专利名称：一种可调负荷热媒体自循环换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能源工程技术领域冷热能量交换装置，具体涉及一种热媒体自循环换热器。该换热装置主要适用于石 油化工、煤炭化工、电力、钢铁等行业工业炉烟气的余热回收设备上，增加换热器热负荷调节范围，提高节能效果。也可用于其它行业传热装置中。
背景技术：
传统工业炉烟气余热回收设备常采用翅片管、光管、热管和“板翅式”换热元件组成的直接式换热器。近年来，为解决翅片管积灰、热管失效和“板翅式”冷热介质窜流等问题发明了分离式热管、水热媒换热器等结构的间接式换热器。如公开号为CN101586926A和CN101644477A的中国专利申请，其中CN101586926A公开了一种分离式热管系统，应用于通讯机房中，包括蒸发器、气体总管、冷凝器、液体总管、风机，蒸发器设置在冷凝器下方，蒸发器内充注循环工质，通过气体总管连接蒸发器和冷凝器上端，通过液体总管连接冷凝器底端和蒸发器，并构成密闭管路；风机启动，驱动通讯机房内热空气流过蒸发器使蒸发器内循环工质受热蒸发为气体，经气体总管流动到冷凝器，冷凝器内气体在通讯机房外冷空气流过冷凝器时冷凝成为液体，通过液体总管流回到蒸发器。CN101644477A公开了种分离组合式空气热回收器，包括热侧换热器、冷侧换热器、热侧风机和冷侧风机；所述换热器包括一排以上换热管，每排换热管包括十根以上的换热管；每排换热管上的每根换热管的上外伸端分别通过连接管连通着气体集汇管，四根气体集汇管的一端为进或出气端；每排换热管上的每根换热管下外伸端分别通过连接管连通着液体集汇管，四根液体集汇管一端为出或进液端。这种通过中间热媒传热的间接式换热器可以有效克服直接式换热器出现的缺点，可以更加方便的安排冷凝段与蒸发段之间的相对位置，使用上更加灵活实用。但是在设备运行过程中常常要求不断改变换热负荷，调节“蒸发-冷凝”换热量，以满足工艺设备运行要求。为达到换热负荷调节需求出现了水热媒烟气换热器和分离式热管换热器。“水热媒换热器”是通过调节中间水热媒循环量来调节换热量，如中国专利ZL200920089787，但是这种换热器结构庞大，需要使用热水泵使水热媒循环起来，额外增加了电能消耗和运行费用；而且其换热负荷调节比并不大。分离式热管换热器是将热管分成蒸发段和冷凝段，并将各段的换热管连接汇聚后组成“蒸发器和冷凝器”，再通过热媒蒸汽上升管和热媒冷凝液体下降管将“蒸发器”和“冷凝器”连通，实现热管换热器的分离。如ZL200920110513、ZL201020569706 和 ZL201020595158, ZL200920110513 公开了一种紧凑式分离型热管换热器，属于散热冷却设备技术领域。包括蒸发器和冷凝器。蒸发器处于下部，所述的冷凝器处于上部。蒸发器和冷凝器各由多根扁管、多个翅片、上联箱和下联箱组成，多个扁管的上、下两端分别与上联箱和下联箱连通，多个翅片固定在扁管上，形成板翅型结构，蒸发器的上联箱与冷凝器的上联箱通过蒸汽上升管相互连通，蒸发器的下联箱与冷凝器的下联箱通过液体回流管相互连通。ZL201020569706公开了一种分离式热管换热器，包括蒸发段、气导管、凝结段组件和液导管，蒸发段与凝结段组件两端分别由气导管和液导管连接形成密闭循环连通系统，蒸发段为单管热管或多管热管，蒸发段为可旋转结构。ZL201020595158公开了一种分离式热管换热器,其包括第一上集箱、第一下集箱、第二上集箱以及第二下集箱，该分离式热管换热器还包括一上升管，该上升管连通所有所述第一上集箱和第二上集箱；一下降管，该下降管的一端连通所有所述第二下集箱；以及一设于该下降管另一端并分别与所述第一下集箱连通的缓冲单元。但这种换热器若其中一根换热管发生泄露故障就会使整个换热器失效，而且不能实现换热负荷的调节。
