[發(fā)明專利]套管強化換熱單元組件及穿透混合旋流高效套管式換熱器

有效

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• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107764099B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 孟繼安
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28D7/10
• 分類號: F28D7/10;F28F9/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開了一種套管強化換熱單元組件及穿透混合旋流高效管式換熱器，管強化換熱單元組件包括套內(nèi)管、套外管、套內(nèi)管扭曲強化件和套管間扭曲強化件。套內(nèi)管內(nèi)限定出用于流通污泥的內(nèi)腔。套外管外套在套內(nèi)管上，套外管與套內(nèi)管之間限定用于流通污泥的外腔。套內(nèi)管扭曲強化件上設有第一流通口，套管間扭曲強化件上設有第二流通口。根據(jù)本發(fā)明實施例的套管強化換熱單元組件內(nèi)的兩種換熱流體可產(chǎn)生螺旋旋轉流動加多孔穿透混合流動的復雜流動，使得換熱流體不會產(chǎn)生偏流、沉積、粘結和堵塞現(xiàn)象，可以實現(xiàn)泥?泥的長周期穩(wěn)定高效換熱,以及明顯降低污泥輸送流動阻力和泵送功耗，從而可以獲得顯著的污泥處置的節(jié)能經(jīng)濟效益和環(huán)保社會效益。

技術領域

本發(fā)明涉及換熱器技術領域，更具體地，涉及一種穿透混合旋流高效套管式換熱器，特別是一種泥-泥高效換熱的穿透混合旋流套管式換熱器。

背景技術

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷推進和環(huán)境保護要求的不斷提高，污水污泥的處理越來越受到重視。在眾多的污泥處理技術中，需要將濕污泥加熱到較高溫度，如一種污泥濕式氧化處理工藝，需要將污泥加熱到150℃-370℃，濕污泥在高溫高壓的反應器中反應后再降溫濾水等處理。在濕污泥的加熱和降溫過程中，需要最大程度的將經(jīng)反應器后高溫污泥的熱量回收以加熱進入反應器前的污泥等，以達到節(jié)能而降低運行費用等目的。目前的濕污泥換熱器主要有多段管殼式換熱器、套管式換熱器和板式換熱器，但由于濕污泥的高粘性、易粘結性、易沉淀分層和剪切變稀等特性，普遍存在污泥偏流、沉積、粘結、堵塞、換熱性能很差和換熱性能較快明顯下降，以及輸送流動阻力大和輸送功耗大等問題。

對于污泥多段管殼式換熱器，在管程內(nèi)的多個換熱管內(nèi)的污泥流速十分不均，甚至只有少數(shù)的換熱管內(nèi)有污泥流過而大多數(shù)換熱管內(nèi)污泥極低速或者不流動、污泥逐漸粘結換熱管表面甚至堵塞部分換熱管，嚴重時堵塞換熱器。此外，即使污泥正常流速流過的換熱表面的換熱性能也很差，并在運行過程中換熱性能也因為污垢粘結換熱管壁面等因素很快會下降，而且輸送污泥的阻力不斷增加甚至經(jīng)常出現(xiàn)堵塞使得整個污泥處理裝置不得不停運。相對于管程，在其殼程內(nèi)由于存在折流渦區(qū)，污泥流動更為不均勻，污泥更容易沉積和堵塞，換熱性能更差。特別是對于反應前的污泥，其無論是換熱性能還是流動性能均特別差，其污泥偏流、沉積、粘結、堵塞的現(xiàn)象十分嚴重，因此，采用管殼式換熱器難以實現(xiàn)泥-泥穩(wěn)定換熱，而采用反應后的污泥與水等工藝介質(zhì)換熱也很不穩(wěn)定而且換熱性能很差。

對于污泥套管式換熱器，相比于污泥多段管殼式換熱器，無論是套管內(nèi)和套管間的污泥流速的均勻性得到了一定的改善，但依然均存在明顯的不均勻流動，很容易產(chǎn)生污泥分層流動、沉積、粘結換熱管壁面等現(xiàn)象。在運行過程中，無論是套管間還是套管內(nèi)，很快就會出現(xiàn)污泥分層流動、底部大量沉積、半管流動，直至堵塞換熱管的現(xiàn)象。此外，套管間的污泥流動性較差也非常容易堵塞，換熱器換熱性能也比較差，而且污泥輸送的流動阻力也特別大，導致污泥輸送的功耗也比較大。另外，由于套管式結構的原因，污泥套管式換熱器占地特別大，建造成本高，甚至有些情況無法進行設備布置等。

對于污泥板式換熱器，盡管一般采用寬流道設計，結構也相對緊湊，但上述污泥沉積、粘結甚至堵塞以及換熱性能差等問題同樣存在。

綜上，由于濕污泥的高粘性、易粘結性、易沉積分層和剪切變稀等特性，現(xiàn)有污泥換熱器普遍存在污泥偏流、沉積、粘結、堵塞、換熱性能很差和換熱性能較快明顯下降的問題，以及污泥輸送流動阻力大和泵送功耗大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種套管強化換熱單元組件，所述套管強化換熱單元組件能夠有效地改善污泥在換熱單元中的流動和換熱狀態(tài)，有效地防止污泥偏流和沉積，有效地減緩污泥粘結換熱表面，基本消除污泥堵塞換熱流道的現(xiàn)象，從而顯著提高換單元的換熱性能和長周期運行可靠性，并有效降低污泥輸送流阻和功耗。

本發(fā)明還旨在提出一種穿透混合旋流高效套管式換熱器。所述穿透混合旋流高效套管式換熱器可以獲得顯著的節(jié)能經(jīng)濟效益和環(huán)保社會效益。