具有冷却壁的板管式气液换热器的制作方法

文档序号:16562628发布日期:2019-01-08 22:24
具有冷却壁的板管式气液换热器的制作方法

本实用新型涉及换热设备领域,特别是涉及一种具有冷却壁的板管式气液换热器。



背景技术:

冷凝式锅炉能从锅炉排烟中吸收水蒸气中所含的水蒸气潜热,可将热效率提高到100%以上,排烟中的有害物浓度大大降低,可减轻对大气的污染,有利于环保。冷凝式锅炉通过气液换热器实现回收烟气中水蒸气冷凝放出的液化潜热的目的。

目前,现有技术中,常用的气液换热器采用管状换热元件,通过鳍片管、销钉管、翅片管等形式增加换热面积,但烟气中的灰尘极易附着在管状换热元件表面,降低换热效果,甚者堵塞烟气的流动通道,无法回收烟气热量,同时附着的灰尘难以清洗,增加换热器的运行及维护成本;另外,上述管状换热元件的材质通常为铜、铝、钢、铸铁,在高温烟气的工况下,烟气温度为1000℃或以上时,难以保证有足够的刚度及强度来满足换热需求。



技术实现要素:

鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种具有冷却壁的板管式气液换热器,用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种具有冷却壁的板管式气液换热器,包括:壳体和设置于所述壳体内部的换热芯体,所述壳体与所述换热芯体之间的间隙形成冷却通道;所述换热芯体包括密封体和设置于所述密封体内部的至少一个换热单元;当所述换热单元的数量大于等于两个时,所有的所述换热单元平行设置;每个所述换热单元包括多个平行设置的板管式换热件,每个板管式换热件包括:相对设置的第一换热板和第二换热板,所述第一换热板的两侧分别通过第一过渡部和第二过渡部与所述第二换热板的两侧连接,形成两端贯通且周向闭合的制冷介质流道;所述第一换热板和所述第二换热板上若干处的板壁均从所述制冷介质流道的内部向外部凸出,构成凸起部;所述密封体与所有的所述板管式换热件的两端连接,所述密封体上设有多个与所有的所述板管式换热件上的制冷介质流道连通的冷却孔,所有的所述板管式换热件之间为热气流通道,所述密封体将所述热气流通道与所述制冷介质流道分隔,所述制冷介质流道与所述冷却通道连通;所述密封体上设有将所述热气流通道与所述壳体的外部连通的进气通道和出气通道;所述壳体上设有将壳体的内部与外部连通的制冷介质进口、制冷介质出口和冷凝液出口。

优选地,当所述换热单元的数量大于等于两个时,所有的所述板管式换热件的两端分别为第一端和第二端;所有的所述换热单元中至少一个所述换热单元中的所有的板管式换热件的第一端为芯体介质入口,所述密封体上所有的与所述芯体介质入口对应的冷却孔上覆盖有介质进口导向罩,所述介质进口导向罩处于所述密封体的外部,所述介质进口导向罩与所述制冷介质进口连通;所有的所述板管式换热件的第二端所对应的所述密封体的所有的所述冷却孔上覆盖有一支撑折流罩,所述支撑折流罩处于所述密封体的外部。

优选地,当所述换热单元的数量大于等于三个时,所有的所述板管式换热件的两端分别为第一端和第二端;所有的所述换热单元中至少一个所述换热单元中的所有的板管式换热件的第一端为芯体介质入口,所述密封体上所有的与所述芯体介质入口对应的冷却孔上覆盖有介质进口导向罩,所述介质进口导向罩处于所述密封体的外部,所述介质进口导向罩与所述制冷介质进口连通;所有的所述换热单元中的板管式换热件的第一端所对应的所有冷却孔中未覆盖所述进口导向罩的冷却孔上覆盖有至少一个第一回转折流罩,所有的所述第一回转折流罩设置在所述密封体的外部,每个所述第一回转折流罩所覆盖的所有冷却孔对应至少两个所述换热单元中的所有的制冷介质流道;所有的所述板管式换热件的第二端所对应的所述密封体的所有冷却孔上覆盖有至少一个第二回转折流罩,所有的所述第二回转折流罩设置在所述密封体的外部,每个所述第二回转折流罩所覆盖的所有冷却孔对应至少两个所述换热单元中的所有的制冷介质流道;所有的所述第一回转折流罩和所有的所述第二回转折流罩将所有的所述换热单元串联为供制冷介质流过的制冷串联通道。

