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一種高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器的制作方法

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一種高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器的制造方法與工藝

本實(shí)用新型屬于高溫?fù)Q熱設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器。



背景技術(shù):

換熱設(shè)備的類型有很多,分別適用于各種不同的冷、熱介質(zhì)及工況。隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中制造能力的逐步發(fā)展,生產(chǎn)工況對(duì)換熱的要求也在逐步提升。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,會(huì)有一些特殊的工況,使用一種換熱器無(wú)法滿足該工況對(duì)換熱的要求,這時(shí),為了達(dá)到換熱的目的,我們需要通過(guò)多種不同形式,不同材質(zhì)的換熱器進(jìn)行組合,形成多級(jí)的換熱裝置,每級(jí)換熱器負(fù)責(zé)不同的溫區(qū),來(lái)適應(yīng)相應(yīng)的工況,從而達(dá)到生產(chǎn)對(duì)換熱的最終要求。

對(duì)于高溫?zé)煔?,溫度常常?huì)到達(dá)650到800℃,并且含有許多有害的、甚至是腐蝕性的雜質(zhì)成分(在其露點(diǎn)會(huì)凝結(jié)成液態(tài)對(duì)設(shè)備造成很大的影響),在這種工況下,如果要對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行余熱回收,就需要對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行克服。目前常用的換熱器并不能很好地克服以上問(wèn)題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型提供一種高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,來(lái)解決以上所述的高溫?zé)煔庥酂岵灰谆厥盏膯?wèn)題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:

一種高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,包括第一換熱器、第二換熱器與第三換熱器,其中第一換熱器、第二換熱器與第三換熱器通過(guò)設(shè)置在各自上的煙氣入口與煙氣出口順次連接;第一換熱器頂端設(shè)置第一熔融鹽入口,底端設(shè)置第一熔融鹽出口,第一換熱器內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的外螺紋管,外螺紋管入口與第一熔融鹽入口連通,外螺紋管出口與第一熔融鹽出口相連通;第二換熱器頂端設(shè)置第二熔融鹽入口,底端設(shè)置第二熔融鹽出口,第二換熱器內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的翅片管,翅片管的入口與第二熔融鹽入口連通,翅片管的出口與第二熔融鹽出口連通;第三換熱器頂端設(shè)置第三熔融鹽入口,底端設(shè)置第三熔融鹽出口,第三換熱器內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的扎片管,扎片管的入口與第三熔融鹽入口連通,扎片管的出口與第三熔融鹽出口連通;第一熔融鹽入口、第二熔融鹽出口、第二熔融鹽入口和第三熔融鹽出口依次連接。

進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,第一換熱器包括殼體,殼體上端與下端均設(shè)置有端蓋,第一熔融鹽入口和第一熔融鹽出口分別設(shè)置在上端與下端的端蓋上,上端與下端的端蓋分別連接有上管板與下管板,上管板與下管板之間設(shè)置外螺紋管,且上管板與下管板上的孔與外螺紋管的入口與出口分別對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,第二換熱器包括外殼,外殼上端與下端均設(shè)置有端蓋,第二熔融鹽入口與第二熔融鹽出口分別設(shè)置在外殼上端與下端的端蓋上,上端與下端的端蓋分別連接有上管板與下管板,上管板與下管板之間設(shè)置翅片管,上管板與下管板的孔與翅片管入口與出口分別對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,第三換熱器包括外殼,外殼上端與下端均設(shè)置有端蓋,第三熔融鹽入口與第三熔融鹽出口分別設(shè)置在外殼上端與下端的端蓋上,上端與下端的端蓋分別連接有上管板與下管板,上管板與下管板之間設(shè)置扎片管,上管板與下管板的孔與扎片管入口與出口分別對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,外螺紋管、翅片管或扎片管采用正三角形錯(cuò)位的形式排列。

進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,外螺紋管材質(zhì)為0Cr18Ni10Ti。

更進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,殼體內(nèi)還設(shè)置有折流板。

更進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,外殼內(nèi)部設(shè)置有擋風(fēng)板,擋風(fēng)板設(shè)置在上管板與下管板上。

更進(jìn)一步地,所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,外殼內(nèi)部還設(shè)置有支持梁,支持梁連接固定翅片管或扎片管。

以上任一項(xiàng)所述的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器,第一換熱器、第二換熱器或第三換熱器的換熱面積余量大于10%。

本實(shí)用新型根據(jù)目前換熱器工藝和材質(zhì)的溫度限制,考慮換熱性能及耐腐蝕性能,將高溫?zé)煔獾臏囟葏^(qū)域劃分為:550-800℃,250-550℃,180-250℃。