实用新型内容本实用新型是针对上述水热媒烟气换热器和分离式热管换热器存在换热负荷不易调节等问题，而提供一种“分级可调式”热媒体自循环换热器。本实用新型提供一种可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于包括蒸发换热·器组合体和冷凝换热器组合体，冷凝换热器组合体在蒸发换热器组合体的上方，冷凝换热器组合体由至少两组冷凝换热器组成，蒸发换热器组合体由至少两组蒸发换热器组成，冷凝换热器组合体中的冷凝换热器组数与蒸发换热器组合体中的蒸发换热器组数相同，且上、下相对应，每组冷凝换热器与对应的下方蒸发换热器之间依次通过导流锥管、连通内肋管和调节阀进行连通，并构成一组换热单元。本实用新型进一步特征在于所述冷凝换热器由上部放空阀、第I上集汇管、冷凝管和第I下集汇管组成。本实用新型进一步特征在于所述蒸发换热器由下注入/排放阀、第II下集汇管、蒸发管和第II上集汇管组成。本实用新型进一步特征在于所述冷凝换热器由上部放空阀、第I上集汇管、冷凝管和第I下集汇管组成，蒸发换热器由下注入/排放阀、第II下集汇管、蒸发管和第II上集汇管组成，冷凝换热器的第I下集汇管依次通过导流锥管、连通内肋管和调节阀与对应下方的第II上集汇管连通。本实用新型进一步特征在于所述冷凝换热器的组数一般为2 10组，优选3 8组。蒸发换热器的组数一般为2 10组，优选3 8组。本实用新型进一步特征在于所述每组冷凝换热器通常由4 10排冷凝管组成，每组蒸发换热器通常由4 10排蒸发管组成。本实用新型进一步特征在于所述冷凝管为内肋管结构。本发明与现有技术相比，其优点是I、通过一根“内肋管”和导流椎管将每组的冷凝换热器下集汇管和蒸发换热器的上集汇管连通，使热媒蒸汽“上升管道”和热媒冷凝液“下降管道”合二为一。简化了热媒体自循环换热器结构，可灵活适用于多种烟气换热装置上，更利于换热器的安装布局并节省设备投资。2、冷凝管采用“内肋管”结构(其内肋管的结构通常采用的结构是有若干个径向分布的半径dQ为2 3毫米的导流槽；导流槽的个数为20 30个；根据换热负荷大小内肋管的直径Dtl为80 100毫米)。可有效增大换热面积，有利于气液分离和分流、减少雾-膜夹带，提高换热效率。[0016]3、每组换热器连通管上安装调节阀。通过阀的开度调节可以改变此组换热组件的换热量。达到本组内换热量调节的目的。4、通过打开上部排气阀放空或打开排放阀排出热媒可以将本组换热组件切除。从而达到整个换热器换热量的大范围阶梯性调整的目的。下面结合热媒体自循环换热器的附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细说明，但并不限制本实用新型的内容。
图I是本实用新型一种可调负荷热媒体自循环换热器组成框图。图2是本实用新型中一组换热单元结构图。图中所示附图标记为I-蒸发换热器组合体，2-冷凝换热器组合体，3-冷凝换热器，4-蒸发换热器，5-导流锥管，6-连通内肋管，7-调节阀，8-上部放空阀，9-第I上集汇管，10-冷凝管，11-第I下集汇管，12-下注入/排放阀，13-第II下集汇管，14-蒸发管，15-第II上集汇管，16-热介质入口，17-热介质出口，18-冷介质入口，19-冷介质出口。如图I和图2所示。包括蒸发换热器组合体I和冷凝换热器组合体2，冷凝换热器组合体2在蒸发换热器组合体I的上方，冷凝换热器组合体2由至少两组冷凝换热器3 (通常为2 10组，优选3 8组)组成，蒸发换热器组合体I由至少两组蒸发换热器4 (通常为2 10组，优选3 8组)组成，冷凝换热器组合体2中冷凝换热器3的组数与蒸发换热器组合体I中蒸发换热器4的组数相同，且上、下相对应，每组冷凝换热器3与对应的下方蒸发换热器4之间依次通过导流锥管5、连通内肋管6和调节阀7进行连通，并构成一组换热单元。所述冷凝换热器3由上部放空阀8、第I上集汇管9、冷凝管10和第I下集汇管11组成。所述蒸发换热器4由下注入/排放阀12、第II下集汇管13、蒸发管14和第II上集汇管15组成。所述冷凝换热器3的第I下集汇管11依次通过导流锥管5、连通内肋管6和调节阀7与对应下方的第II上集汇管15连通。所述每组冷凝换热器3通常由4 7排冷凝管10组成，每组蒸发换热器4通常由4 7排蒸发管14组成。所述冷凝管10为内肋管结构。该实用新型所述的换热过程如下热介质(如烟气)通过热介质入口(即蒸发换热器组合体入口)16进入蒸发换热器壳程与蒸发管14中的热媒进行换热，使列管中的热媒变成气体蒸发，换热后的热介质由热介质出口 17出来。热媒蒸汽经第II上集汇管15积聚，经调节阀7沿连通内肋管6和导流锥管5的中部上升，再经第I下集汇管11分配给上部冷凝管10及其第I上集汇管9，通过上部放空阀8排出冷凝管10内的“不凝气”，保持冷凝管10内一定的真空度，以利于冷凝管10内热媒汽化；上升的热媒蒸汽在冷凝管10内与管外被加热的冷介质(如空气)换热，冷介质(如空气)由冷介质入口 18进入，上升的热媒蒸汽将热量(汽化潜热)传给管外冷介质(如空气)，使其加热并从冷介质出口 19出来。热媒蒸汽在冷凝管10内凝结成水滴后自上而下沿“内肋管”的边壁流下、经导流锥管5、连通内肋管6、调节阀7流向下部蒸发管14内，完成依次自循环换热过程。该发明所述换热器的两种调节功能的实现通过每组换热器连通管上安装的调节阀7的开度调节可以改变此组换热组件的换热量；达到本组内换热量调节的目的。通过打开上部放空阀8放空或打开下注入/排放阀12排出热媒可以将本组换热组件切除。从而达到整个换热器换热量的大范围阶梯性调整的目的。·
