一种压缩空气余热回收专用设备的制作方法

本发明涉及的是热能回收专用设备的研发与生产的技术领域，更具体地说是一种压缩空气余热回收专用设备。

背景技术：

现发酵工艺操作过程中，在给压缩空气降温一般是采用空冷器用过冷却介质降温来满足工艺所需，其降温过程只是投入大量运行成本来满足工艺降温的要求，而空气压缩过程中产生的压缩热却未得到回收利用。本技术方案的目标是：将压缩空气余热能回收利用，并将回收的热能用于预热锅炉补水。其实现方式是在现压缩空气出口加设专门设计的空气热能接收器，该空气热能接收器将吸收的压缩空气热能释放给锅炉补水，将锅炉补水的温度提升至90℃，同时将压缩空气出口温度降至40℃以下送入发酵工艺应用，实现废余热回收利用、节能减排的目的。

技术实现要素：

本发明公开的是一种压缩空气余热回收专用设备，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种压缩空气余热回收专用设备，包括壳程壳体，该壳程壳体的左、右两侧分别适配地装设有壳程进口和壳程出口，所述壳程壳体内配合装设有管束体、分水箱和回水箱，该管束体包括光管、串片、上侧板、下侧板、管板以及拉杆，所述分水箱、回水箱分别通过螺栓与管板固定连接设置，所述串片与光管通过机械胀接方式相贴合连接，所述光管与管板相固定连接，所述上、下侧板分别通过螺栓与管板相固定连接，所述拉杆固定装设在该上、下侧板之间；所述壳程进口处的管束体上装设有入口侧挡风板，所述壳程出口处的管束体上装设有丝网除沫器以及与该丝网除沫器相配合固定连接的防护板，所述管束体的上、下侧板以及入口侧挡风板将所述管束体与壳程壳体的空间相隔离设置。

更进一步，所述串片通过冲孔装置冲设出与该光管相适应的孔体。

更进一步，所述光管与管板的连接方式为强度胀接、强度胀接或者焊接中的任意一种。

更进一步，所述回水箱、分水箱以及壳程壳体上均设有排气孔和排污孔。

更进一步，所述光管、入口侧挡风板以及防护板采用的材质均为不锈钢金属材质。

更进一步，所述回水箱与分水箱内分别配合装设有若干个分程隔板。

更进一步，所述串片呈连续来回弯折结构，且其弯折角度为120°c。

更进一步，所述管束体的上、下侧板边缘处分别倾斜装设有一挡风板。

更进一步，所述挡风板与水平面之间的夹角呈45°c。

更进一步，所述分水箱上还相对称地装设有管程进口和管程出口。

本发明设备的传热机理：

本设备中的串片具有扩展的二次传热表面，所以传热过程不仅是在一次传热表面（换热管）上进行，而且同时也在二次传热表面上进行，高温侧介质的热量除了有一次表面导入低温侧介质外，还沿串片表面方向传递部分热量，即沿串片方向，由换热管导入热量，再将这些热量对流传递给低温侧介质。

由于串片的表面宽度大大超过了串片厚度，因此，沿串片宽度方向的导热过程类似于均质细长导杆的导热。此时，串片的热阻就不能被忽略，串片表面的温度最高等于换热管温度，随着串片和介质的对流放热，温度不断降低，直至在串片中部区域介质温度。

本设备使用过程中介质的流程路径：

管、壳程的接管口与现场的相应设备为法兰、密封垫、紧固件连接。

壳程的介质由壳程进口进入壳体，穿过不锈钢的入口侧挡风板，由管束的一侧面进入管子间隙及串片的间隙，然后由管束的另一个侧面经由丝网除沫器及防护板，最终由壳程出口排出。

管程介质如冷却水由分水箱管程进口进入分水箱，流径与管分水箱相连的换热管中，再流入回水箱中，因分水箱、回水箱有相应的分程隔板与密封垫与管板相连接，使得管程介质在管程有几个来回运行的流程，经过这几个流程的运行，介质最终从分水箱上的管程出口排出。

分水管箱、回水管箱上均有排气口、排污口可在需要的时候打开排出管程上部气体、排出管程下部的污水。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、传热效率高：由于串片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数；同时由于换热管与串片拉胀连接、串片很薄，具有高导热性，所以可以达到很高的换热效率。

2、结构紧凑：由于串片具有扩展的二次表面，使得它的比表面积可达到1000㎡/m3，换热器为管板与壳体焊接式的连接，结构紧凑、体积小、密封效果好、使用寿命长。

3、轻巧：因为结构紧凑，串片可以是很薄的铝、铜、不锈钢材料等。

4、适应性强：本设备可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热，通过流道的布置和组合能够适应：逆流、错流、多股流、多程流等不同的换热工况，通过单元间串联、并联、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。

5、冷却水耗量大大的降低，减少了空冷器对冷却水流量和压力供给的需要，提高了送出压缩空气的质量，降低了压缩空气中水分等的含量。

6、设备是余热回收利用、节能减排产品，充分地将用户“发酵工艺用压缩空气”中的热能经由此设备转换为预热锅炉补水的热量，提高锅炉补水的温度，同时将压缩空气出口温度降低到40℃以下送入发酵工艺应用，实现废余热回收利用、节能减排的目的，每年可以为企业减少一定的能耗消耗，减少煤碳的燃烧产生废气，从而也为环境保护起到一定的作用。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是图1的右视结构示意图。