进一步地,作为芯体介质入口的所述换热单元的所有的制冷介质流道靠近所述外壳的设置所述出气通道的一侧。

进一步地,所述介质进口导向罩的内部设有导流板,所述导流板上均布有多个导流孔,作为芯体介质入口的所述换热单元的每个的制冷介质流道对应至少一个所述导流孔。

更进一步地,所述制冷介质进口和所述制冷介质出口均处于所述密封体的上方。

更进一步地,所述冷凝液出口处于所述密封体的下方。

优选地,当所述换热单元的数量大于等于两个时,所有的所述换热单元中的靠近所述密封体的设置所述进气通道的一侧的所述换热单元为抗膨胀芯体,所述抗膨胀芯体的第一换热板的宽度小于其它任意一个的所述换热单元的第一换热板的宽度;所述抗膨胀芯体的第二换热板的宽度小于其它任意一个的所述换热单元的第二换热板的宽度。

优选地,每个所述换热单元中,相邻的两个所述板管式换热件中,其中一个所述板管式换热件的第一换热板的凸起部与另一个所述板管式换热件的第二换热板的凸起部接触。

优选地,所述进气通道和所述出气通道同轴设置,所述进气通道与每个所述换热单元的板管式换热件的轴向垂直。

如上所述,本实用新型所述的具有冷却壁的板管式气液换热器,具有以下有益效果:

1)本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器使用时,高温气体通过进气通道进入密封体的内部,冷却介质通过制冷介质进口进入外壳的内部,冷却介质进入板管式换热件的制冷介质流道中,且制冷介质流道排出的冷却介质会进入冷却通道中;冷却通道中的冷却介质和板管式换热件的制冷介质流道中的冷却介质均能够冷却高温气体,使高温气体中的水蒸汽完全凝结为冷凝水,回收水蒸气中的液化潜热,高温气体中的氮氧化物、硫化物溶解于冷凝水中,冷凝水从冷凝液出口排出,降低高温气体排放对大气的污染,有利于环保;同时,冷却通道中的冷却介质能够冷却外壳,使得外壳的壁面温度降低,形成冷却壁,以使本实用新型的板管式气液换热器适用于在高温气体余热回收工况下运行,有效降低了外壳和换热芯体材质对耐温性的限制,极大地降低了板管式气液换热器的材料成本;

2)本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器使用时,板管式换热件上的凸起部,能够增强高温气体的湍流程度,降低传热边界层厚度,增加传热效果;同时能增加板管换热件壁面的自剪切能力,避免高温气体中灰尘沉积,延长设备的使用周期,降低维护成本;

3)本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器具有高效的传热效果和较高的耐温、耐压能力。

附图说明

图1显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的立体结构示意图。

图2显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的侧面结构示意图。

图3显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的内部结构示意图。

图4显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的板管式换热件的立体结构示意图。

图5显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的板管式换热件的侧面结构示意图。

图6显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器的密封体俯视结构示意图。

图7显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器中换热单元为一个时所对应的密封体的立体结构示意图。

图8显示为实施例2的具有冷却壁的板管式气液换热器的壳体的内部结构示意图。

附图标号说明

210 壳体

211 制冷介质进口

212 制冷介质出口

220 密封体

225 冷却孔

226 进气通道

227 出气通道

228 冷凝液出口

230 冷却通道

310 介质进口导向罩

320 支撑折流罩

330 第一回转折流罩

340 第二回转折流罩

400 导流板

100 换热单元

110 板管式换热件

111 第一换热板

112 第二换热板

113 第一过渡部

114 第二过渡部

115 制冷介质流道

116 凸起部

120 芯体介质入口

130 抗膨胀芯体

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1至图7所示,本实施例的具有冷却壁的板管式气液换热器,包括:壳体210和设置于壳体210内部的换热芯体,壳体210与换热芯体之间的间隙形成冷却通道230;

换热芯体包括密封体220和设置于密封体220内部的至少一个换热单元100;当换热单元100的数量大于等于两个时,所有的换热单元100平行设置;

每个换热单元100包括多个平行设置的板管式换热件110,每个板管式换热件110包括:相对设置的第一换热板111和第二换热板112,第一换热板111的两侧分别通过第一过渡部113和第二过渡部114与第二换热板112的两侧连接,形成两端贯通且周向闭合的制冷介质流道115;第一换热板111和第二换热板112上若干处的板壁均从制冷介质流道115的内部向外部凸出,构成凸起部116;

