一种可精确控温的换热装置的制作方法

本实用新型涉及一种可精确控温的换热装置，尤其适用于对工艺风温度要求非常精确的工艺系统。

背景技术：

工业生产中，会用到大量的换热器，其中很多产线对经过换热器后的工艺风温度要求非常精确，因为工艺风的温度将直接关系到产品质量的好坏，因此工艺风温度偏离设定温度值的产线无法得到质量保障的产品。

换热器作为静设备，其换热面积是根据冷热侧介质的流量和温度计算出来的，因此一台换热器制造完成后，只有在设计的流量和温度条件下才可以稳定的运行，当产线需要的工艺风温度发生改变时，并没有有效的手段进行调节，这将直接影响产品的质量。部分企业通过调节工艺风的流量控制工艺风的温度，这种调节手段的原理是：当热电偶检测到工艺风温度大于设定值时，通过增大工艺风机流量使工艺风温度降低至设定值，当热电偶检测到工艺风温度小于设定值时，通过减小工艺风机流量使工艺风温度提升至设定值，从而维持工艺风的温度保持不变，这种调节手段会导致整个工艺的风量和风压发生变化，影响产线的稳定性，同时由于工艺风温度要求非常精确，因此工艺风机因温度的波动会长时间处于不停变频的状态，最终导致风机受损；部分企业通过调节热烟气的流量控制工艺风的温度，这种调节手段的原理是：当热电偶检测到工艺风温度大于设定值时，通过减少燃烧器燃料的消耗，降低热烟气的流量，使工艺风温度降低至设定值，当热电偶检测到工艺风温度小于设定值时，通过增大燃烧器燃料的消耗，增加热烟气的流量，使工艺风温度提升至设定值，从而维持工艺风的温度保持不变，这种调节手段同样会使热烟气侧的风量和风压发生变化，对于换热装置前端和后端的其他热能利用装置造成影响，同时排烟风机因温度的波动会长时间处于不停变频的状态，最终导致风机受损。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可精确控温的换热装置。

本实用新型采取的技术方案是：一种可精确控温的换热装置，包括换热板组件、非换热流道、百叶挡板、热电偶、控制系统、电动执行机构和框架结构，所述换热板组件与非换热流道并列设置在框架内部，换热板组件热侧进口作为热烟气进口、热侧出口作为热烟气出口、冷侧进口作为工艺风进口、冷侧出口作为工艺风出口，所述非换热流道进口作为热烟气进口、出口作为热烟气出口；所述百叶挡板设置在换热板组件热侧出口和非换热流道出口处，并分别与两个出口相连通；所述热电偶安装在所述换热板组件冷侧出口处，并通过电缆与所述控制系统连接；所述控制系统通过电缆与所述电动执行机构连接，电动执行机构与所述百叶挡板连接。

进一步的，所述换热板组件采用的换热板片为人字波纹板，波纹高度为5mm，板片尺寸为1000mm x 1000mm，板片厚度为1mm，板间距为10-20mm，材质为不锈钢。

进一步的，所述换热板片根据板片壁温高低，选用不同材质的不锈钢，当板片壁温≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞板片壁温≥500℃时选用S31603不锈钢，当板片壁温＜500℃时选用S30408不锈钢。

进一步的，所述非换热流道内部为中空结构，并且其进口处设置有挡板。

进一步的，所述挡板尺寸为1000mm x 20mm，挡板厚度为3mm，材质为不锈钢；且挡板的板间距根据热烟气的流量和温度进行调节，保证相同流量和温度的热烟气经过非换热流道的阻力降与经过换热板片的阻力降相等，且挡板根据热烟气进口温度高低，选用不同材质的不锈钢，当热烟气进口温度≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞热烟气进口温度≥500℃时选用S31603不锈钢，当热烟气进口温度＜500℃时选用S30408不锈钢。

进一步的，所述百叶挡板分为百叶挡板a与百叶挡板b，所述百叶挡板a与换热板组件热侧出口连通，所述百叶挡板b与非换热流道出口连通，同时百叶挡板a与百叶挡板b通过钢轴连接，所述钢轴通过电动执行机构驱动转动，顺时针转动钢轴，百叶挡板a逐渐闭合，百叶挡板b逐渐打开，逆时针转动钢轴，百叶挡板a逐渐打开，百叶挡板b逐渐闭合，当百叶挡板a全开时，百叶挡板b全关，当百叶挡板a全关时，百叶挡板b全开。

进一步的，所述百叶挡板材质为不锈钢，并且百叶挡板根据热烟气出口温度高低，选用不同材质的不锈钢，当热烟气出口温度≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞热烟气出口温度≥500℃时选用S31603不锈钢，当热烟气出口温度＜500℃时选用S30408不锈钢。

进一步的，所述控制系统安装在换热装置的框架结构内部，并且其将接收的温度信号转变为模拟量，通过电缆送至所述电动执行机构，所述电动执行机构与百叶挡板的钢轴连接，并根据模拟量大小，比例转动钢轴，从而调节百叶挡板打开和闭合的角度。