图3是图1的俯视结构示意图。

图4是本发明管束体的主视结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是图4的右视结构示意图。

图7是图6中i部分的局部放大结构示意图。

图8是图6是ii部分的局部放大结构示意图。

图9是串片的截面结构示意图。

图10是本发明回水箱的主视结构示意图。

图11是图10的右视结构示意图。

图12是本发明分水箱的主视结构示意图。

图13是图12的右视结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式。

如图1至图13所示，一种压缩空气余热回收专用设备，包括壳程壳体1，该壳程壳体1的左、右两侧分别适配地装设有壳程进口11和壳程出口12，所述壳程壳体1内配合装设有管束体2、分水箱3和回水箱4，该管束体2包括光管21、串片22、上侧板23、下侧板24、管板25以及拉杆26，所述分水箱3、回水箱4分别通过螺栓与管板25固定连接设置，所述串片22与光管21通过机械胀接方式相贴合连接，所述光管21与管板25相固定连接，所述上、下侧板（23、24）分别通过螺栓与管板25相固定连接，所述拉杆26固定装设在该上、下侧板（23、24）之间；所述壳程进口11处的管束体上装设有入口侧挡风板27，所述壳程出口12处的管束体上装设有丝网除沫器28以及与该丝网除沫器28相配合固定连接的防护板29，所述管束体的上、下侧板（23、24）以及入口侧挡风板27将所述管束体与壳程壳体1的空间相隔离设置。

更进一步，所述串片22通过冲孔装置冲设出与该光管21相适应的孔体。

更进一步，所述光管21与管板25的连接方式为强度胀接、强度胀接或者焊接中的任意一种。

更进一步，所述回水箱4、分水箱3以及壳程壳体1上均设有排气孔5和排污孔6。

更进一步，所述光管21、入口侧挡风板27以及防护板29采用的材质均为不锈钢金属材质。

更进一步，所述回水箱4与分水箱3内分别配合装设有若干个分程隔板7。

更进一步，所述串片22呈连续来回弯折结构，且其弯折角度为120°c。

更进一步，所述管束体的上、下侧板（23、24）边缘处分别倾斜装设有一挡风板8。

更进一步，所述挡风板8与水平面之间的夹角呈45°c。

更进一步，所述分水箱3上还相对称地装设有管程进口9和管程出口10。

本发明设备的传热机理：

本设备中的串片具有扩展的二次传热表面，所以传热过程不仅是在一次传热表面（换热管）上进行，而且同时也在二次传热表面上进行，高温侧介质的热量除了有一次表面导入低温侧介质外，还沿串片表面方向传递部分热量，即沿串片方向，由换热管导入热量，再将这些热量对流传递给低温侧介质。

由于串片的表面宽度大大超过了串片厚度，因此，沿串片宽度方向的导热过程类似于均质细长导杆的导热。此时，串片的热阻就不能被忽略，串片表面的温度最高等于换热管温度，随着串片和介质的对流放热，温度不断降低，直至在串片中部区域介质温度。

本设备使用过程中介质的流径路径：

管、壳程的接管口与现场的相应设备为法兰、密封垫、紧固件连接。

壳程的介质由壳程进口进入壳体，穿过不锈钢的入口侧挡风板，由管束的一侧面进入管子间隙及串片的间隙，然后由管束的另一个侧面经由丝网除沫器及防护板，最终由壳程出口排出。

管程介质如冷却水由分水箱管程进口进入分水箱，流径与管分水箱相连的换热管中，再流入回水箱中，因分水箱、回水箱有相应的分程隔板与密封垫与管板相连接，使得管程介质在管程有几个来回运行的流程，经过这几个流程的运行，介质最终从分水箱上的管程出口排出。

分水管箱、回水管箱上均有排气口、排污口可在需要的时候打开排出管程上部气体、排出管程下部的污水。

本发明的具体实验数据：

1、基础余热设备参数：

空压机数量2台

压缩空气流量1000m³/min

空气入口压力常压

空气出口压力0.3mpa

压缩空气出口温度夏季230~240℃，冬季170~180℃

（全年平均温度按205℃）

工艺用压缩空气所需温度40℃以下

全年运行时间8750小时

煤炭价格160元/t（热值4200kcal/kg）

电费0.5元/kw·h

2、本设备的设计参数

3、热能效益计算

此效益按全年压缩空气均温205℃时所回收热量折合节约煤炭价值计算，由以上计算可知，单台温度为205℃的1000m³/min压缩空气可回收热量为2771kw/h。折合节约煤量：2771×1000÷1.163÷4200÷1000=0.567t/h。

年运行为8750小时，则年可折合节约煤量：8750×0.567=4961.25吨。

折合节约煤炭价值：4961.25×160元/吨÷10000=79.38万元/年。

两台同时技改则可折合节约煤炭价值：79.38×2=158.76万元/年。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、传热效率高：由于串片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数；同时由于换热管与串片拉胀连接、串片很薄，具有高导热性，所以可以达到很高的换热效率。

2、结构紧凑：由于串片具有扩展的二次表面，使得它的比表面积可达到1000㎡/m3，换热器为管板与壳体焊接式的连接，结构紧凑、体积小、密封效果好、使用寿命长。

3、轻巧：因为结构紧凑，串片可以是很薄的铝、铜、不锈钢材料等。

4、适应性强：本设备可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热，通过流道的布置和组合能够适应：逆流、错流、多股流、多程流等不同的换热工况，通过单元间串联、并联、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。

5、冷却水耗量大大的降低，减少了空冷器对冷却水流量和压力供给的需要，提高了送出压缩空气的质量，降低了压缩空气中水分等的含量。

6、设备是余热回收利用、节能减排产品，充分地将用户“发酵工艺用压缩空气”中的热能经由此设备转换为预热锅炉补水的热量，提高锅炉补水的温度，同时将压缩空气出口温度降低到40℃以下送入发酵工艺应用，实现废余热回收利用、节能减排的目的，每年可以为企业减少一定的能耗消耗，减少煤碳的燃烧产生废气，从而也为环境保护起到一定的作用。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明保护范围的行为。