[發(fā)明專利]套管式換熱單元及無堵塞穿透混合旋流高效套管式換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711042750.5
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107764100B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟繼安
• 申請（專利權(quán)）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(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開了一種套管式換熱單元及無堵塞穿透混合旋流高效管式換熱器，套管式換熱單元包括套內(nèi)管、套外管及斜置強化件。套內(nèi)管內(nèi)限定出用于流通換熱介質(zhì)的內(nèi)腔，套內(nèi)管上設(shè)有安裝槽孔。套外管外套在套內(nèi)管上，套外管與套內(nèi)管之間限定出用于流通另一種換熱介質(zhì)的外腔，外腔與內(nèi)腔相隔離。斜置強化件配合在安裝槽孔上，斜置強化件的一部分伸入到內(nèi)腔中且一部分伸入到外腔并倒角和/或圓角。根據(jù)本發(fā)明實施例的套管式換熱單元內(nèi)的兩種換熱流體可產(chǎn)生無堵塞穿透混合旋流，使得換熱流體不會產(chǎn)生沉積、粘結(jié)和堵塞現(xiàn)象，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阻和泵送功耗，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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種無堵塞穿透混合旋流高效套管式換熱器，特別是一種泥-泥高效換熱的無堵塞穿透混合旋流高效套管式換熱器。

背景技術(shù)

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(shù)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(yīng)器中反應(yīng)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(yīng)器后高溫污泥的熱量回收以加熱進入反應(yīng)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(jié)性、易沉淀分層和剪切變稀等特性，普遍存在污泥沉積和粘結(jié)在換熱壁面，甚至因污泥沉積和粘結(jié)換熱壁面而導(dǎo)致堵塞流道，以及由于污泥沉積和粘接換熱壁面導(dǎo)致?lián)Q熱性能很差和換熱性能較快明顯下降，輸送流動阻力大和輸送功耗大等問題。盡管污泥預(yù)處置工藝中設(shè)置了雜物過濾工藝，但依然不可避免有部分雜物殘留在污泥中，如毛發(fā)、塑料袋、編織袋、樹枝、樹葉等，這些雜物特別是纖維類雜物還是很容易堵塞換熱器流道。

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(jié)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(jié)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(yīng)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(jié)、堵塞的現(xiàn)象十分嚴重。另外，污泥中的部分雜物，如頭發(fā)、塑料袋、編織袋等，這些雜物特別是纖維類雜物很容易堵塞在換熱管的端頭，嚴重時堵塞換熱管導(dǎo)致污泥不能流過換熱管甚至堵塞整個換熱器。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(yīng)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(jié)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，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(dǎo)致污泥輸送的功耗也比較大。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(dǎo)致污泥輸送的功耗也比較大。另外，為了強化換熱，可在套管換熱器內(nèi)設(shè)置擾流強化換熱件(如扭帶等)，污泥中的部分雜物特別是纖維類雜物很容易堵塞在設(shè)置的擾流件上，嚴重時甚至堵塞整個換熱器。此外，由于套管式結(jié)構(gòu)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(shè)備布置等。

對于污泥板式換熱器，盡管一般采用寬流道設(shè)計，結(jié)構(gòu)也相對緊湊，但上述污泥沉積、粘結(jié)甚至堵塞以及換熱性能差等問題同樣存在，特別是污泥中的雜物非常容易堵塞板式換熱器。