进一步的，所述热电偶检测到的温度大于工艺风设定温度值时，所述控制系统控制电动执行机构顺时针转动百叶挡板钢轴，所述换热板片连通的百叶挡板a按比例逐渐闭合，所述非换热流道连通的百叶挡板b按比例逐渐打开，热烟气通过换热板片的流量逐渐减小，通过非换热流道的流量逐渐增大，从而使冷热介质换热量逐渐减小，工艺风温度逐渐降低，直至热电偶检测到的温度等于工艺风设定温度值时，控制系统停止对电动执行机构的控制；所述热电偶检测到的温度小于工艺风设定温度值时，所述控制系统控制电动执行机构逆时针转动百叶挡板钢轴，所述换热板片连通的百叶挡板a按比例逐渐打开，所述非换热流道连通的百叶挡板b按比例逐渐闭合，热烟气通过换热板片的流量逐渐增大，通过非换热流道的流量逐渐减小，从而使冷热介质换热量逐渐增大，工艺风温度逐渐升高，直至热电偶检测到的温度等于工艺风设定温度值时，控制系统停止对电动执行机构的控制。

进一步的，所述框架结构包括钢架、保温层和外护板，钢架材质为镀锌方管，保温层材料为硅酸铝纤维，保温厚度≥150mm，保证外护板温度≤60℃，外护板材质为S30408不锈钢，厚度为1.5mm。

本实用新型的有益效果如下：

（1）换热装置在保留一般换热器换热功能的同时，通过增加非换热流道、百叶挡板、热电偶、控制系统和执行机构，有效对工艺风的温度进行精确控制，使换热器作为静设备不能调节温度的难题得到解决。

（2）换热板片采用人字波纹板，合理的结构设计，在保证高的传热系数同时阻力降较小。

（3）换热板片、非换热流道挡板和百叶挡板均根据温度选择合适的不锈钢材质，合理的材质选择可有效降低装置的制造成本。

（4）非换热流道通过设置挡板，保证流量和温度相同的热烟气经过换热板片的阻力降和非换热流道的阻力降相等，当调节百叶挡板的开度控制经过换热板片和非换热流道的热烟气量时，对整个换热装置来说，工艺风和热烟气进出口的风量、风压没有发生变化，因此对整个产线没有影响，从而保证系统的稳定性。

（5）换热板片、非换热流道和百叶挡板均安装在换热装置框架结构内部，仅留有热烟气和工艺风的进出口法兰接口，控制系统同样安装在换热装置框架结构内部，仅留有控制触摸屏显示在外护板上，电动执行机构仅电动头部分裸露在换热装置外部以便于检修，其余部分均在换热装备框架结构内部，换热装置为一体式结构设计，方便运输安装，且占地面积小，与工艺管道法兰连接即可投入运行。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的正视结构图。

图2是本实用新型的侧视结构图。

图3是本实用新型的俯视结构图。

图中：1、换热板组件；2、非换热流道；3、挡板；4、百叶挡板a；5、百叶挡板b；6、钢轴；7、热电偶；8、控制系统；9、电动执行机构；10钢架；11、保温层；12、外护板；A、热烟气进口；B、热烟气出口；C、工艺风进口；D、工艺风出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1至3所示，一种可精确控温的换热装置，包括换热板组件1、非换热流道2、百叶挡板、热电偶7、控制系统8、电动执行机构9和框架结构，所述换热板组件1与非换热流道2并列设置在框架内部，换热板组件1热侧进口作为热烟气进口、热侧出口作为热烟气出口、冷侧进口作为工艺风进口、冷侧出口作为工艺风出口，所述非换热流道2进口作为热烟气进口、出口作为热烟气出口；所述百叶挡板设置在换热板组件1热侧出口和非换热流道出口处，并分别与两个出口相连通；所述热电偶7安装在所述换热板组件1冷侧出口处，并通过电缆与所述控制系统8连接；所述控制系统8通过电缆与所述电动执行机构9连接，电动执行机构9与所述百叶挡板连接。

本实用新型中，所述换热板组件1采用的换热板片为人字波纹板，波纹高度为5mm，板片尺寸为1000mm x 1000mm，板片厚度为1mm，板间距为10-20mm，材质为不锈钢。换热板片根据板片壁温高低，选用不同材质的不锈钢，当板片壁温≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞板片壁温≥500℃时选用S31603不锈钢，当板片壁温＜500℃时选用S30408不锈钢。

本实用新型中，所述非换热流道2内部为中空结构，并且其进口处设置有挡板3。所述挡板3尺寸为1000mm x 20mm，挡板厚度为3mm，材质为不锈钢；且挡板3的板间距根据热烟气的流量和温度进行调节，保证相同流量和温度的热烟气经过非换热流道的阻力降与经过换热板片的阻力降相等，且挡板根据热烟气进口温度高低，选用不同材质的不锈钢，当热烟气进口温度≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞热烟气进口温度≥500℃时选用S31603不锈钢，当热烟气进口温度＜500℃时选用S30408不锈钢。

