一种多介质流的压缩空气余热专用回收设备的制作方法

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：
，更具体地说是一种多介质流的压缩空气余热专用回收设备。
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：利用不同冷却介质同时对压缩空气进行降温及余热能回收利用，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，利用不同冷却介质流对压缩空气进行降温处理，同时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多介质流的压缩空气余热专用回收设备，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：一种多介质流的压缩空气余热专用回收设备，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，该壳程壳体上装设有复数个管束体安装位，该管束体安装位上配合可拆卸地装设有管束体，所述管束体组成若干组不同介质流的冷却管束组，每组冷却管束组包括两个相邻的管束体，该管束体包括光管、串片、左侧板、右侧板以及管板，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，所述左、右侧板分别通过螺栓与管板相固定连接，所述管束体的上、下部分别装设有分水管箱和回水管箱，该分水管箱上装设有管程进口和管程出口。更进一步，所述冷却管束组有两组，分别为第一冷却介质流管束组和第二冷却介质流管束组，第一冷却介质流管束组上的两管束体通过一连接双通管体相连通，第二冷却介质流管束组上的两管束体通过两个连接单通管体相连通。更进一步，所述连接双通管的两端分别与分水管箱的管程出口及另一分水管箱的管程进口相连通；其中一个所述连接单管体分别与第一冷却管束组的两个分水管箱的管程进口相连接，且该连接单管体的输入口为冷却介质的输入端，另一个所述连接单管体分别与第二冷却管束组的两个分水管箱的管程出口相连接，且该连接单管体的输出口为冷却介质的输出端。更进一步，所述管束体安装位包括上部安装件和下部安装座，该上部安装件装设在所述壳程壳体的上部，该下部安装座装设在所述壳程壳体的内侧底部，该下部安装座的底部设有管程排污管体。更进一步，所述回水箱的底部设有排污口，该排污口与所述管程排污管体相连接。更进一步，所述管束体的还包括横、纵交叉设置的支撑板。更进一步，所述壳程壳体内还装设有壳程挡板。更进一步，所述壳程壳体内的壳程与管束体之间还装设有缝隙挡板。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，所述壳程壳体呈卧式罐体结构设置。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：壳程的介质由壳程进口进入壳体，穿过管束体的一侧面进入光管间隙及串片的间隙，然后由管束体的另一个侧面出来，以这样的方式，进入第二个管束、第三个管束、第四个管束，最终由壳程出口排出。管程的介质流有两种，分别为除盐水和冷却水，其中，除盐水介质流由分水箱进口进入分水箱，流经与分水箱相连的换热管中，流入回水箱中，再流经与回水箱相连的换热管中，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，使得管程介质流在管程里有几个来回运行的流程，经过这几个流程的运行，介质流最终流回分水箱，由管程出口流出；冷却水介质流循环水由冷却介质的输入端流入与其相连接的分水箱中，再流入与分水箱相连的换热管中，进入相应的回水箱，再流入与回水箱相连接的换热管中，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，介质最终流回分水箱，由冷却介质的输出端流出。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、适用性强，可以实现多种介质流同时冷却降温，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。2、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。3、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。4、轻巧：因为结构紧凑，串片可以是很薄的铝、铜、不锈钢材料等。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。7、管束是独立的可拆式的，当一个或多个管束性能不能满足要求且无维修价值时，可以单独制造管束进行更换。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是本发明壳程壳体的结构示意图。图5是图4的俯视结构示意图。图6是图5中i部分的局部放大结构示意图。图7是图5中ii部分的局部放大结构示意图。图8是本发明管束体的结构示意图。图9是图8的右视结构示意图。图10是串片的截面结构示意图。