权利要求1.一种可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于包括蒸发换热器组合体和冷凝换热器组合体，冷凝换热器组合体在蒸发换热器组合体的上方，冷凝换热器组合体由至少两组冷凝换热器组成，蒸发换热器组合体由至少两组蒸发换热器组成，冷凝换热器组合体中的冷凝换热器组数与蒸发换热器组合体中的蒸发换热器组数相同，且上、下相对应，每组冷凝换热器与对应的下方蒸发换热器之间依次通过导流锥管、连通内助管和调节阀进行连通，并构成ー组换热单元。
2.根据权利要求1所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器由上部放空阀、第I上集汇管、冷凝管和第I下集汇管组成。
3.根据权利要求1所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述蒸发换热器由下注入/排放阀、第II下集汇管、蒸发管和第II上集汇管组成。
4.根据权利要求1所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器由上部放空阀、第I上集汇管、冷凝管和第I下集汇管组成，蒸发换热器由下注入/排放阀、第II下集汇管、蒸发管和第II上集汇管组成，冷凝换热器的第I下集汇管依次通过导流锥管、连通内助管和调节阀与对应下方的第II上集汇管连通。
5.根据权利要求1或2或3所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器的组数为2 10组，蒸发换热器的组数为2 10组。
6.根据权利要求5所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器的组数为3 8组，蒸发换热器的组数为3 8组。
7.根据权利要求1或2或3所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述每组冷凝换热器由4 10排冷凝管组成，每组蒸发换热器通常由4 10排蒸发管组成。
8.根据权利要求1所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器和蒸发换热器的组数均为2 10组，每组冷凝换热器由4 10排冷凝管组成，每组蒸发换热器通常由4 10排蒸发管组成。
9.根据权利要求1所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝换热器和蒸发换热器的组数均为3 8组，每组冷凝换热器由4 10排冷凝管组成，每组蒸发换热器通常由4 10排蒸发管组成。
10.根据权利要求1或2或3所述的可调负荷热媒体自循环换热器，其特征在于所述冷凝管为内助管结构。
专利摘要本实用新型公开了一种可调负荷热媒体自循环换热器，以解决现有的水热媒烟气换热器和分离式热管换热器存在换热负荷不易调节等问题。包括蒸发换热器组合体和冷凝换热器组合体，冷凝换热器组合体在蒸发换热器组合体的上方，冷凝换热器组合体和蒸发换热器组合体均由至少两组换热器组成，冷凝换热器组合体中的冷凝换热器组数与蒸发换热器组合体中的蒸发换热器组数相同，且上、下相对应，每组冷凝换热器与对应的下方蒸发换热器之间依次通过导流锥管、连通内肋管和调节阀进行连通，并构成一组换热单元。该实用新型可用于石油化工、煤炭化工、电力和钢铁等行业工业炉烟气的余热回收。
文档编号F28D15/02GK202757502SQ20122034239
公开日2013年2月27日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者高跃成, 孙志钦, 孟庆凯, 高晓红, 黄进焕 申请人:中国石油化工集团公司, 中石化洛阳工程有限公司