專利名稱：多級式高效波紋管余熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級式高效波紋管余熱回收裝置，尤其涉及利用該裝置與導(dǎo)熱介
質(zhì)組合成具有余熱回收梯級利用功能的余熱回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，余熱回收裝置大多是傳統(tǒng)的列管換熱器式余熱鍋爐，采用的換熱元件有翅片式熱管、針型列管、光管，余熱回收的方式是余熱煙氣從管外通過，將熱能傳遞給管內(nèi)工質(zhì)來回收熱能，必然造成了較大的煙氣阻力，需要通過鼓風(fēng)或引風(fēng)來克服這些阻力，隨之帶來鼓風(fēng)或引風(fēng)設(shè)備增加和用電量增加，降低了余熱回收的節(jié)能效果；同時，由于工質(zhì)在管內(nèi)，工質(zhì)帶壓時換熱管壁承受很大拉力，因此換熱管的管壁要求較厚，管材增加，成本增加，整體原料的耗能增加，不利于節(jié)材節(jié)能；不僅如此，該種結(jié)構(gòu)的余熱回收裝置難于對余熱按品質(zhì)進行梯階回收利用。
本發(fā)明的目的 為克服現(xiàn)有傳統(tǒng)的余熱回收裝置的種種不足，本發(fā)明提供一種多級式高效波紋管余熱回收裝置，該發(fā)明不僅涉及一種特殊的變截面波紋狀園管；而且涉及一種具有梯級換熱回收余熱的組合結(jié)構(gòu)。按該發(fā)明制造成的余熱回收裝置不但具有很強的換熱能力，還能夠通過組合形成簡單靈活、緊湊可靠的多極式模塊化集成余熱回收系統(tǒng)，體積小，重量輕，安裝簡便；從根本上解決了由常規(guī)設(shè)備組成的余熱回收系統(tǒng)所有的設(shè)備龐雜、系統(tǒng)復(fù)雜、功能單一、占地空間大、管道熱損失大、初投資高、安裝難度大、自身耗能多等問題和缺點。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案 波紋狀換熱元件是用高換熱能力的變截面波紋狀園管制成，波紋管的溝槽使煙氣
等流體在管內(nèi)外形成充分湍流，并且增加了換熱面積，即使在流速較低的情況下，流體在管
內(nèi)外均可形成較強的擾動，從而大大提高了傳熱系數(shù)，同時降低了管道阻力，而且波紋管的
溝槽對管外導(dǎo)熱介質(zhì)有很好的導(dǎo)流作用，提高了導(dǎo)熱介質(zhì)的對流傳熱能力。 采用變截面波紋管做換熱元件，使含有余熱的煙氣從煙氣從N支并列波紋管內(nèi)通
過，工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))在波紋管外流動，由于波紋管承受的壓力是由外向內(nèi)，承壓能力很強，
管壁厚度可以減小2/3。煙氣流過波紋管內(nèi)壁時將熱能傳遞給波紋管外與管殼形成的腔體
內(nèi)的工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))，再通過工質(zhì)向外輸送熱能，實現(xiàn)余熱回收利用；同時由于波紋管束
的通氣性好，因此整個裝置的體積很小，節(jié)省了安裝空間，節(jié)約了材料。 將低溫段換熱器的煙氣進口與中溫段換熱器的煙氣出口對接，再將中溫段換熱器的煙氣進口與高溫段換熱器的煙氣出口對接，以高溫段換熱器的煙氣進口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的進煙氣口，以低溫段換熱器的煙氣出口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的煙氣出口，煙氣從N支波紋管內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))，再通過工質(zhì)向外輸送熱能；將低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口與中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口對接，再將中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口與高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口對接，以高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)出口 ，以低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)入口 ，即可分別在低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到高溫液體，在中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到飽和蒸汽，在高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到過熱蒸汽，能滿足不同用途的需要。
