基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，包括列管式換熱器和蓄熱式換熱器；列管式換熱器通過隔板使得管外流動(dòng)的煙氣按著S型路徑流動(dòng)，列管內(nèi)流動(dòng)的空氣也是按著S型路徑與煙氣逆向流動(dòng)，使得列管式換熱器中的煙氣與空氣發(fā)生劇烈的熱交換，提高熱量的利用率，煙氣在溫度高于露點(diǎn)溫度時(shí)離開列管式換熱器；蓄熱式換熱器由四個(gè)放置有蓄熱體的陶瓷制成的蓄熱筒組成，筒外流動(dòng)的煙氣與筒內(nèi)流動(dòng)的空氣發(fā)生熱交換可能使得煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度，產(chǎn)生腐蝕，而陶瓷具有較強(qiáng)的耐腐蝕能力，使得換熱器具有耐腐蝕能力，陶瓷還有較好的蓄熱能力，能有效抑制氣流溫度的波動(dòng)，有效的提高氣流溫度的穩(wěn)定性。
【專利說明】基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬熱交換及傳遞【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，尤其適用于烤房、烘房、干燥房等內(nèi)部的換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在國內(nèi)烤房的使用成本仍然好高。煤炭是我國烤煙烘烤的主要燃料，在能源緊張、燃料價(jià)格不斷上漲的形勢下，提高能量的利用率顯得尤為重要。而換熱器作為烤房供熱系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的性能直接影響著煙葉烘烤的質(zhì)量和單位能耗。
[0003]當(dāng)前國內(nèi)用于烤房烘烤的換熱器主要存在以下幾個(gè)方面的問題:(I)換熱器效率不高，使得烘烤的用煤量大，大大增加了烤房使用的成本，使得煙農(nóng)收益減少。(2)灰塵吸附在換熱器內(nèi)壁面，大大增加了傳熱熱阻，使得換熱器換熱效率急劇減小。(3)煙氣在換熱器中發(fā)生熱交換時(shí)可能使得煙氣的溫度低于露點(diǎn)溫度，產(chǎn)生腐蝕問題，換熱器防腐蝕能力差，大大減少了換熱器的使用壽命。(4)輸出溫度不穩(wěn)定、波動(dòng)大,烤房對于溫度的控制及穩(wěn)定性要求非常高，溫度不穩(wěn)定、波動(dòng)過大會(huì)極大影響烤煙烘烤的質(zhì)量和品質(zhì)。(5)換熱器清灰困難，煙氣在管內(nèi)流動(dòng)，煙氣中的灰塵粘附在內(nèi)管壁面上，清灰處理較難進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種換熱效率高、耐腐蝕能力強(qiáng)、易清灰、熱源溫度穩(wěn)定性好的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，包括密封筒、設(shè)置在密封筒內(nèi)的高溫段的列管式換熱器和低溫段的蓄熱式換熱器；所述蓄熱式換熱器位于列管式換熱器的上方；
所述密封筒的橫截面為矩形；
所述列管式換熱器包括多個(gè)集氣箱和數(shù)組列管式換熱單元；所述密封筒的內(nèi)壁相對兩側(cè)分別設(shè)置集氣箱，密封筒內(nèi)壁一側(cè)的集氣箱與密封筒內(nèi)壁另一側(cè)的集氣箱在豎直高度上相互錯(cuò)開設(shè)置；數(shù)組列管式換熱單元由上而下依次排布，每組列管式換熱單元由橫向設(shè)置的多個(gè)列管組成；最低一組列管式換熱單元內(nèi)列管的一端以及剩余組列管式換熱單元內(nèi)列管的兩端與對應(yīng)側(cè)的集氣箱內(nèi)連通；相鄰兩組列管式換熱單元之間橫向設(shè)置隔板，所述隔板的一端設(shè)置在對應(yīng)一側(cè)的集氣箱上，隔板的另一端與密封筒的內(nèi)壁形成一段間隔；最低一組列管式換熱單元內(nèi)列管的另一端穿過密封筒作為高溫段空氣進(jìn)口，在密封筒的底部設(shè)置高溫段煙氣進(jìn)口；
