热管换热模块3设置出插入滑槽的滑块等。图4中设置的支撑导轨装置5结构较为简单，设置N个导轨502，即可划分出N-1个滑动分区，以实现N-1个热管换热模块3的安装。

如图4所示，导轨框架还包括限位横梁503，限位横梁503设置在导轨框架的最低端，限位横梁503用于抵住热管换热模块3，由于导轨斜梁倾斜设置，设置限位横梁503抵住热管换热模块3，可防止热管换热模块3在重力作用下部分脱离或脱离导轨框架。当然，不设置限位横梁503也可以，比如在导轨框架的最低端设置多个限位柱，以限制热管换热模块3等。或者当热管换热模块3安装到位后，与支撑导轨装置5进行固定也可以限制热管换热模块3脱离，但是设置限位横梁503可以较为简单的方式可靠地实现定位，并且利于确定热管换热模块3安装到位。

该支撑导轨装置5还包括支撑横梁504，支撑横梁504与导轨502垂直，支撑横梁504用于直接支撑导轨框架，或者通过支撑立柱506支撑导轨框架，支撑横梁504和支撑立柱506可以将设备的载荷往下传递，从而实现支撑导轨装置5的支撑和安装导轨502的功能。图4中，因为导轨框架倾斜设置，故多个导轨立柱506的高度不等，导轨框架最高位置的导轨立柱506高度最高，位于导轨框架最低位置的支撑横梁504直接支撑限位横梁503，不再设置导轨立柱506。

本实施例中，支撑导轨装置5的支撑立柱506可以位于换热器壳体6内，或者至少部分支撑立柱506穿出换热器壳体6也可以，比如可以直接支撑到支撑基架1，也可以支撑换热器壳体6，或者支撑立柱506和换热器壳体6都支撑在支撑基架1，本实施例不做具体限制。

此外，该实施例中重力热管换热系统可以包括两组或两组以上的支撑导轨装置5，多组支撑导轨装置5沿换热器壳体6的高度方向对称设置，如图4所示，共设置两组支撑导轨装置5，两侧的支撑导轨装置5相对于换热器壳体6高度方向延伸的中线对称设置。此时，可以插入六个热管换热模块3，当然，此数量不受限制。

如图6所示，图6为本申请第二实施例中重力热管换热系统的示意图。

在该实施例中，多组支撑导轨装置5可沿换热器壳体6的高度方向分布，具体是两组支撑导轨装置5，可以根据实际空间要求进行设计。比如，多组支撑导轨装置5也不限于平行布置，可以插入到换热器壳体6相邻的两侧等，都可以，可以根据场地进行适应性调整设计。

请继续结合图2、6理解，该实施例中重力热管换热系统包括多个热管换热模块3，且多个热管换热模块3的冷却管路可以相互连通。如图2、6所示，每个热管换热模块3具有进口管81和出口管82，一个热管换热模块3的进口管81可以和另一个热管换热模块3的出口管82连通，以将多个热管换热模块3串联在一起，当然，多个热管换热模块3并联设置也可以，即多个进口管81同时连通介质源，多个出口管82同时回流。

重力热管换热系统还包括进口烟箱2，进口烟箱2设有气流均布单元7，可以让烟气相对均匀地进入到换热器壳体6内。气流均布单元7具体包括多向折板组件，多向折板组件包括至少两个倾斜方向不同的导流板，可参照图6理解。多向折板组件可以根据计算机数值模拟结果按照一定的间距、角度布置，各导流板可以焊接到进口烟箱2的内壁固定。

此外，导流板在靠近进口烟箱2出口的位置可以设置三角翼，三角翼可以焊接到导流板，以增加导流效果。当烟气经过气流均布单元7后，多个导流板可实现对烟气流场在整个进口烟箱2截面的均匀分布，有利于提高换热效果，而三角翼可对粉尘颗粒浓度在换热器壳体6的入口空间内实现均匀分配，防止粉尘浓度局部过高导致热管冲刷磨损。气流均布单元7的多向折板组件以及三角翼可采用耐磨损合金材质制作。另外，在特殊狭小的应用场合，气流均布单元也可采用多孔板或多孔板与导流板7相结合的结构，也可实现气流均布。

本实施例中重力热管换热系统中热管换热模块3的安装和拆卸是利用支撑导轨装置5进行插拔式操作。为了实现热管换热模块3的插拔工作，可将支撑导轨装置5中导轨502的水平倾斜角度选定合适值，同时将热管换热模块3四周进行模块化设计，即热管换热模块3可以设置在框架壳体内，由框架壳体和导轨502、导轨限位板501进行接触，实现热管换热模块3四周与支撑导轨装置5的接触区域有足够的接触面以及合适的摩擦系数，并确保热管换热模块3在导轨502上可以顺利滑入既定轨道，又保证滑动速度在安全范围内。上述的导轨502的合适倾斜角度等参数可以根据实验或者模拟验证获得。

请继续参考图7-10，图7为本申请第一实施例中热管换热模块3安装到支撑导轨装置5的第一状态示意图；图8为本申请第一实施例中热管换热模块3安装到支撑导轨装置5的第二状态示意图；图9为本申请第一实施例中热管换热模块3安装到支撑导轨装置5的第三状态示意图；图10为本申请第一实施例中热管换热模块3安装到支撑导轨装置5的第四状态示意图。

