一种热管设备及其换热系统的制作方法

1.本实用新型涉及换热技术领域，具体涉及一种热管设备，以及包括这种热管设备的换热系统。


背景技术：

2.粮油、燃煤等工厂排放出的白色烟气实际上是无毒无害的，都是已经脱硫、脱硝、除尘处理后的烟气，已经达到国家规定的排放标准，其成分大部分其实是水蒸气。之所以会在视觉上呈现为浓烟，是因为目前工厂大多使用湿法脱硫工艺，湿法脱硫系统在脱硫过程中，脱硫浆液与高温烟气直接接触，发生传热介质。一方面水分蒸发，增加了烟气的含湿量；另一方面，烟气温度降低，烟气携带水蒸气的能力下降；使得烟气中含有大量的饱和水蒸气，这些饱和湿烟排出烟囱后，由于外界环境温度远低于烟气温度，烟气中含有的水蒸气过饱和凝结，凝结水滴折射散射光线，形成白烟。
3.虽然这些白烟不再含有有毒有害气体，但仍然会影响视觉观感，造成视觉污染，对周边居民生活产生一定影响，因此目前还需要对烟气进行消白处理。烟气呈白色的原因在于烟气的温度和湿度，烟气的相对湿度随着温度上升而增大，因此可以通过降低烟气中的绝对含水量或者提高烟气的排放温度，来消除视觉上的白烟效果。
4.降低烟气中的绝对含水量，就需要对烟气进行冷凝处理；提升烟气的排放温度，则需要对烟气进行加热。这两种工艺都会不可避免地产生较大的能耗。因此，目前用于烟气消白的设备都要输入较多的能源，经济性较差，节能效果不足。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种热管设备，目的之二在于提供一种包括热管设备的换热系统，其可以解决目前烟气消白系统所存在的能耗大、经济性差的问题。
6.本实用新型通过以下的技术方案来实现：
7.一种热管设备，包括：热管换热器；所述热管换热器包括：热管元件、翅片、固定壳和管板；所述翅片固定于所述热管元件的外周上，并沿其长度方向排布；所述管板固定设置在所述固定壳内部，以将所述固定壳的容腔分隔为互不连通的上容腔和下容腔；所述热管元件悬挂于所述管板上，以使所述热管元件的蒸发段置于所述下容腔内，所述热管元件的冷凝段置于所述上容腔内；所述下容腔的两侧部分别开设有第一进气口和第一出气口；所述上容腔的两侧部分别开设有第二进气口和第二出气口。
8.进一步地，所述翅片为不锈钢翅片。
9.进一步地，所述热管设备还包括：第一进气喇叭口和第一出气喇叭口；所述第一进气喇叭口固定于所述第一进气口上，所述第一出气喇叭口固定于所述第一出气口上。
10.进一步地，所述热管设备还包括：第二进气喇叭口和第二出气喇叭口；所述第二进气喇叭口固定于所述第二进气口上，所述第二出气喇叭口固定于所述第二出气口上。
11.进一步地，所述固定壳的同一侧设所述第一进气喇叭口和所述第二出气喇叭口，所述固定壳另外的同一侧设所述第一出气喇叭口和所述第二进气喇叭口。
12.一种换热系统，包括上述任一项所述的热管设备。
13.进一步地，所述换热系统还包括：烟气管道和转接管道；所述烟气管道连通于所述第一进气口；所述转接管道的输入端连通于所述第一出气口，输出端连通于所述第二进气口。
14.进一步地，所述换热系统还包括：排气管道；所述排气管道连通于所述第二出气口。
15.进一步地，所述换热系统还包括：冷凝器；所述转接管道包括第一转接管和第二转接管；所述第一转接管的输入端连接于所述第一出气口，所述第一转接管的输出端连接于所述冷凝器的进气口；所述第二转接管的输入端连接于所述冷凝器的排气口，所述第二转接管的输出端连接于所述第二进气口。
16.进一步地，所述换热系统还包括：冷却水塔；所述冷却水塔的出水管连接于所述冷凝器的进水口，所述冷凝器的出水口连接于所述冷却水塔的进水管。
17.相比于现有技术，本实用新型能达到的有益效果为：
18.管板将固定壳一分为二，分隔为互不连通的上容腔和下容腔，热管元件的蒸发段和冷凝段分别置于下容腔和上容腔内，上容腔和下容腔的内部分别提供独立的换热空间。湿法脱硫后的高温、高湿烟气通过第一进气口首先进入到下容腔内，热管元件的蒸发段内工质受热，吸收烟气热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，上升到冷凝段；下容腔内部产生换热后，烟气得到初步冷却，并实现初步脱水，降低了烟气中的绝对含水量。脱水后的烟气经第二进气口进入到上容腔内，热管元件的工质在冷凝段内遇冷壁面及受到外部烟气的冷源作用，凝结成液体，同时放出冷凝热，并通过管壁传递给外部烟气，冷凝液回流至蒸发段等待再次蒸发；上容腔内部产生换热后，烟气重新得到加热，烟气的相对湿度随之降低，单位体积内可携带的水量更多，此时再将烟气排放出烟囱外，烟气与外界低温环境接触也不会形成白烟。
19.本实用新型利用了热管元件的特性，通过同一个热管设备就可以达到使烟气先降温再升温的效果，既降低了烟气的绝对含水量，也降低了烟气最终排放的相对湿度；在整个反应过程中，热能在上、下容腔内得到互为有利的循环利用，极大了降低了烟气消白所消耗的能源，具备良好的节能效果和经济性。
附图说明
20.图1所示为热管元件10和翅片20的连接关系示意图；
21.图2所示为热管设备的整体示意图；
22.图3所示为换热系统的整体连接示意图。