所述蓄熱式換熱器包括豎直設(shè)置的至少兩組低溫段蓄熱單元、設(shè)置在列管式換熱器上方的低溫段下集氣箱和設(shè)置在密封筒頂部的低溫段上集氣箱，所述密封筒的內(nèi)壁一側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣進(jìn)口，所述密封筒的內(nèi)壁另一側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣出口，所述低溫段上集氣箱的一端伸出密封筒的一側(cè)作為低溫段空氣出口，所述低溫段煙氣出口伸出密封筒的頂部；每組低溫段蓄熱單元包括蓄熱筒和放置在蓄熱筒內(nèi)的蓄熱體，所述蓄熱體之間以及蓄熱筒與蓄熱體之間形成空氣流道，所述蓄熱筒的下端口與低溫段下集氣箱內(nèi)連通，所述蓄熱筒的上端口與低溫段上集氣箱內(nèi)連通；相鄰低溫段蓄熱單元之間以及密封筒與低溫段蓄熱單元之間形成煙氣流道，所述煙氣流道與低溫段煙氣進(jìn)口和低溫段煙氣出口相通；
所述低溫段下集氣箱與最頂部的集氣箱連通；所述低溫段煙氣進(jìn)口與最頂部的列管式換熱單元上方形成的高溫段煙氣出口連通。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，蓄熱筒為陶瓷蓄熱筒。
[0007]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，蓄熱體為陶瓷球狀。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，密封筒的外壁設(shè)置保溫層。
[0009]作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)方案，列管的外壁均布設(shè)置翅片。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、該組合換熱器具備列管式換熱器優(yōu)異的換熱性能和蓄熱式換熱器較強(qiáng)的蓄熱穩(wěn)溫及耐腐蝕能力的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足，綜合性能優(yōu)異。
[0011]2、高溫段的列管式換熱單元被隔板隔開，使得列管外流動(dòng)的煙氣流動(dòng)路徑呈S型，延長煙氣在高溫段列管的停留時(shí)間，有利于列管內(nèi)空氣充分吸熱，從而達(dá)到降低能耗的目的。
[0012]3、高溫段列管式換熱器煙氣在列管外流動(dòng)，空氣在列管內(nèi)流動(dòng)，低溫段蓄熱式換熱器煙氣在蓄熱筒外流動(dòng)，空氣在蓄熱筒內(nèi)流動(dòng)，使得除灰在列管外和蓄熱筒外進(jìn)行，除灰更加方便。同時(shí)可以采用水噴淋的方式或者風(fēng)機(jī)吹灰的方式進(jìn)行除灰。
[0013]4、蓄熱體具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、強(qiáng)度高以及抗熱震性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。煙氣在溫度高于露點(diǎn)溫度時(shí)離開高溫段換熱器，在低溫段換熱器可能出現(xiàn)煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度，產(chǎn)生腐蝕問題，由于其優(yōu)良的耐腐蝕性，使得組合式換熱器具有優(yōu)異的耐腐蝕能力。
[0014]5、低溫段的蓄熱式換熱器的陶瓷蓄熱體具有較強(qiáng)的蓄熱穩(wěn)溫能力，能夠減小氣流溫度的波動(dòng)，很好的穩(wěn)定氣流溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1沿A— A方向的剖視圖；
圖3為圖1沿B— B方向的剖視圖。
[0016]附圖中:I一高溫段空氣進(jìn)口； 2—列管；3—集氣箱；4一隔板；5—高溫段煙氣出口； 6—低溫段煙氣進(jìn)口； 7—蓄熱筒；8—蓄熱體；9一低溫段空氣出口； 10—低溫段上集氣箱；11 一低溫段煙氣出口； 12—低溫段下集氣箱；13—翅片；14 一高溫段煙氣進(jìn)口； 15—空氣流道；16—密封筒。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0018]如圖1所示，基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，包括密封筒16、設(shè)置在密封筒16內(nèi)的高溫段的列管式換熱器和低溫段的蓄熱式換熱器；蓄熱式換熱器位于列管式換熱器的上方。密封筒16的橫截面為矩形,密封筒16的外壁設(shè)置保溫層,有利于對高溫段列管式換熱器進(jìn)行保溫。