本發(fā)明的工作原理和工作流程是 讓高溫?zé)煔?120°C—80(TC )自高溫段換熱器的煙氣入口進入，從低溫段換熱器的煙氣出口流出，實現(xiàn) 1.高溫余熱回收過程煙氣從高溫段換熱器的N支變截面波紋管內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的工質(zhì)(飽和蒸汽)，產(chǎn)生過熱蒸汽，通過過熱工質(zhì)向外輸送熱能。
2.中溫余熱回收過程煙氣從高溫段換熱器的N支變截面波紋管內(nèi)通過后，部分
熱能被回收，溫度降低10(TC—20(TC，然后導(dǎo)入中溫段換熱器，煙氣從中溫段換熱器的N支變截面波紋管內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的工質(zhì)(高溫液體)，產(chǎn)生飽和蒸汽，可以將飽和蒸汽送入高溫段換熱器或直接用飽和蒸汽向外輸送熱能。 3.煙氣從中溫段換熱器的N支變截面波紋管內(nèi)通過后，部分熱能被回收，溫度繼續(xù)降低IO(TC —40(TC，然后再從中溫段換熱器的煙氣出口導(dǎo)入低溫段換熱器，當(dāng)煙氣自低溫段換熱器的N支變截面波紋管內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的工質(zhì)(低溫工質(zhì)，如冷軟化水)，產(chǎn)生高溫工質(zhì)，可以將該工質(zhì)送入中溫段換熱器產(chǎn)飽和蒸汽或直接用高溫水向外輸送熱能 本發(fā)明的有益效果是 可以通過采用一種特殊的變截面波紋狀園管作為換熱元件和多極式的結(jié)構(gòu)使按
該發(fā)明制造成的余熱回收裝置不但具有了很強的換熱能力，還能夠通過組合形成簡單靈
活、緊湊可靠的多極式模塊化集成梯級余熱回收系統(tǒng)，體積小，重量輕，安裝簡便；從根本
上解決了由常規(guī)設(shè)備組成的余熱回收系統(tǒng)所有的設(shè)備龐雜、系統(tǒng)復(fù)雜、功能單一、占地空間
大、管道熱損失大、初投資高、安裝難度大、自身耗能多等問題和缺點。 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的單級余熱回收波紋管換熱器的縱剖面構(gòu)造圖。 圖1中1.變截面波紋狀換熱元件；2.管殼；3.兩端封頭；4.煙氣進口 ；5.煙氣出口 ；6.導(dǎo)熱介質(zhì)進口 ；7.導(dǎo)熱介質(zhì)出口 ；8.排污口 。 圖2是用本發(fā)明制成的多級式高效波紋管余熱回收裝置實施例的工作原理圖。
在圖2所示實施例中1.螺孔；2.法蘭；3.管殼；4.水溫計；5.法蘭；6.網(wǎng)套；7.變截面波紋管；8.煙氣出口 ；9.低溫段工質(zhì)出口 ；10.煙氣進口 ；11.法蘭墊；12.變截面波紋管；13中溫段管殼；14.飽和蒸汽出口 ；15.測溫口 ；16.過熱蒸汽出口 ；17.水位控制；18.平板雙色水位計；19.連接管；20.三通；21.安全閥；22.泄壓口 ；23.溫度傳感器；24.壓力表；25.溫度計；26.壓力計口 ；27.排污口 ；28.高溫段波紋管；29.飽和蒸汽入口 ；30.排污口 ；31.高溫段管殼；32.軟化水工質(zhì)；33.給水口 ；34.排污口 ；35.給水；36.封頭；
37.低溫段換熱器；38.中溫段換熱器；39.高溫段換熱器。 圖2所示多級式高效波紋管余熱回收裝置，回收煙氣余熱是可產(chǎn)生高溫水、飽和蒸汽、過熱蒸汽，工作原理 1.產(chǎn)生過熱蒸汽，煙氣從高溫段換熱器(39)的N支變截面波紋管(28)內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管(28)管外的工質(zhì)(飽和蒸汽)，產(chǎn)生過熱蒸汽，通過過熱工質(zhì)向外輸送熱能。 2.產(chǎn)生飽和蒸汽，煙氣從高溫段換熱器(39)的N支變截面波紋管(28)內(nèi)通過后，部分熱能被回收，溫度降低IO(TC —20(TC，然后導(dǎo)入中溫段換熱器(38)，煙氣從中溫段換熱器(38)的N支變截面波紋管(12)內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的高溫水，產(chǎn)生飽和蒸汽，可以將飽和蒸汽通過飽和蒸汽出口 (14)送入高溫段換熱器的飽和蒸汽入口 (29)或直接用飽和蒸汽向外輸送熱能。 3.產(chǎn)生高溫水，煙氣從中溫段換熱器(38)的N支變截面波紋管內(nèi)通過后，部分熱能被回收，溫度繼續(xù)降低IO(TC —40(TC，然后再從中溫段換熱器(38)的煙氣出口導(dǎo)入低溫段換熱器(37)，當(dāng)煙氣自低溫段換熱器(37)的N支變截面波紋管(7)內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管(7)管外的工質(zhì)(32)，產(chǎn)生高溫工質(zhì)，可以將該工質(zhì)送入中溫段換熱器(38)產(chǎn)飽和蒸汽或直接用高溫水向外輸送熱能。 由此可見，本發(fā)明應(yīng)用于以多種煙氣以及火焰的余熱梯級回收利用系統(tǒng)中，可實