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10所示，一种多介质流的压缩空气余热专用回收设备，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，该壳程壳体1上装设有复数个管束体安装位2，该管束体安装位2上配合可拆卸地装设有管束体3，所述管束体3组成两组不同介质流的冷却管束组6，每组冷却管束组包括两个相邻的管束体3，该管束体3包括光管31、串片32、左侧板33、右侧板34以及管板35，所述串片32与光管31通过机械胀接方式相贴合连接，所述光管31与管板35相固定连接，所述左、右侧板（33、34）分别通过螺栓与管板35相固定连接，所述管束体3的上、下部分别装设有分水管箱4和回水管箱5，该分水管箱4上装设有管程进口41和管程出口42。更进一步，所述冷却管束组6有两组，分别为第一冷却介质流管束组61和第二冷却介质流管束组62，第一冷却介质流管束组61上的两管束体3通过一连接双通管体611相连通，第二冷却介质流管束组62上的两管束体3通过两个连接单通管体621相连通。更进一步，所述连接双通管611的两端分别与分水管箱4的管程出口42及另一分水管箱4的管程进口41相连通；其中一个所述连接单管体621分别与第一冷却管束组61的两个分水管箱4的管程进口41相连接，且该连接单管体621的输入口为冷却介质的输入端，另一个所述连接单管体621分别与第二冷却管束组62的两个分水管箱4的管程出口42相连接，且该连接单管体621的输出口为冷却介质的输出端。更进一步，所述管束体安装位2包括上部安装件21和下部安装座22，该上部安装件21装设在所述壳程壳体1的上部，该下部安装座22装设在所述壳程壳体1的内侧底部，该下部安装座22的底部设有管程排污管体7。更进一步，所述回水箱5的底部设有排污口8，该排污口8与所述管程排污管体7相连接。更进一步，所述管束体3的还包括横、纵交叉设置的支撑板36。更进一步，所述壳程壳体1内还装设有壳程挡板9。更进一步，所述壳程壳体1内的壳程与管束体3之间还装设有缝隙挡板10。更进一步，所述串片32呈连续来回弯折结构，且其弯折角度为120°c。更进一步，所述壳程壳体1呈卧式罐体结构设置。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：壳程的介质由壳程进口进入壳体，穿过管束体的一侧面进入光管间隙及串片的间隙，然后由管束体的另一个侧面出来，以这样的方式，进入第二个管束、第三个管束、第四个管束，最终由壳程出口排出。管程的介质流有两种，分别为除盐水和冷却水，其中，除盐水介质流由分水箱进口进入分水箱，流经与分水箱相连的换热管中，流入回水箱中，再流经与回水箱相连的换热管中，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，使得管程介质流在管程里有几个来回运行的流程，经过这几个流程的运行，介质流最终流回分水箱，由管程出口流出；冷却水介质流循环水由冷却介质的输入端流入与其相连接的分水箱中，再流入与分水箱相连的换热管中，进入相应的回水箱，再流入与回水箱相连接的换热管中，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，介质最终流回分水箱，由冷却介质的输出端流出。本发明的具体实验数据：1、基础余热设备参数：空压机数量3台压缩空气单台流量2256nm³/min空气进压缩机的压力常压空气出压缩机的压力0.3mpag压缩空气出口温度夏季最高202℃工艺用压缩空气所需温度不超过50℃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·h2、本设备的设计参数（单台）序号介质名称单位数据1压缩空气(壳内)流量nm³/min22562进出温度℃202/503设计压力mpa1.04设计温度℃2505管径dn10006除盐水(管束1-2)流量t/h83.37进出温度℃15/72.78设计压力mpa1.49设计温度℃9910管径dn15011一次水(管束3-4)流量t/h30012进出温度℃16/20.713设计压力mpa1.014设计温度℃9915管径dn2003、热能效益计算此效益按全年压缩空气均温202℃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202℃的2256m³/min压缩空气可回收最大热量为5538kw。单台除盐水量83.3t/h，从15℃升到72.7℃。故单台凝结水耗煤量1.05×0.0115×(72.7-15)/(100-20)×83300=725.5kg/h；一年耗煤量24×365×725.5=6355380kg，即6355吨标准煤；共3台换热器,相当于每年少消耗3×6355=19065吨标准煤。若每吨标准煤160元，则节省160×19065=3050400元，即每年节省305万。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、适用性强，可以实现多种介质流同时冷却降温，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。2、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。3、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。4、轻巧：因为结构紧凑，串片可以是很薄的铝、铜、不锈钢材料等。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。7、管束是独立的可拆式的，当一个或多个管束性能不能满足要求且无维修价值时，可以单独制造管束进行更换。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。当前第1页12