23.图中：10、热管元件；20、翅片；30、固定壳；31、上容腔；32、下容腔；40、管板；50、第一进气喇叭口；60、第一出气喇叭口；70、第二进气喇叭口；80、第二出气喇叭口；90、烟气管道；100、第一转接管；110、第二转接管；120、排气管道；130、冷凝器；140、冷却水塔。
具体实施方式
24.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.本实用新型公开了一种热管设备，参阅图1-图2，包括：热管换热器；其中，热管换热器又包括：热管元件10、翅片20、固定壳30和管板40。其中，热管元件10为现有元件，包括蒸发段和冷凝段，其工作原理为公知。翅片20固定在热管元件10的外周上，并沿热管元件10的长度方向排布。管板40固定横置于固定壳30的内部容腔，并将固定壳30的容腔分隔为互不连通的上容腔31和下容腔32。热管元件10的中部悬挂在管板40上，使得热管的蒸发段置于下容腔32内，冷凝段则置于上容腔31内。下容腔32的两侧部分别开设有第一进气口和第一出气口；上容腔31的两侧部分别开设有第二进气口和第二出气口。
29.翅片20具体选用不锈钢翅片20，可以使翅片20管更耐腐蚀，抗震性能增强以及使用寿命延长。
30.为了便于给热管设备接入管道，热管设备还包括第一进气喇叭口50和第一出气喇叭口60；第一进气喇叭口50固定于第一进气口上，第一出气喇叭口60固定于第一出气口上。类似地，热管设备还包括：第二进气喇叭口70和第二出气喇叭口80；第二进气喇叭口70固定于第二进气口上，第二出气喇叭口80固定于第二出气口上。
31.为了降低换热系统的管道总长度，优选地，固定壳30的同一侧设第一进气喇叭口50和第二出气喇叭口80，所述固定壳30另外的同一侧设第一出气喇叭口60和第二进气喇叭口70。
32.本实用新型还公开了一种换热系统，包括上述任一项所述的热管设备。
33.参阅图3，换热系统还包括：烟气管道90和转接管道；烟气管道90连通于第一进气口；转接管道的输入端连通于所述第一出气口，输出端连通于第二进气口。
34.换热系统还包括排气管道120，排气管道120连通于第二出气口。
35.为了实现对高温烟气实现进一步的加强冷却，换热系统还包括冷凝器130；转接管
道进一步又包括：第一转接管100和第二转接管110；第一转接管100的输入端连接于第一出气口，第一转接管100的输出端连接于冷凝器130的进气口；第二转接管110的输入端连接于冷凝器130的排气口，第二转接管110的输出端连接于第二进气口。
36.具体地，冷凝器130外接冷却水塔140，以提供冷源。却水塔的出水管连接于冷凝器130的进水口，冷凝器130的出水口连接于冷却水塔140的进水管。
37.本实用新型整体的技术原理为：
38.参阅图3，管板40将固定壳30一分为二，分隔为互不连通的上容腔31和下容腔32，热管元件10的蒸发段和冷凝段分别置于下容腔32和上容腔31内，上容腔31和下容腔32的内部分别提供独立的换热空间。湿法脱硫后的高温、高湿烟气通过烟气管道90首先进入到下容腔32内，热管元件10的蒸发段内工质受热，吸收烟气热量，产生汽化潜热，由液体变为蒸汽，产生的蒸汽在管内一定压差的作用下，上升到冷凝段；下容腔32内部产生换热后，烟气得到初步冷却，并实现初步脱水，初步降低了烟气中的绝对含水量。初步冷却后的烟气经第一转接管100进入到冷凝器130内，冷却水塔140提供冷源使烟气进一步降温和脱水，进一步降低了烟气中的绝对含水量，但此时烟气的相对湿度会升高，此时直接排放的话会形成白烟，因此需对烟气进行重新加热。经过两步冷凝脱水后的烟气经第二转接管110进入到上容腔31内，热管元件10内的工质在冷凝段内遇冷壁面及受到外部烟气的冷却作用，凝结成液体，同时放出冷凝热，并通过管壁传递给外部烟气，冷凝液回流至蒸发段等待再次蒸发；上容腔31内部产生换热后，烟气重新得到加热，烟气的相对湿度随之降低，单位体积内可携带的水量更多，此时烟气再经排气管道120排出到外界大气，烟气与外界低温环境接触也不会形成白烟。
39.本实用新型利用了热管元件10的特性，通过同一个热管设备就可以达到使烟气先降温再升温的效果，既降低了烟气的绝对含水量，也降低了烟气最终排放的相对湿度；在整个反应过程中，热能在上容腔31、下容腔32内得到互为有利的循环利用，极大了降低了烟气消白所消耗的能源，具备良好的节能效果和经济性。
40.在一种具体的实施例中：
41.参阅图3，车间排放出80℃～150℃的高温废气，经烟气管道90输入至换热设备的下容腔32内，受到热管元件10蒸发段的吸热作用，烟气进行初步冷却和脱水，温度下降至50℃～60摄氏度。初步冷却后的烟气经第一转接管100进入到冷凝器130内，继续进行加强冷却和脱水，降低了烟气内的绝对含水量，烟气温度冷凝至40℃，此时烟气的相对湿度为100％，直接排放的话会形成白烟，还需等待下一步加热。经双重冷凝脱水后的烟气经第二转接管110进入到上容腔31内，受到热管元件10的加热作用，烟气温度加热到60℃左右，此时烟气的相对湿度为37％，此时可直接排放出外界大气内，烟气也冷环境接触也不会形成白烟。
42.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。