現(xiàn)回收高中低品質(zhì)的余熱等效用。利用本發(fā)明組成的余熱回收系統(tǒng)較圖3所示常規(guī)余熱回
收系統(tǒng)的回收效率和經(jīng)濟性都有很大提高。 圖3是目前常規(guī)列管式余熱鍋爐的工作原理簡圖。 圖3中1.安全閥，2.壓力表，3.放空閥，4.煙氣進口，5.排污，6.進水口 ， 7.煙氣出口，8.水出口。 工作流程將水通過進水口 (6)送入管殼容器內(nèi)，保持滿位，煙氣自煙氣進口 (4)進入余熱鍋爐后經(jīng)列管吸收熱能，列管中的水被加熱后從出水口 (8)供出完成余熱回收。
利用本發(fā)明還可以制造性能優(yōu)異的余熱回收與熱能儲存裝置，圖4是用本發(fā)明制成的發(fā)動機尾氣余熱回收及蓄能供熱裝置實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖4中1.底座，2.外殼，3.保溫層，4.蓄熱內(nèi)箱體，5.波紋狀相變蓄熱元件，6.導(dǎo)熱介質(zhì)，7.換熱盤管，8.通氣孔，9.液位傳感器，IO.被加熱液體進口，ll.箱體溫度計，12.被加熱液體出口，13.尾氣進口法蘭，14.尾氣進口，15.支架，16.排污口，17.煙氣
換熱器。 本實施例的工作原理和工作流程是
—、余熱回收與蓄熱過程 尾氣余熱回收和蓄熱，尾氣、煙氣從尾氣進口 (14)進入煙氣換熱器(17)后，經(jīng)過換熱將熱能傳導(dǎo)給導(dǎo)熱介質(zhì)(6)，導(dǎo)熱介質(zhì)獲得熱能后溫度逐漸升高并加熱波紋狀相變蓄熱元件(5)，當(dāng)導(dǎo)熱介質(zhì)(6)的溫度達到8(TC時，波紋狀相變蓄熱元件(5)內(nèi)的稀土相變蓄熱材料開始表向內(nèi)部融化，待全部融化后相變蓄熱過程結(jié)束，溫度開始繼續(xù)上升，當(dāng)最高不能超過135°C。 二、釋能供熱過程波紋狀相變蓄熱元件(5)中所儲存的熱量傳遞給導(dǎo)熱介質(zhì)(6)，將導(dǎo)熱介質(zhì)加熱至50-8(TC，導(dǎo)熱介質(zhì)(6)再將熱能通過高效的換熱盤管(7)傳導(dǎo)給從被加熱液體進口 (10)流入的液體，隨著釋熱過程的繼續(xù)，波紋狀相變蓄熱元件(9)內(nèi)相變蓄熱材料釋放熱能后逐漸發(fā)生晶格變化一一凝固，釋放所存的潛熱后，其溫度開始下降并釋放顯熱，達到規(guī)定的溫度時，釋熱過程結(jié)束。 本實施例的有益效果是，可以通過高效的煙氣換熱器(17)、導(dǎo)熱介質(zhì)(6)、波紋狀相變蓄熱元件(9)、換熱盤管(7)的傳熱完成尾氣、煙氣的余熱回收和儲存，以及對外釋能供熱，有利于余熱和廢熱回收利用，便于安裝、方便使用、結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠。因此，該發(fā)明 的推廣應(yīng)用將促進節(jié)能減排并能帶來較大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣泛的推廣價值和 發(fā)展前景。 按照圖1所述的實施方式，若把外形及結(jié)構(gòu)更換為其他類似的技術(shù)方案，也均屬 本發(fā)明的保護范圍。 按照圖1所述的實施方式，雖外形及結(jié)構(gòu)未更換為其他類似的技術(shù)方案，但其內(nèi)
部材料類似或更換為其他類似的蓄能材料也均屬本適用新型的保護范圍。 按照圖2所述的實施方式形成的其他類似的技術(shù)方案，也均屬本發(fā)明的保護范圍。 按照圖4所述的實施方式形成的其他類似的技術(shù)方案，也均屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種多級式高效波紋管余熱回收裝置，它是由低溫段、中溫段、高溫段三級換熱器組成，每級換熱器都是由變截面波紋狀換熱元件(1)、管殼(2)、兩端封頭(3)、煙氣進口(4)、煙氣出口(5)、導(dǎo)熱介質(zhì)進口(6)、導(dǎo)熱介質(zhì)出口(7)、排污口(8)等構(gòu)成，其特征在于將N支長度為0.5m-3m，直徑為25mm-120mm，厚度為0.3mm-2mm的變截面波紋狀換熱元件分別對應(yīng)與兩端封頭焊接密封后分別制成低溫段、中溫段、高溫段等單級換熱器，然后將低溫段換熱器的煙氣進口與中溫段換熱器的煙氣出口對接，再將中溫段換熱器的煙氣進口與高溫段換熱器的煙氣出口對接，以高溫段換熱器的煙氣進口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的進煙氣口，以低溫段換熱器的煙氣出口為多級式高效波紋管余熱回收裝置的煙氣出口，煙氣從N支波紋管內(nèi)通過時將熱能傳遞給波紋管管外的工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))，再通過工質(zhì)向外輸送熱能，實現(xiàn)余熱的梯級回收利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多級式高效波紋管余熱回收裝置，其特征在于所述波紋狀換 