CN224094998U - 一种双芯组换热器及包含其的离心空压机余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双芯组换热器及包含其的离心空压机余热回收系统，双芯组换热器包括腔体，腔体内并排设置有换热模组和冷却模组，且换热模组、冷却模组上下侧与腔体通过密封条相抵接；所述换热模组包括若干第一导热板和导热管，导热管在第一导热板间穿行；所述冷却模组包括若干第二导热板和冷却管，冷却管在第二导热板间穿行；所述腔体靠近换热模组一侧连接压缩空气进入管，靠近冷却模组一侧连接压缩空气输出管。本实用新型将换热模组与冷却模组集成于同一腔体内，省去传统方案中串联安装的独立换热器、冷却器及连接管道，既降低产品的成本，又降低气体流经的整体压力损失，提高了离心空压机热回收技改后的运行稳定性。

Description

一种双芯组换热器及包含其的离心空压机余热回收系统

技术领域

本实用新型涉及空压机技术领域，特别涉及一种双芯组换热器及包含其的离心空压机余热回收系统。

背景技术

离心空压机在运行过程中会产生大量余热，这些热量如果不加以利用，不仅会造成能源浪费，还会增加冷却系统的负担。通过余热回收装置，可以将这些热量转移到另一种介质中，如水，用于工业过程或生活热水供应，从而显著降低能源消耗。

目前，离心空压机的余热回收应用已经相对普及，其中一种常见做法是在离心空压机的每级冷却器之前增加1个换热器，将热量通过换热器引出，然后再进入离心空压机原有的冷却器，如图4所示，图中表述了一级和二级之间增加的换热器及气路流程(黑色粗线条)。

这种余热回收技术比较经济实用，但是增加了换热器和相关管道及弯头后，气体输送过程中的阻力也随之增加。例如，增加的换热器通常在3～5Kpa阻力，相关管道及弯头约3～5Kpa阻力(每个弯头约1Kpa),这样增加的换热器及管道和弯头形成的总阻力通常在6～10Kpa。同时，考虑多级离心机的压比关系，那么三级压缩热全回收场景中，将累计叠加引起60～80Kpa以上阻力效应。而这一阻力如果使用在原有压力喘振余量不足的离心机组上，将容易引起离心机喘振，严重影响设备运行安全。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种双芯组换热器及包含其的离心空压机余热回收系统，可优化换热器、换热器和冷却器之间管道的压力损失，保证设备正常运行。

为此，本实用新型的第一个技术方案是：一种双芯组换热器，包括腔体，腔体内并排设置有换热模组和冷却模组，且换热模组、冷却模组上下侧与腔体通过密封条相抵接；所述换热模组包括若干第一导热板和导热管，导热管在第一导热板间穿行；所述冷却模组包括若干第二导热板和冷却管，冷却管在第二导热板间穿行；所述腔体靠近换热模组一侧连接压缩空气进入管，靠近冷却模组一侧连接压缩空气输出管。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述导热管上设有低温水进口和高温水出口，冷却管上设有冷却水进口和冷却水出口。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述腔体呈长方体形结构，换热模组与冷却模组均沿腔体长度方向排布，且二者与腔体长边对应的侧壁保持平行。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述腔体为圆柱形结构，换热模组与冷却模组均沿腔体轴向排布，压缩空气进入管、压缩空气输出管与腔体的圆周面相连通。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述压缩空气进入管和压缩空气输出管均通过圆弧形弯头连接至腔体上。

本实用新型的第二个技术方案是：一种包含上述双芯组换热器的离心空压机余热回收系统，包括多个串联的压缩单元、换热管道和冷却管道；每一级压缩单元之后都设置有双芯组换热器，换热管道连通各个双芯组换热器的换热模组，冷却管道连通各个双芯组换热器的冷却模组。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述换热管道分为换热进水总管和换热出水总管，换热进水总管连接各个双芯组换热器换热模组的低温水进口，换热出水总管连接各个双芯组换热器换热模组的高温水出口，且高温水出口处设有第一调节阀。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述冷却管道分为冷却进水总管和冷却出水总管，冷却进水总管连接各个双芯组换热器冷却模组的冷却水进口，冷却出水总管连接各个双芯组换热器冷却模组的冷却水出口，且冷却水出口处设有第二调节阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、将换热模组与冷却模组集成于同一腔体内，省去传统方案中串联安装的独立换热器、冷却器及连接管道，既降低了产品的成本，又可通过结构集成化设计与流道优化，降低气体流经的整体压力损失，提高了离心空压机热回收技改后的运行稳定性。

2、通过腔体内并联的换热模组与冷却模组，避免多级弯头、长距离管道造成的湍流与局部阻力，确保离心机组在高压比工况下的安全运行。

3、长方体型或圆柱形腔体设计适配多种安装场景，且换热模组与冷却模组通过密封条快速拆装，同时采用增大气流截面积、低流阻设计技术，降低了换热器的压力损失。

4、压缩空气进入管与输出管采用圆弧形弯头连接，进一步降低弯头局部阻力，降低了压力损失。

5、多级压缩单元间串联双芯组换热器时，通过第一、第二调节阀实现级间流量匹配，防止因单级过载导致的温升失控或材料疲劳，同时控制水流量可以实现92℃的热水输出。

附图说明

图1为本实用新型双芯组换热器(长方体形)的结构示意图；

图2为本实用新型双芯组换热器(圆柱形)的结构示意图；

图3为本实用新型余热回收系统流程图；

图4为现有余热回收系统流程图。

图中标记为：第一腔体1、换热模组2、低温水进口21、高温水出口22、第一调节阀23、冷却模组3、冷却水进口31、冷却水出口32、第二调节阀33、密封条4、压缩空气进入管5、压缩空气输出管6、第二腔体7、换热进水总管81、换热出水总管82、冷却进水总管91、冷却出水总管92。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本实施例所述双芯组换热器，包括第一腔体1，第一腔体1呈长方体形结构，第一腔体1内并排设置有换热模组2和冷却模组3，换热模组2与冷却模组3均沿第一腔体1长度方向排布，且二者与第一腔体1长边对应的侧壁保持平行，从而增大气流截面积，起到低流阻作用。同时，换热模组2、冷却模组3上下侧与第一腔体1通过密封条4相抵接，确保气路流程，即高压气体从换热模组、冷却模组中间穿行，进行换热、冷却操作。