密封体220与所有的板管式换热件110的两端连接,密封体220上设有多个与所有的板管式换热件110上的制冷介质流道115连通的冷却孔225,所有的板管式换热件110之间为热气流通道,密封体220将热气流通道与制冷介质流道115分隔,制冷介质流道115与冷却通道230连通;

密封体220上设有将热气流通道与壳体210的外部连通的进气通道226和出气通道227;壳体210上设有将壳体210的内部与外部连通的制冷介质进口211、制冷介质出口212和冷凝液出口228。

本实施例中,换热单元100为两个,图7显示为实施例1的具有冷却壁的板管式气液换热器中换热单元100为一个时所对应的密封体的立体结构示意图。

如图1至图7所示,本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器使用时,高温气体通过进气通道226进入密封体220的内部,冷却介质通过制冷介质进口211进入壳体210的内部,冷却介质进入板管式换热件110的制冷介质流道115中,且制冷介质流道115排出的冷却介质会进入冷却通道230中;冷却通道230中的冷却介质和板管式换热件110的制冷介质流道115中的冷却介质均能够冷却高温气体,使高温气体中的水蒸汽完全凝结为冷凝水,回收水蒸气中的液化潜热,高温气体中的氮氧化物、硫化物溶解于冷凝水中,冷凝水从冷凝液出口228排出,降低高温气体排放对大气的污染,有利于环保;同时,壳体210与密封体220之间的间隙中的冷却介质能够冷却壳体210,使得壳体210的壁面温度降低,形成冷却壁,以使本实用新型的板管式气液换热器适用于在高温气体余热回收工况下运行,有效降低壳体210和换热芯体材质对耐温性的限制,极大地降低了板管式气液换热器的材料成本;由于进气通道226中通入高温气体,所以冷却壁的形成能够冷却进气通道226,特别有助于降低具有冷却壁的板管式气液换热器的制造成本。

本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器,可应用于冷凝式锅炉中烟气的余热回收,利用冷却水作为冷却介质,将烟气温度降低到55℃左右,最大限度地回收烟气中的热量,同时将烟气中的氮氧化物及硫化物溶解于冷凝水中排出,降低烟气中的有害物质对大气的污染。

本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器中的板管式换热件110的第一换热板111和第二换热板112上的若干个凸起部116的设置,使板管式换热件110具有较高的承压能力,同时依靠凸起部116增强板管式换热件110的冷却水侧和烟气侧的湍流强度,降低流动边界层及传热边界层厚度,提高板管式换热件110的传热效果,同时凸起部116的设置增强了板管换热件壁面的自剪切能力,避免烟气中灰尘的沉积,从而延长气液换热器的清洗周期,降低气液换热器的维护费用。

当换热单元100的数量大于等于两个时,所有的板管式换热件110的两端分别为第一端和第二端;所有的换热单元100中至少一个换热单元100中的所有的板管式换热件110的第一端为芯体介质入口120,密封体220上所有的与芯体介质入口120对应的冷却孔225上覆盖有介质进口导向罩310,介质进口导向罩310处于密封体220的外部,介质进口导向罩310与制冷介质进口211连通;所有的板管式换热件110的第二端所对应的密封体220的所有的冷却孔225上覆盖有一支撑折流罩320,支撑折流罩320处于密封体220的外部。

进入壳体210的冷却介质,通过介质进口导向罩310,进入作为芯体介质入口120的板管式换热件110中的所有的制冷介质流道115中,随后冷却介质经过支撑折流罩320后,从其余的板管式换热件110的制冷介质流道115中流出,并且充入冷却通道230中,冷却通道230中的冷却通道230中制冷介质会从制冷介质出口212排出。

冷却介质通入冷却通道230和板管式换热件110的制冷介质流道115中,板管式换热件110实际是浸没在冷却水中的,壳体210的壁面形成冷却壁;冷却通道230与制冷介质出口212连通,能够实现冷却水循环,在流动的循环冷却水作用下,可再次吸收换热芯体中的高温烟气通过板管换热件的热辐射热,降低板管换热件的壁面温度和壳体210的壁面温度,防止板管换热件和壳体210的壁面温度过高,降低了板管式气液换热器对材质的耐温要求,极大地节约了设备成本,适用于高温烟气余热回收工况,本实施例中的高温烟气指的是温度为1000℃以上的烟气。

冷却介质流过所有的板管式换热件110,流动方向形成U形,该结构能够延长冷却介质在板管式换热件110内的流动长度,完全吸收烟气中的显热和烟气中水蒸气的潜热。

作为芯体介质入口120的换热单元100的所有的制冷介质流道115靠近壳体210的设置出气通道227的一侧。该结构使得烟气的流动与冷却介质的流动,形成交叉流动的方式,能够最大限度的提高换热效果,提高板管式气液换热器的温差传热动力。