本实施例中热管换热模块3的具体插拔式安装拆卸过程原理如下：

第一步：如图7所示，热管换热模块33到达安装现场后横置在现场安装区域内，当准备实施安装时，利用起吊机械100将热管换热模块3调离地面至支撑导轨装置5的外围区域，起吊机械100设置有吊臂101和吊索102或者吊钩，吊索102或者吊钩可以吊住热管换热模块3；

第二步：如图8所示，利用起吊机械100等装配工具将热管换热模块3中的热管蒸发段301b缓慢推入至支撑导轨装置5的导轨502上部，并进入由导轨限位板501分隔出来的独立的滑动分区内；

第三步：如图9所示，松开起吊机械100在热管蒸发段301b处的吊索102，保留热管冷凝段501a处的吊索102，使得热管换热模块3在重力、摩擦力和起吊机械100拉力作用下在导轨限位板501、限位横梁503和导轨502组成的滑动分区内缓慢向下滑动；

第四步：如图10所示，当热管换热模块3在导轨502上缓慢下降，直至热管蒸发段301b的底部或者是热管换热模块3的框架壳体的底部恰好与限位横梁503完成全面接触时，该组热管换热模块3就位完成，此时，松开热管冷凝段上的吊索102，热管换热模块3完成安装作业。

热管换热模块3移动到位后，可以进行相应的限位固定工作，即可以将热管换热模块3与支撑导轨装置5进行可拆卸的固定或者与换热器壳体6进行可拆卸的固定，以进一步稳固热管换热模块3。例如，热管换热模块3与换热器壳体6可以通过法兰对接，在就位后通过法兰之间的螺栓和垫圈进行紧固连接，便于后续的检修、更换。

当热管换热模块3需要从支撑导轨上进行拆卸检修时，只需按上述步骤，逆向执行即可完成热管换热模块3的拆卸工作。

此外，为了在线清除热管换热模块3上的积灰，本实施例中热管换热模块3还可以设置清灰装置，热管换热模块3的两端都可以设置清灰装置，清灰装置可以为声波清灰装置、压缩空气清灰装置、蒸汽清灰装置以及在线/离线水冲洗清灰装置等中的至少一者。

另外，上述第一、第二实施例中，出口烟箱3设置在换热器壳体6的上方，且出口烟箱3的出口朝上，请继续参考图11，图11为本申请第三实施例中重力热管换热系统的示意图，图11中，出口烟箱3同样设置在换热器壳体6的上方，但是出口烟箱3的出口朝向一侧，即出口烟箱3的出口方向不予限制，同样，进口烟箱2的进口方向也不予限制，可以是图1、11中的侧进，也可以是图6中的直接从下方向上进入。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种重力热管换热系统，其特征在于，包括换热器壳体、位于所述换热器壳体的至少一个热管换热模块，以及支撑导轨装置，所述热管换热模块包括多个热管，所述支撑导轨装置包括导轨，所述导轨相对水平方向倾斜设置，所述热管换热模块支撑于所述导轨，并可沿所述导轨移动，以至少部分进入所述换热器壳体内，或移出所述换热器壳体。

2.根据权利要求1所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述支撑导轨装置包括导轨框架，所述导轨框架包括多根平行布置的导轨和多根平行布置的连接梁，多根所述导轨通过所述连接梁连接。

3.根据权利要求2所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述导轨之上设置有沿所述导轨长度方向延伸的导轨限位板，一个所述热管换热模块支撑于相邻两个所述导轨限位板之间的两个所述导轨的部分。

4.根据权利要求2所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述导轨框架还包括限位横梁，所述限位横梁设置在所述导轨框架的最低端，所述限位横梁用于抵住所述热管换热模块。

5.根据权利要求2所述的重力热管换热系统，其特征在于，还包括支撑横梁，所述支撑横梁与所述导轨垂直，所述支撑梁用于直接支撑所述导轨框架，或者通过支撑立柱支撑所述导轨框架。

6.根据权利要求1-5任一项所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述导轨相对水平方向倾斜的角度为5°～30°。

7.根据权利要求1-6任一项所述的重力热管换热系统，其特征在于，还包括支撑基架，所述重力热管换热系统的进口烟箱、出口烟箱、换热器壳体均安装于所述支撑基架。

8.根据权利要求1-6任一项所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述重力热管换热系统包括两组或两组以上的所述支撑导轨装置，多组所述支撑导轨装置沿所述换热器壳体的高度方向对称设置，或者多组所述支撑导轨装置沿所述换热器壳体的高度方向分布。

9.根据权利要求1-6任一项所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述重力热管换热系统包括多个所述热管换热模块，且多个所述热管换热模块的冷却管路相互连通。

10.根据权利要求1-6任一项所述的重力热管换热系统，其特征在于，所述重力热管换热系统还包括进口烟箱，所述进口烟箱设有气流均布单元，所述气流均布单元包括多向折板组件，所述多向折板组件包括至少两个倾斜方向不同的导流板；和/或，所述导流板靠近所述进口烟箱出口的位置还设置有三角翼。