高效HEP烟气换热器的制作方法

本发明涉及一种烟气换热器,尤其涉及一种提高传热速率和易于去除粘附在蒸发管外表面灰尘的高效HEP烟气换热器。

背景技术：

传统的利用相变原理的换热器，其蒸发管束的传热系数是热交换器进行热交换的重要因素。尤其是在发生蒸发过程的管道中，当气相和液相物质同时存在，气相的传热系数是非常低的。因此，提高传热系数需要争取使蒸发管垂直，并形成循环流动。然而，由于可用的循环流动长度比蒸发管长度短，并且有时候安装位置决定蒸发管束只能安装于垂直烟道，因此蒸发管只能水平布置，这样使得传热系数仍保持在一个不高的水平。再者，如果使用含有粉尘的热源(如废气)进行加热，废气粉尘往往会粘附在蒸发管束的外表面，导致管外侧传热系数下降。因此，有必要清除这些粉尘，但粉尘去除对在管道外侧用于扩大传热面积的翅片来说是非常困难的。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种高效HEP烟气换热器。

本发明是通过以下技术方案来实现的：高效HEP烟气换热器，其安装于垂直烟道，包括吸热端、放热端、上升管和下降管；所述吸热端包括HEP管、第一蒸汽母管和第一冷凝液母管；所述放热端包括冷凝水管、第二蒸汽母管和第二冷凝液母管，所述第一蒸汽母管和第一冷凝液母管分别安装于垂直烟道的两侧，所述HEP管水平排列有若干排，HEP管一端安装于第一蒸汽母管上，另一端安装于第一冷凝液母管上；所述放热端位于所述吸热端的上方，所述第二蒸汽母管安装于放热端的上端，所述第二冷凝液母管安装于放热端的下端；所述冷凝水管垂直排列有若干列，冷凝水管的上端安装于第二蒸汽母管上，冷凝水管的下端安装于第二冷凝液母管上；所述第一蒸汽母管通过上升管与所述第二蒸汽母管相接，所述第二冷凝液母管通过下降管与所述第一冷凝液母管相接。

吸热端与放热端形成循环回路，循环回路中的工作介质通过在吸热端蒸发并从上升管进入放热端、在放热端冷凝并在下降管中自然向下流动进行循环。

位于第一蒸汽母管一侧的所述HEP管上安装有端板，位于第一冷凝液母管一侧的所述HEP管上安装有带溢流管的扼流板，扼流板两端分别固定在第一冷凝液母管的两侧壁，所述溢流管连通扼流板上下侧的第一冷凝液母管内部空间；位于与第一冷凝液母管相接处的HEP管的上方设有隔绝板。扼流板与溢流管可控制在HEP管内的工作介质液面高度，多余的液体状的工作介质从溢流管流向下侧，隔绝板可防止蒸汽从HEP管中回流。

所述HEP管包括外管和设置在外管内的内管，内管与外管之间设有间隙，所述内管顶部沿内管轴向方向切开有缝隙，所述间隙通过缝隙与内管的内部空间连通，所述内管两端的下部开设有开口。HEP管作为具有高传热系数的水平蒸发管，通过外部加热使其内部工作介质蒸发，蒸汽从内管的缝隙溢出，液体状的工作介质从两端开口溢出；内管与外观之间设有间隙，工作介质的表面张力使得内管内部与工作介质的接触面积增大，从而提高了传热系数，而且间隙越狭窄，传热系数越高。

所述内管设有若干段，相邻的内管之间形成径向间隔。径向间隔作为工作介质流经的开口通道。当HEP管较长时，蒸汽和工作介质会出现不足以导致管内积液，内管高出的缝隙和较低处的开口沿轴向形成的缝隙、开口，以及通过间隔插入多段内管，可使蒸汽与液体状的工作介质进行充分的换热。

位于上层的溢流管与位于下层的溢流管位置相对错开。上下层溢流管位置相对错开，可避免液体状的工作介质直接从溢流管与溢流管之间直接溢出，延缓了其反应时间。

所述HEP管采用椭圆形管，其垂直方向的管径大于水平方向的管径。椭圆形管可接近圆管换热效率低、容易积灰等问题。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置换热效率高、结构紧凑，体积小；可提高传热速率和易于去除粘附在吸热端的蒸汽母管外表面的灰尘；在吸热端与放热端存在蒸汽压力损失或者由于温度高冷凝液回流量很小时而导致设备中冷凝液压差很大的情况下，使得冷凝液更容易回流。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例吸热端的结构示意图；

图3为本发明实施例HEP管的局部示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明实施例HEP管的另一种局部示意图；

图6为图5的侧视图。

图中附图标记含义：A、吸热端；B、放热端；1、HEP管；2、第一蒸汽母管；3、第一冷凝液母管；4、冷凝水管；5、第二蒸汽母管；6、第二冷凝液母管；7、上升管；8、下降管；9、端板；10、扼流板；11、溢流管；12、隔绝板；13、工作介质；14、内管；15、间隙；16、缝隙；17、径向间隔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

本实施例中：HEP管1-horizontal evapotation pipe。

参阅图1至图6，为一种高效HEP烟气换热器，其安装于垂直烟道，包括吸热端A、放热端B、上升管7和下降管8；吸热端A包括HEP管1、第一蒸汽母管2和第一冷凝液母管3；放热端B包括冷凝水管4、第二蒸汽母管5和第二冷凝液母管6，第一蒸汽母管2和第一冷凝液母管3分别安装于垂直烟道的两侧，HEP管1水平排列有若干排，HEP管1一端安装于第一蒸汽母管2上，另一端安装于第一冷凝液母管3上；放热端B位于吸热端A的上方，第二蒸汽母管5安装于放热端B的上端，第二冷凝液母管6安装于放热端B的下端；冷凝水管4垂直排列有若干列，冷凝水管4的上端安装于第二蒸汽母管5上，冷凝水管4的下端安装于第二冷凝液母管6上；第一蒸汽母管2通过上升管7与第二蒸汽母管5相接，第二冷凝液母管6通过下降管8与第一冷凝液母管3相接。