熱元件是用高換熱能力的變截面波紋狀園管制成，波紋管的溝槽使煙氣等流體在管內(nèi)外形 成充分湍流，并且增加了換熱面積，即使在流速較低的情況下，流體在管內(nèi)外均可形成較強 的擾動，從而大大提高了傳熱系數(shù)，同時降低了管道阻力，而且波紋管的溝槽對管外導(dǎo)熱介 質(zhì)有很好的導(dǎo)流作用，提高了導(dǎo)熱介質(zhì)的對流傳熱能力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多級式高效波紋管余熱回收裝置，其特征在于多級換熱器串 聯(lián)，能夠?qū)煔獾挠酂釋嵤┨菁壔厥绽茫玫讲煌瑴囟群推焚|(zhì)的熱能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多級式高效波紋管余熱回收裝置，其特征在于波紋管外殼可 以使元件在長度方向自由伸縮，由于換熱器采用波紋管，軸向補償量大，當(dāng)管殼程溫差大的 情況下，能自行補償，管與管板的熱應(yīng)力很小，不易裂壞，大大提高了使用壽命。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多級式高效波紋管余熱回收裝置，其特征在于將低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口與中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口對接，再將中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出 口與高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口對接，以高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口為多級式高效波 紋管余熱回收裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)出口 ，以低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)入口為多級式高效波紋管 余熱回收裝置的導(dǎo)熱介質(zhì)入口，即可分別在低溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到高溫液體， 在中溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到飽和蒸汽，在高溫段換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)出口得到過熱 蒸汽，能滿足不同用途的需要。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多級式高效波紋管余熱回收裝置，其特征在于采用變截面波紋管做換熱元件，使含有余熱的煙氣從煙氣從N支并列波紋管內(nèi)通過，工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))在 波紋管外流動，由于波紋管承受的壓力是由外向內(nèi)，承壓能力很強，管壁厚度可以減小2/3。煙氣流過波紋管內(nèi)壁時將熱能傳遞給波紋管外與管殼形成的腔體內(nèi)的工質(zhì)(導(dǎo)熱介質(zhì))，再通過工質(zhì)向外輸送熱能，實現(xiàn)余熱回收利用；同時由于管束的通氣性好，因此整個裝置的 體積很小，節(jié)省了安裝空間，節(jié)約了材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集擾動換熱、強制換熱、熱補償于一體并可通過導(dǎo)熱介質(zhì)和管殼組合成多種功能和用途的多級式高效波紋管余熱回收裝置。它呈圓柱體或長方體，是用公稱直徑為25mm-120mm，壁厚為0.3mm-2mm的金屬波紋管做換熱元件，以金屬圓筒或金屬方管為容器，容器內(nèi)充填一定量的導(dǎo)熱介質(zhì)后兩端密封制成的余熱回收裝置。將N支變截面波紋管換熱元件擺放在不同形狀的容器中并向容器中充填足夠的導(dǎo)熱介質(zhì)即制成單級換熱器，多個單級換熱器串接或并聯(lián)后組成多級式高效波紋管余熱回收裝置。外界煙氣、熱空氣、蒸汽等熱流體逐級通過各段單級換熱器時波紋管換熱元件將熱能傳遞給導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)被逐級加熱后可分別產(chǎn)生高溫液體、飽和蒸汽、過熱蒸汽再通過管路系統(tǒng)對外提供不同品質(zhì)的熱能，實現(xiàn)余熱回收梯級利用功能。
文檔編號F28D7/10GK101782340SQ20091000051
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者王智慧 申請人:王智慧