低于180℃的煙氣使用熔融鹽不易回收,因?yàn)槿廴邴}的凝固點(diǎn)較高,180℃比其凝固點(diǎn)高不了太多,一旦換熱器停止運(yùn)行,熔融鹽會(huì)有凝固的危險(xiǎn)。而且硫酸蒸汽的酸露點(diǎn)在140~160℃,不排除煙氣中含有硫的成分,一旦煙氣溫度降到160℃,有硫酸析出,換熱器的材質(zhì)就需要使用特殊的ND鋼等材料,造成總體設(shè)備成本的上升。本實(shí)用新型通過(guò)三級(jí)換熱器的設(shè)置,將換熱過(guò)程分為以下區(qū)間:

(1)按照煙氣溫度的劃分,550-800℃區(qū)間:

對(duì)于550-800℃的煙氣,由于翅片管的翅片部分在工藝上無(wú)法做到適應(yīng)這么高的溫度,所以選用外螺紋管作為換熱的主要原件。外螺紋管采用正三角形錯(cuò)位排列的形式,材質(zhì)選0Cr18Ni10Ti,該材質(zhì)工作溫度可以達(dá)到850℃。管外走熱媒煙氣,管內(nèi)走冷媒熔融鹽,冷、熱媒采用錯(cuò)逆流形式換熱。這一段雖然無(wú)法使用翅片對(duì)管外煙氣的傳熱進(jìn)行強(qiáng)化,但仍然可以通過(guò)管外螺紋在一定程度上提高換熱器總體的換熱系數(shù)K,另外考慮熔融鹽沸點(diǎn)的因素,熔融鹽的使用溫度大約在590℃以下,與這一段煙氣的溫度(550~800℃)差較大,所以有效傳熱溫差(EMTD)較高,換熱效果依然是比較高的。

(2)250-550℃區(qū)間:

對(duì)于250-550℃的煙氣,這一溫度區(qū)域可以使用高頻焊翅片管進(jìn)行換熱,翅片與基管均使用不銹鋼材質(zhì),通過(guò)高頻焊接的工藝進(jìn)行連接。增加翅片對(duì)于管外煙氣的傳熱效果能夠起到有效的加強(qiáng),同時(shí)可以增加單根管子的換熱面積來(lái)減少管子的數(shù)量,由于焊接工藝的原因,翅片的片距稍大取5mm。高頻焊翅片管采用正三角形錯(cuò)位排列的形式,管外走熱媒煙氣,管內(nèi)走冷媒熔融鹽,冷、熱媒采用交叉流形式換熱。

(3)180-250℃區(qū)間:

對(duì)于180-250℃的煙氣,這一溫度區(qū)域我們選用雙金屬扎片管進(jìn)行換熱,基管使用不銹鋼,翅片使用鋁,通過(guò)扎制的方式進(jìn)行連接。這種扎片管價(jià)格上比高頻焊翅片管更低廉,并且片距可以做的更小,這里取2.5mm,更小的片距可以提高管外煙氣的傳熱效果并增加管子的換熱面積。扎片管同樣采用正三角形錯(cuò)位排列的形式,管外走熱媒煙氣,管內(nèi)走冷媒熔融鹽,冷、熱媒采用交叉流形式換熱。

本實(shí)用新型的有益效果為:

(1)為高溫?zé)煔獾挠酂峄厥仗峁┝艘环N有效的行之有效的結(jié)構(gòu)模型;

(2)在同樣可以對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行余熱回收的換熱裝置中,成本更加低廉,性價(jià)比更高;

(3)通過(guò)對(duì)煙氣的分級(jí)換熱,將不同溫度區(qū)域的煙氣根據(jù)其特性進(jìn)行特性的熱量回收,提高了熱量回收率,降低了整個(gè)裝置的使用損耗,延長(zhǎng)了使用壽命。

(4)采用熔融鹽作為冷媒可以更好的對(duì)回收的熱量進(jìn)行儲(chǔ)存,方便配合儲(chǔ)熱裝置為用戶提供穩(wěn)定的熱源。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器示意圖;

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的第一換熱器結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3提供的第二換熱器和第三換熱器結(jié)構(gòu)示意圖;

以上圖1-圖3中,1為第一換熱器,11為第一熔融鹽入口,12為第一熔融鹽出口,13為殼體,141為上端蓋,142為下端蓋,151為上管板,152為下管板,16為折流板,2為第二換熱器,21為第二熔融鹽入口,22為第二熔融鹽出口,3為第三換熱器,31為第三熔融鹽入口,32為第三熔融鹽出口,4為外殼,51為第一端蓋,52為第二端蓋,61為第一管板,62為第二管板,7為擋風(fēng)板,8為支持梁。

具體實(shí)施方式:

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示,為本實(shí)施例中提供的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器示意圖,包括第一換熱器1、第二換熱器2與第三換熱器3,其中第一換熱器1、第二換熱器2與第三換熱器3通過(guò)設(shè)置在各自上的煙氣入口與煙氣出口順次連接;第一換熱器1頂端設(shè)置第一熔融鹽入口11,底端設(shè)置第一熔融鹽出口12,第一換熱器1內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的外螺紋管,外螺紋管入口與第一熔融鹽入口11連通,外螺紋管出口與第一熔融鹽出口12相連通;第二換熱器2頂端設(shè)置第二熔融鹽入口21,底端設(shè)置第二熔融鹽出口22,第二換熱器2內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的翅片管,翅片管的入口與第二熔融鹽入口21連通,翅片管的出口與第二熔融鹽出口22連通;第三換熱器3頂端設(shè)置第三熔融鹽入口31,底端設(shè)置第三熔融鹽出口32,第三換熱器3內(nèi)部設(shè)置有縱向排列的扎片管,扎片管的入口與第三熔融鹽入口31連通,扎片管的出口與第三熔融鹽出口32連通;第一熔融鹽入口11、第二熔融鹽出口22、第二熔融鹽入口21和第三熔融鹽出口32依次連接。本實(shí)施例中的外螺紋管、翅片管或扎片管可以采用正三角形錯(cuò)位的形式排列,進(jìn)一步增大受熱面積,提高熱能回收率。

在使用過(guò)程中,高溫?zé)煔饨尤氲谝粨Q熱器1,依次通過(guò)第一換熱器1、第二換熱器2與第三換熱器3進(jìn)行逐步換熱,將熱能儲(chǔ)存在各級(jí)換熱器中,低溫熔融鹽依次通過(guò)第三換熱器3、第二換熱器2和第一換熱器1,在各級(jí)換熱器中低溫熔融鹽的溫度逐漸升高,最后從第一換熱器1的熔融鹽出口12流出。

在本發(fā)明實(shí)際使用過(guò)程中,低溫的熔融鹽依次通過(guò)各級(jí)換熱器后溫度最終加熱至580℃左右,然后進(jìn)入儲(chǔ)熱裝置中儲(chǔ)存起來(lái)作為穩(wěn)定的熱源。而煙氣則依次通過(guò)各級(jí)換熱器后,被熔融鹽逐步冷卻到180℃的狀態(tài),然后在通過(guò)一系列環(huán)保設(shè)備后排放。

實(shí)施例2

本實(shí)施例為在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn),如圖2所示,第一換熱器1包括殼體13,殼體13上端與下端均設(shè)置有端蓋,分別為上端蓋141和下端蓋142,第一熔融鹽入口11和第一熔融鹽出口12分別設(shè)置在上端蓋141和下端蓋142上,上端蓋141和下端蓋142分別連接有上管板151與下管板152,上管板151與下管板152之間設(shè)置外螺紋管,且上管板151與下管板152上的孔與外螺紋管的入口與出口分別對(duì)應(yīng)。外螺紋管材質(zhì)為0Cr18Ni10Ti,具有良好的耐溫性,殼體內(nèi)還設(shè)置有折流板16,提高了換熱效率。

實(shí)施例3

本實(shí)施例為在實(shí)施例1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn),如圖3所示,第二換熱器2和第三換熱器3均包括外殼4,外殼4上端與下端均設(shè)置有端蓋,分別為第一端蓋51和第二端蓋52,第二或第三熔融鹽入口與第二或第三熔融鹽出口分別設(shè)置在第一端蓋51和第二端蓋52上,第一端蓋51和第二端蓋52分別連接有上管板與下管板,分別為第一管板61和第二管板62,上管板與下管板之間設(shè)置翅片管,上管板與下管板的孔與翅片管入口與出口分別對(duì)應(yīng)。外殼內(nèi)部設(shè)置有擋風(fēng)板7,擋風(fēng)板7設(shè)置在上管板與下管板上,外殼內(nèi)部還設(shè)置有支持梁8,支持梁8連接固定翅片管或扎片管。

以上實(shí)施例中,在換熱器設(shè)計(jì)時(shí)換熱面積余量均大于10%,以保證煙氣的溫度可以在每一級(jí)換熱后都下降到要求的溫度以下,即煙氣在經(jīng)過(guò)第一換熱器、第二換熱器和第三換熱器時(shí),煙氣溫度分別為550-800℃、250-550℃和180-250℃的范圍內(nèi),提高熱回收利用率。

本實(shí)用新型利用三級(jí)余熱回收換熱器之間的相互配合,最大可能地提高換熱效率,每一級(jí)換熱器的設(shè)計(jì)在材料和結(jié)構(gòu)上符合該區(qū)域溫度條件的工況,同時(shí)換熱系數(shù)(K值)盡可能大,保證了熱回收效率,很好的避免了材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于高溫?zé)煔鉄崮芑厥盏男?,三?jí)換熱器共同配合保證了裝置的使用壽命及換熱性能。

本實(shí)用新型提供的高溫?zé)煔馊廴邴}相變換熱器通過(guò)多級(jí)的換熱器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),從工藝和材質(zhì)上都可以滿足高溫?zé)煔獾挠酂峄厥眨⑶揖邆漭^高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

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