本实用新型中，所述百叶挡板分为百叶挡板a4与百叶挡板b5，所述百叶挡板a4与换热板组件1热侧出口连通，所述百叶挡板b5与非换热流道2出口连通，同时百叶挡板a4与百叶挡板b5通过钢轴6连接，所述钢轴6通过电动执行机构9驱动转动，电动执行机构9通过电缆与控制系统8连接，控制系统8将接收的温度信号转变为模拟量，再送至所述电动执行机构9，电动执行机构9根据模拟量大小，比例转动钢轴6，从而调节百叶挡板打开和闭合的角度。当顺时针转动钢轴6，百叶挡板a4逐渐闭合，百叶挡板b5逐渐打开，逆时针转动钢轴6，百叶挡板a4逐渐打开，百叶挡板b5逐渐闭合，当百叶挡板a4全开时，百叶挡板b5全关，当百叶挡板a4全关时，百叶挡板b5全开。

其中，百叶挡板材质为不锈钢，并且百叶挡板根据热烟气出口温度高低，选用不同材质的不锈钢，当热烟气出口温度≥600℃时选用S31008不锈钢，当600℃＞热烟气出口温度≥500℃时选用S31603不锈钢，当热烟气出口温度＜500℃时选用S30408不锈钢。

当热电偶7检测到的温度大于工艺风设定温度值时，所述控制系统8控制电动执行机构9顺时针转动百叶挡板钢轴6，所述换热板片连通的百叶挡板a4按比例逐渐闭合，所述非换热流道2连通的百叶挡板b5按比例逐渐打开，热烟气通过换热板片的流量逐渐减小，通过非换热流道2的流量逐渐增大，从而使冷热介质换热量逐渐减小，工艺风温度逐渐降低，直至热电偶7检测到的温度等于工艺风设定温度值时，控制系统8停止对电动执行机构9的控制；所述热电偶7检测到的温度小于工艺风设定温度值时，所述控制系统8控制电动执行机构9逆时针转动百叶挡板钢轴6，所述换热板片连通的百叶挡板a4按比例逐渐打开，所述非换热流道2连通的百叶挡板b5按比例逐渐闭合，热烟气通过换热板片的流量逐渐增大，通过非换热流道的流量逐渐减小，从而使冷热介质换热量逐渐增大，工艺风温度逐渐升高，直至热电偶7检测到的温度等于工艺风设定温度值时，控制系统8停止对电动执行机构9的控制。

本实用新型中，所述框架结构包括钢架10、保温层11和外护板12，钢架10材质为镀锌方管，保温层11材料为硅酸铝纤维，保温厚度≥150mm，保证外护板温度≤60℃，外护板12材质为S30408不锈钢，厚度为1.5mm。

本实用新型的应用过程如下：

5000Nm3/h、750℃的热烟气通过热烟气进口A进入换热板片组件1和非换热流道2，此时百叶挡板a4与百叶挡板b5的开度相同，均为50%，由于相同流量和温度的热烟气经过换热板片的阻力降和非换热流道的阻力降相等，因此2500Nm3/h的热烟气进入换热板片与工艺风换热后通过热烟气出口B排出，同时2500Nm3/h的热烟气进入非换热流道2后直接通过热烟气出口B排出。2500Nm3/h、20℃的工艺风通过工艺风进口C进入换热板片，与2500Nm3/h、750℃的热烟气换热，经过换热后，工艺风加热至所需工艺温度300℃后通过工艺风出口D进入后端工艺，同时2500Nm3/h的热烟气经过换热后，温度降低至470℃，与没有参与换热的2500Nm3/h、750℃的热烟气混合后，成为5000Nm3/h、610℃的热烟气通过热烟气出口B排出。当所需工艺风温度为320℃时，热电偶7检测到的工艺风温度为300℃，小于工艺风设定温度值320℃，温度信号通过电缆传送至控制系统8，控制系统8将接收到的温度信号转变为模拟量，通过电缆传送至电动的执行机构9，电动执行机构9逆时针转动百叶挡板钢轴，百叶挡板a4逐渐打开，百叶挡板b5逐渐关闭，通过换热板片的热烟气量逐渐增加，通过非换热流道2的热烟气量逐渐减小，当通过换热板片的热烟气量增大至2750Nm3/h时，工艺风出口温度提升至320℃，此时通过换热板片的热烟气温度降至480℃，与没有参与换热的2250Nm3/h、750℃的热烟气混合后，成为5000Nm3/h、600℃的热烟气通过热烟气出口B排出。当所需工艺风温度为280℃时，热电偶7检测到的工艺风温度为300℃，大于工艺风设定温度值280℃，温度信号通过电缆传送至8控制系统，控制系统8将接收到的温度信号转变为模拟量，通过电缆传送至电动的执行机构9，电动执行机构9顺时针转动百叶挡板钢轴6，百叶挡板a4逐渐关闭，百叶挡板b5逐渐打开，通过换热板片的热烟气量逐渐减少，通过非换热流道2的热烟气量逐渐增加，当通过换热板片的热烟气量减少至2250Nm3/h时，工艺风出口温度降低至280℃，此时通过换热板片的热烟气温度降至460℃，与没有参与换热的2750Nm3/h、750℃的热烟气混合后，成为5000Nm3/h、620℃的热烟气通过热烟气出口B排出。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。