[0019]列管式換熱器包括多個(gè)集氣箱3(本實(shí)施例中，集氣箱3為三個(gè))和數(shù)組列管式換熱單元(列管式換熱單元為三組)；密封筒16的內(nèi)壁相對兩側(cè)分別設(shè)置集氣箱3，密封筒16內(nèi)壁一側(cè)的集氣箱3與密封筒16內(nèi)壁另一側(cè)的集氣箱3在豎直高度上相互錯(cuò)開設(shè)置(本實(shí)施例中，在密封筒16的內(nèi)壁左側(cè)設(shè)置兩個(gè)集氣箱3,在密封筒16的內(nèi)壁右側(cè)設(shè)置一個(gè)集氣箱3，右側(cè)設(shè)置的集氣箱3的頂部與密封筒16的內(nèi)壁左側(cè)最上一個(gè)集氣箱3的底部在水平方向上對應(yīng)，右側(cè)設(shè)置的集氣箱3的底部與密封筒16的內(nèi)壁左側(cè)最下一個(gè)集氣箱3的頂部在水平方向上對應(yīng))。數(shù)組列管式換熱單元由上向下依次排布，每組列管式換熱單元由橫向(橫向在本實(shí)施例中為水平方向)設(shè)置的多個(gè)列管2組成，如圖2所示。最低一組列管式換熱單元內(nèi)列管2的一端以及剩余組列管式換熱單元內(nèi)列管2的兩端與對應(yīng)側(cè)的集氣箱3內(nèi)連通。相鄰兩組列管式換熱單元之間橫向設(shè)置隔板4，隔板4的一端設(shè)置在對應(yīng)一側(cè)的集氣箱3上,隔板4的另一端與密封筒16的內(nèi)壁形成一段間隔。最低一組列管式換熱單兀內(nèi)列管2的另一端穿過密封筒16作為高溫段空氣進(jìn)口 I，在密封筒16的底部設(shè)置高溫段煙氣進(jìn)口 14。
[0020]列管2的外壁均布設(shè)置翅片13，增強(qiáng)列管2內(nèi)流動(dòng)的空氣與列管2外的煙氣之間的熱傳遞。在高溫段的列管式換熱器內(nèi)，空氣在列管2內(nèi)流動(dòng)，煙氣在列管2外流動(dòng)，煙道被隔板4隔開，列管2外煙氣按S型路徑流動(dòng)，列管2內(nèi)的空氣同樣也是按S型路徑流動(dòng)，高溫段的列管式換熱器中空氣與煙氣是逆向流動(dòng)。
[0021]蓄熱式換熱器包括豎直設(shè)置的至少兩組低溫段蓄熱單元(本實(shí)施例中，設(shè)置有四個(gè)低溫段蓄熱單元)、設(shè)置在列管式換熱器上方的低溫段下集氣箱12和設(shè)置在密封筒16頂部的低溫段上集氣箱10。密封筒16的內(nèi)壁右側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣進(jìn)口 6,密封筒16的內(nèi)壁左側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣出口 11，低溫段上集氣箱10的右端伸出密封筒16的右側(cè)作為低溫段空氣出口 9，低溫段煙氣出口 11伸出密封筒16的頂部。每組低溫段蓄熱單元包括蓄熱筒7和放置在蓄熱筒7內(nèi)的蓄熱體8，蓄熱筒7由陶瓷制成，蓄熱體8為具有蓄熱功能的無數(shù)陶瓷小球聚集而成，蓄熱體8可以采用莫來石、堇青石、鈦酸鋁以及剛玉等陶瓷材料制成，如圖3所示，蓄熱體8之間以及蓄熱筒7與蓄熱體8之間形成空氣流道15，蓄熱筒7的下端口與低溫段下集氣箱12內(nèi)連通，蓄熱筒7的上端口與低溫段上集氣箱10內(nèi)連通。相鄰低溫段蓄熱單元之間以及密封筒16與低溫段蓄熱單元之間形成煙氣流道，煙氣流道與低溫段煙氣進(jìn)口 6和低溫段煙氣出口 11相通。
[0022]低溫段下集氣箱12與最頂部的集氣箱3連通，低溫段煙氣進(jìn)口 6與最頂部的列管式換熱單元上方形成的高溫段煙氣出口 5連通。在低溫段的蓄熱式換熱器內(nèi)，煙氣在蓄熱筒7外流動(dòng)，空氣在蓄熱筒7內(nèi)流動(dòng)，低溫段的蓄熱式換熱器中煙氣與空氣是交叉流動(dòng)。