所述第一腔体1靠近换热模组2一侧连接压缩空气进入管5，且压缩空气进入管5通过圆弧形弯头连接至第一腔体1上，可进一步降低压力损失。

所述换热模组2包括若干第一导热板和导热管，多个第一导热板可按照横向排列，相邻第一导热板之间形成相互隔离的通气通道，方便高压空气流动；所述导热管在第一导热板间穿行，可与第一导热板进行热交换，且导热管上设有低温水进口21和高温水出口22，进入的低温水与第一导热板进行热交换后，变成高温水流出。

所述第一腔体1靠近冷却模组3一侧连接压缩空气输出管6。所述压缩空气输出管6通过圆弧形弯头连接至第一腔体1上，可进一步降低压力损失。

所述冷却模组3包括若干第二导热板和冷却管，多个第二导热板可按照横向排列，相邻第二导热板之间形成相互隔离的通气通道，方便高压空气流动；第二导热板可由高导热铝合金或不锈钢制成的层叠薄板(厚度1～3mm)，表面冲压波纹或翅片以增大冷却面积。所述冷却管在第二导热板间穿行，冷却管上设有冷却水进口31和冷却水出口32。冷却水进入冷却管内，与第二导热板进行热交换，从而降低第二导热板的热量，使得第二导热板可传递出更多空气的热量，降低空气温度。

实施例2

本实施例结构与实施例1类似，区别在于：包括第二腔体7，第二腔体7为圆柱形结构，换热模组2与冷却模组3均沿第二腔体7的轴向排布，压缩空气进入管5、压缩空气输出管6与第二腔体7的圆周面相连通。压缩空气从第二腔体7的圆周侧面进入，与面积增大的换热模组、冷却模组接触，进行热量交换。

实施例3

本实施例以含三级压缩的离心空压机为例，余热回收系统包括3个串联的压缩单元、换热管道和冷却管道；一级、二级、三级压缩单元之后都设置双芯组换热器。所述换热管道连接至用热系统，换热管道分为换热进水总管81和换热出水总管82，换热进水总管81连接各个双芯组换热器换热模组2的低温水进口21，换热出水总管82连接各个双芯组换热器换热模组2的高温水出口22，且高温水出口22处设有第一调节阀23。

所述冷却管道连接至冷却塔，冷却管道分为冷却进水总管91和冷却出水总管92，冷却进水总管91连接各个双芯组换热器冷却模组3的冷却水进口31，冷却出水总管92连接各个双芯组换热器冷却模组3的冷却水出口32，且冷却水出口32处设有第二调节阀33。

如图3所示，黑色粗线条代表压缩空气，蓝色线条代表冷却水，通常为32°进水，40°出水，通过冷却塔进行冷，另外黄色红色线条代表热水，通过调节阀控制水流量可以实现92℃的热水输出。

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，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双芯组换热器，其特征在于：包括腔体，腔体内并排设置有换热模组和冷却模组，且换热模组、冷却模组上下侧与腔体通过密封条相抵接；所述换热模组包括若干第一导热板和导热管，导热管在第一导热板间穿行；所述冷却模组包括若干第二导热板和冷却管，冷却管在第二导热板间穿行；所述腔体靠近换热模组一侧连接压缩空气进入管，靠近冷却模组一侧连接压缩空气输出管。

2.如权利要求1所述的一种双芯组换热器，其特征在于：所述导热管上设有低温水进口和高温水出口，冷却管上设有冷却水进口和冷却水出口。

3.如权利要求1所述的一种双芯组换热器，其特征在于：所述腔体呈长方体形结构，换热模组与冷却模组均沿腔体长度方向排布，且二者与腔体长边对应的侧壁保持平行。

4.如权利要求1所述的一种双芯组换热器，其特征在于：所述腔体为圆柱形结构，换热模组与冷却模组均沿腔体轴向排布，压缩空气进入管、压缩空气输出管与腔体的圆周面相连通。

5.如权利要求1所述的一种双芯组换热器，其特征在于：所述压缩空气进入管和压缩空气输出管均通过圆弧形弯头连接至腔体上。

6.一种包含权利要求1～5任一项所述双芯组换热器的离心空压机余热回收系统，包括多个串联的压缩单元、换热管道和冷却管道；其特征在于：每一级压缩单元之后都设置有双芯组换热器，换热管道连通各个双芯组换热器的换热模组，冷却管道连通各个双芯组换热器的冷却模组。

7.如权利要求6所述的离心空压机余热回收系统，其特征在于：所述换热管道分为换热进水总管和换热出水总管，换热进水总管连接各个双芯组换热器换热模组的低温水进口，换热出水总管连接各个双芯组换热器换热模组的高温水出口，且高温水出口处设有第一调节阀。

8.如权利要求6所述的离心空压机余热回收系统，其特征在于：所述冷却管道分为冷却进水总管和冷却出水总管，冷却进水总管连接各个双芯组换热器冷却模组的冷却水进口，冷却出水总管连接各个双芯组换热器冷却模组的冷却水出口，且冷却水出口处设有第二调节阀。