[發明專利]一種輸出流體溫度恒定的余熱利用換熱器

有效

• 申請號: 201310664039.9
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103615919A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 程林;杜文靜;王乃華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 寧欽亮

技術領域

本發明涉及一種出水溫度恒定的余熱利用的換熱器，屬于換熱器技術領域。

背景技術

隨著我國經濟快速發展，能源消耗日益增加，城市大氣質量日益惡化的問題也越發突出，節約能源和減少環境有害物排放的問題迫在眉睫。在常見的熱能動力領域中，能耗高、污染嚴重的主要原因之一是煙氣的排煙溫度過高，即浪費了大量能源，又造成了環境污染。水泥行業是一個高耗能，高污染的行業。水泥回轉窯產生的尾氣中含塵濃度高，品質差。水泥回轉窯用余熱發電系統可對尾氣余熱進行回收再利用，實現節能減排的目的。但是相關余熱發電鍋爐中換熱設備的積灰現象嚴重、傳熱能力較差，清灰困難，這些問題亟待解決。

現有熱量回收裝置中換熱管束的布置方式通常有兩種，順排和叉排，參見圖1和圖2。流體沖刷順排和叉排管束時的流場是不同的。叉排時流體在管間交替收縮和擴張的彎曲通道中流動，比順排時在管間走廊通道的流動擾動劇烈，因此叉排的換熱能力比順排的強。同時，叉排管束的阻力損失大于順排，對于需要沖刷清洗的管束，順排有易于清洗的優點。

現有技術的余熱利用換熱器中，根據余熱利用的尾氣的溫度不同，或者因為積灰導致的換熱效果的不同，導致輸出的換熱流體的溫度的不同，因此急需要實現一種保持輸出流體溫度恒定的換熱器。

發明內容

本發明針對現有余熱利用換熱器存在的輸出換熱流體的溫度不同的問題，提出了一種智能控制的輸出流體溫度恒定的余熱利用換熱器。

本發明的輸出流體溫度恒定的余熱利用換熱器，采用以下技術方案：

該余熱利用換熱器，包括換熱管束、殼體、進口集箱和出口集箱，換熱管束設置在殼體中，換熱管束的兩端分別與進口集箱和出口集箱連接，進口集箱上設置有進口管，用于向換熱管束中輸送換熱流體，出口集箱上設置有出口管，用于將熱交換后的換熱流體從換熱管束中排出，尾氣進口和尾氣出口分別設置在殼體的上部和下部，分別用于向殼體中輸入和輸出尾氣；進口管上設置有閥門，用于控制進入換熱器束的換熱流體的流量，進口管中設置有進口溫度傳感器，用于測量進口管中換熱流體的溫度，出口管中設置有出口溫度傳感器，用于測量出口管中換熱流體的溫度；溫度傳感器和閥門均與中央控制器通訊聯接，中央控制器根據溫度傳感器測量的出口管內換熱流體的溫度來控制閥門的開度，如果出口管內換熱流體的溫度高于設定值，中央控制器控制閥門加大開度，提高進入的換熱流體的流量，如果出口管內換熱流體的溫度低于設定值，中央控制器控制閥門降低開度，減少進入的換熱流體的流量。

所述換熱管束呈菱形排列，殼體呈與換熱管束菱形排列相配合的菱形結構，稱為菱形殼體，尾氣進口設置在菱形殼體的第一夾角位置處，尾氣出口設置在菱形殼體的第二夾角位置處，菱形殼體的的第一夾角和第二夾角是對角；換熱管束菱形排列的第一夾角頂點上的換熱管束設置在尾氣進口的下部置并與尾氣進口相對，換熱管束菱形排列的第二夾角頂點上的換熱管束設置在尾氣出口的上部并與尾氣出口相對，換熱管束菱形排列的第一夾角和換熱管束菱形排列的第二夾角是對角，尾氣由尾氣進口進入，先經過換熱管束菱形排列的第一夾角頂點上的換熱管束，然后橫向沖刷換熱管束，再經過換熱管束菱形排列的第二夾角頂點上的換熱管束，最后從尾氣出口排出。

換熱管束菱形排列的第一夾角由換熱管束菱形排列的第一邊和換熱管束菱形排列的第二邊構成，在第一邊方向上的換熱管間距（是指相鄰換熱管的中心軸線之間的距離）為L1，第二邊方向上的換熱管間距為L2，L1與L2不相等。優選的是，L1是L2的1.3倍。

換熱管束菱形排列的第一夾角A、換熱管束中的換熱管間距L及換熱管外徑D的關系滿足如下公式：

3.7×D>L>2.4×D，其中20mm<D<50mm；

Sin(A/2)=b×(L/D)^c，其中b，c為參數，b為1.65-1.8，c為-0.8至-0.9。

所述菱形殼體的第一夾角的兩條邊上分別設置1#吹灰口和2#吹灰口，菱形殼體的第二夾角的兩條邊上分別設置3#吹灰口和4#吹灰口，其中1#吹灰口和3#吹灰口所在的菱形殼體的邊是相對的兩條邊，2#吹灰口和4#吹灰口所在的菱形殼體的邊是相對的兩條邊；其中1#吹灰口位于所在邊的下部，2#吹灰口位于所在邊的上部，3#吹灰口位于所在邊的上部，4#吹灰口位于所在邊的下部，從而使得1#吹灰口距離尾氣進口的距離要大于2#吹灰口距離尾氣進口距離，3#吹灰口距離尾氣出口的距離要大于4#吹灰口距離尾氣出口距離。