[0023]高溫段的列管式換熱器，空氣從高溫段空氣進(jìn)口 I流入，在列管2中流動(dòng)并且流動(dòng)路徑呈S型，列管2左右兩端固定在集氣箱上并與之相通。煙氣從高溫段煙氣進(jìn)口 14流入沿著煙道在列管2外按S型路徑流動(dòng)，煙氣與空氣逆向流動(dòng)，使得高溫段換熱器中的煙氣與空氣發(fā)生劇烈的熱交換，列管2內(nèi)的空氣能充分吸收列管2外煙氣的熱量，有效地提高了熱量的利用率，高溫段煙氣出口 5與低溫段煙氣進(jìn)口 6連通，高溫段最高的集氣箱3與低溫段下集氣箱12連通。經(jīng)過在高溫段列管式換熱器中強(qiáng)烈的熱交換后，空氣進(jìn)入低溫段下集氣箱12，流入與低溫段下集氣箱12相通的蓄熱筒7中，與蓄熱體8發(fā)生熱交換，再經(jīng)低溫段上集氣箱10從低溫段空氣出口 9流出，而離開高溫段換熱器的煙氣與空氣交叉流動(dòng)，沿著煙道與四個(gè)蓄熱筒7發(fā)生熱交換，然后經(jīng)低溫段煙氣出口 11排出。
[0024]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，其特征在于:包括密封筒(16)、設(shè)置在密封筒(16)內(nèi)的高溫段的列管式換熱器和低溫段的蓄熱式換熱器；所述蓄熱式換熱器位于列管式換熱器的上方； 所述密封筒(16)的橫截面為矩形； 所述列管式換熱器包括多個(gè)集氣箱(3)和數(shù)組列管式換熱單元；所述密封筒(16)的內(nèi)壁相對兩側(cè)分別設(shè)置集氣箱(3),密封筒(16)內(nèi)壁一側(cè)的集氣箱(3)與密封筒(16)內(nèi)壁另一側(cè)的集氣箱(3)在豎直高度上相互錯(cuò)開設(shè)置；數(shù)組列管式換熱單元由上向下依次排布，每組列管式換熱單元由橫向設(shè)置的多個(gè)列管(2)組成；最低一組列管式換熱單元內(nèi)列管(2)的一端以及剩余組列管式換熱單元內(nèi)列管(2)的兩端與對應(yīng)側(cè)的集氣箱(3)內(nèi)連通；相鄰兩組列管式換熱單元之間橫向設(shè)置隔板(4)，所述隔板(4)的一端設(shè)置在對應(yīng)一側(cè)的集氣箱(3)上,隔板(4)的另一端與密封筒(16)的內(nèi)壁形成一段間隔；最低一組列管式換熱單元內(nèi)列管(2)的另一端穿過密封筒(16)作為高溫段空氣進(jìn)口( I)，在密封筒(16)的底部設(shè)置高溫段煙氣進(jìn)口(14)； 所述蓄熱式換熱器包括豎直設(shè)置的至少兩組低溫段蓄熱單元、設(shè)置在列管式換熱器上方的低溫段下集氣箱(12)和設(shè)置在密封筒(16)頂部的低溫段上集氣箱(10)，所述密封筒(16)的內(nèi)壁一側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣進(jìn)口(6),所述密封筒(16)的內(nèi)壁另一側(cè)與蓄熱式換熱器之間形成一低溫段煙氣出口(11)，所述低溫段上集氣箱(10)的一端伸出密封筒(16)的一側(cè)作為低溫段空氣出口(9)，所述低溫段煙氣出口(11)伸出密封筒(16)的頂部；每組低溫段蓄熱單元包括蓄熱筒(7)和放置在蓄熱筒(7)內(nèi)的蓄熱體(8)，所述蓄熱體(8)之間以及蓄熱筒(7)與蓄熱體(8)之間形成空氣流道(15)，所述蓄熱筒(7)的下端口與低溫段下集氣箱(12)內(nèi)連通，所述蓄熱筒(7)的上端口與低溫段上集氣箱(10)內(nèi)連通；相鄰低溫段蓄熱單元之間以及密封筒(16)與低溫段蓄熱單元之間形成煙氣流道，所述煙氣流道與低溫段煙氣進(jìn)口(6)和低溫段煙氣出口(11)相通； 所述低溫段下集氣箱(12)與最頂部的集氣箱(3)連通；所述低溫段煙氣進(jìn)口(6)與最頂部的列管式換熱單元上方形成的高溫段煙氣出口(5)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，其特征在于:所述蓄熱筒(7)為陶瓷蓄熱筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，其特征在于:所述蓄熱體(8)為陶瓷球狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，其特征在于:所述密封筒(16)的外壁設(shè)置保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于高低溫分段換熱的列管、蓄熱式組合換熱器，其特征在于:所述列管(2)的外壁均布設(shè)置翅片(13)。
【文檔編號(hào)】F28D7/16GK103712491SQ201410008080
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】閆云飛, 吳樹成, 張力, 李龍, 張永華, 左萬琦, 蒲舸, 李紹德, 冉景煜, 劉成榮, 唐強(qiáng) 申請人:重慶大學(xué)