吸热端A与放热端B形成循环回路，循环回路中的工作介质13通过在吸热端A蒸发并从上升管7进入放热端B、在放热端B冷凝并在下降管8中自然向下流动进行循环。HEP管1水平排列，安装于垂直烟道，其管的轴向与烟气呈垂直方式(烟气由下往上流动)，可进行充分的换热。本实施例中的整个第一蒸汽母管2内都存在工作介质13，即使工作介质13在第一蒸汽母管2内可能因蒸发条件而受到一定程度的影响，但是工作介质13在第一蒸汽母管2内能始终保持在湿态从而拥有较高的传热系数。

参阅图2，为吸热端AA的剖面图，位于第一蒸汽母管2一侧的HEP管1上安装有端板9，位于第一冷凝液母管3一侧的HEP管1上安装有带溢流管11的扼流板10，扼流板10两端分别固定在第一冷凝液母管3的两侧壁，溢流管11连通扼流板10上下侧的第一冷凝液母管3内部空间；位于与第一冷凝液母管3相接处的HEP管1的上方设有隔绝板12。扼流板10与溢流管11可控制在HEP管1内的工作介质13液面高度，多余的液体状的工作介质13从溢流管11流向下侧，隔绝板12可防止蒸汽从HEP管1中回流。

参阅图3及图4，HEP管1包括外管和设置在外管内的内管14，内管14与外管之间设有间隙15，内管14顶部沿内管14轴向方向切开有缝隙16，间隙15通过缝隙16与内管14的内部空间连通，内管14两端的下部开设有开口。HEP管1作为具有高传热系数的水平蒸发管，通过外部加热使其内部工作介质13蒸发，蒸汽从内管14的缝隙16溢出，液体状的工作介质13从两端开口溢出；内管14与外观之间设有间隙15，本实施例中，内管14采用直径比外管稍小的薄壁圆筒，所形成的间隙15极为狭窄，从缝隙16溢出的蒸汽进入间隙15内，由于工作介质13的表面张力使得内管14内部与工作介质13的接触面积增大，从而提高了传热系数，而且间隙15越狭窄，传热系数越高。本换热器填补了工作介质13相变形式的换热器不能安装于垂直烟道的空白。虽然以上案例介绍了蒸汽是从内管14(薄壁圆筒)上部沿轴向的缝隙16逸出来提供的，但是本发明并不局限于此布置。

位于上层的溢流管11与位于下层的溢流管11位置相对错开。上下层溢流管11位置相对错开，可避免液体状的工作介质13直接从溢流管11与溢流管11之间直接溢出，延缓了其反应时间。

HEP管1采用椭圆形管，其垂直方向的管径大于水平方向的管径。椭圆形管可接近圆管换热效率低、容易积灰等问题。

参阅图5及图6，内管14设有若干段，相邻的内管14之间形成径向间隔17。径向间隔17作为工作介质13流经的开口通道。当HEP管1较长时，蒸汽和工作介质13会出现不足以导致管内积液，内管14高出的缝隙16和较低处的开口沿轴向形成的缝隙16、开口，以及通过间隔插入多段内管14，可使蒸汽与液体状的工作介质13进行充分的换热。

本实施例可减少了烟气中的粉尘粘附于HEP管1外表面，即使有粉尘会附着在上面，也很容易被水或喷射式清洗系统冲洗掉。

本实施例的应用流程如下：

如图1至图6所示，该烟气换热器安装于垂直烟道，解决蒸发式烟气换热器只能安装于水平烟道的限制问题，解决了蒸发管只能垂直布置的限制问题，HEP管1突破了水平蒸发管的换热系数偏低的瓶颈，达到了普通水平蒸发管的2倍换热系数。

烟气通过垂直的烟道横掠过水平布置的HEP管1，经过吸热端A的吸热后，工作介质13产生的蒸汽从缝隙16(薄壁圆筒)逸出，进入间隙15(狭窄间隙15)，沿着轴线方向从另一端出来再进入第二蒸汽母管5，然后顺着上升管7集中进入放热端B放热后变成冷凝液，顺着下降管8重新回到吸热端A的第一冷凝液母管3，完成了一个循环。本发明的重点是换热管(HEP管1)水平布置，在第一冷凝液母管3里面采用了溢流管11，该结构使得冷凝液根据负荷的变化把冷凝液合理分配到每一排HEP管1，让HEP管1烟气换热器始终保持一个合理的充液量，冷凝液最终发挥它最大的作用，溢流管11相当于一个分配器。当冷凝液进入第一冷凝液母管3后，进入第一排HEP管1，多余的冷凝液自动通过溢流管11溢流到下一排HEP管1，如此类推，一层一层往下溢流。由于HEP管1是水平布置，因此蒸汽不能自动从第二蒸汽母管5那一边流出，因此要人为设计隔离板，让其强制从第一蒸汽母管2一边流出。为了提高水平布置换热管的换热系数，通过引入内管14(薄壁圆筒)，让介质产生蒸汽自动汽、液分离，成倍提高其换热系数，达到或超过垂直布置的蒸发管。HEP管1采用椭圆形管，解决了圆管换热效率低，容易积灰等问题。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。