介质进口导向罩310的内部设有导流板400,导流板400上均布有多个导流孔,作为芯体介质入口120的换热单元100的每个的制冷介质流道115对应至少一个导流孔。导流孔的设置能够引导冷却介质进入所有的板管换热件的制冷介质流道115中。

制冷介质进口211和制冷介质出口212均处于密封体220的上方。该结构能够延长冷却介质在换热芯体内的流动长度,完全吸收烟气中的显热和烟气中水蒸气的潜热,同时能够保证壳体210与密封体220之间的间隙中充满冷却介质。

冷凝液出口228处于密封体220的下方。该结构便于溶解有氮氧化物、硫化物溶解于冷凝水的排出。

当所述换热单元100的数量大于等于两个时,所有的换热单元100中的靠近密封体220的设置进气通道226的一侧的换热单元100为抗膨胀芯体130,抗膨胀芯体130的第一换热板111的宽度小于其它任意一个的换热单元100的第一换热板111的宽度;抗膨胀芯体130的第二换热板112的宽度小于其它任意一个的换热单元100的第二换热板112的宽度。抗膨胀芯体130的设置,使得在高温烟气余热回收工况中各个板管式换热件110之间的热膨胀量得以平衡。

每个换热单元100中,相邻的两个板管式换热件110中,其中一个板管式换热件110的第一换热板111的凸起部116与另一个板管式换热件110的第二换热板112的凸起部116接触。该结构使得板管式换热件110能够增加板管换热件壁面的自剪切能力,避免高温气体中灰尘沉积,延长设备的使用周期,降低维护成本。

进气通道226和出气通道227同轴设置,进气通道226与每个换热单元100的板管式换热件110的轴向垂直。烟气与冷却介质垂直交叉流动的方式,能够进一步提高换热效果。

为保证板管式换热件110的整体性,防止焊缝对板管式换热件110强度的削弱作用,板管式换热件110以整体成型方式制造。

本实施例中的板管式换热件110,采用的是中国实用新型专利《板管式换热件110以及换热器》申请号为2017202378150,其中的板管式换热件110。

本实用新型的具有冷却壁的板管式气液换热器具有高效的传热效果和较高的耐温、耐压能力。

实施例2

如图4所示,本实施例与实施例1的区别在于,当换热单元100的数量大于等于三个时,所有的板管式换热件110的两端分别为第一端和第二端;所有的换热单元100中至少一个换热单元100中的所有的板管式换热件110的第一端为芯体介质入口120,密封体220上所有的与芯体介质入口120对应的冷却孔225上覆盖有介质进口导向罩310,介质进口导向罩310处于密封体220的外部,介质进口导向罩310与制冷介质进口211连通;所有的换热单元100中的板管式换热件110的第一端所对应的所有冷却孔225中未覆盖进口导向罩的冷却孔225上覆盖有至少一个第一回转折流罩330,所有的第一回转折流罩330设置在密封体220的外部,每个第一回转折流罩330所覆盖的所有冷却孔225对应至少两个换热单元100中的所有的制冷介质流道115;所有的板管式换热件110的第二端所对应的密封体220的所有冷却孔225上覆盖有至少一个第二回转折流罩340,所有的第二回转折流罩340设置在密封体220的外部,每个第二回转折流罩340所覆盖的所有冷却孔225对应至少两个换热单元100中的所有的制冷介质流道115;所有的第一回转折流罩330和所有的第二回转折流罩340将所有的换热单元100串联为供制冷介质流过的制冷串联通道。

进入壳体210的冷却介质,通过介质进口导向罩310,进入作为芯体介质入口120的换热芯体中的所有的制冷介质流道115中,随后冷却介质经过第二回转折流罩340后,流经板管式换热件110中的制冷介质流道115进入第一回转折流罩330,冷却介质的流向沿着制冷串联通道,本实施例中,冷却介质最后从未覆盖第一回转折流罩330和芯体介质入口120的换热单元100的所有的制冷介质流道115中排出,排出后的冷却介质充入冷却通道230中,冷却通道230中的制冷介质会从制冷介质出口212排出。

本实施例中,冷却介质的流动方向为Z形,该结构能够延长冷却介质在换热芯体内的流动长度,完全吸收烟气中的显热和烟气中水蒸气的潜热。

综上,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1