CN101922868B - 高温换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温换热器，属于热交换设施技术领域。该换热器具有罐状壳体，壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔，上部具有位于壳体内的冠状回流腔；高温腔开有高温介质进口，出气腔开有高温介质出口；高温腔内壁衬有隔热层，顶部通过第一组列管与回流腔连通；回流腔通过第二组列管与出气腔连通；壳体中部具有形成夹仓的***层；***层开有冷气进口，夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通；上腔室开有热空气出口。本发明的换热器将夹仓和列管结构有机结合，结构合理，可以耐受温度高达1200℃的换热介质，并且换热充分。

Description

高温换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器，尤其是一种高温换热器，属于热交换设施技术领域。

背景技术

夹仓式和列管式换热器的是许多行业常用的热交换设施。申请号为CN02222477.7的中国专利申请公开了一种燃气热水器，主要由燃烧器、热交换器、热水夹仓、控制器、进出气道和壳体构成。其特征是：造型为圆柱体，由上下两端机托将壳体扣住固定，连接成封闭的整体，内面包容一个下部留有热水出口的圆筒形热水夹仓，上端与废气呼出管相通，下端与新鲜空气导入管相通，炉膛内安装燃烧器和热交换器，热交换器的换热管呈螺旋形盘旋上升，上部缠绕在叶轮状换热片***的卡槽内。其中的换热器即为夹仓式。而申请号为200910182125.X的中国发明专利公开了一种组合式换热管列管换热器，包括第一网板、罐体、折流板、第二网板和换热管，其特征在于：所述列管换热器还包括密封板和密封环，换热管另一端密封焊接有管套，密封板上开设有与第二网板上的管孔相对应的密封孔，密封环一端装配在管套内，另一端装配在密封孔内；密封环外壁设有两道环形密封槽，密封槽内装有O型圈，分别将密封环外壁与管套及密封孔的内壁密封；所述密封板通过紧固连接的第二网板和第二封头压紧固定。

夹仓式换热器的基本结构简单，制造容易，检修方便，内容积大，介质流向单一，但同功率耗材比大。列管式换热器是目前较常用的换热器，结构紧凑，介质流向多样化。同功率换热耗材省，但制造复杂，检修不便。据申请人了解，由于受自身结构限制，难以采取必要的降温结构(尤其是列管式)，而一般钢材在1000℃左右已接近自身熔点，因此当换热介质温度达1000℃左右时，这两种换热器都难以承受，无法连续工作。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，通过结构改进，提出一种可以承受高温介质并且热交换充分的高温换热器，从而满足高温介质的换热需求。

为了达到以上目的，本发明的高温换热器具有罐状壳体，所述壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔，所述壳体上部具有位于壳体内的冠状回流腔；所述高温腔开有高温介质进口，出气腔开有高温介质出口；所述高温腔内壁衬有隔热层，顶部通过第一组列管与所述回流腔连通；所述回流腔通过第二组列管与所述出气腔连通；所述壳体中部具有形成夹仓的***层；所述***层开有冷气进口，所述夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通；所述上腔室开有热空气出口。

本发明将夹仓和列管有机结合，形成二级换热结构。在下的部分为夹仓式换热，利用夹仓式换热器内容积大的特点，尽量做大夹仓内高温腔的内容积，便于在高温腔内设隔热层，降低了高温腔内耐热钢所受的高温辐射，解决了耐热问题。当高温介质进入高温腔时，利用高温腔较大容积特点，使流速减慢，让高温充分经过隔热层传输给高温腔壁。低温冷空气从进口进入***层内，在带走热量的同时，降低换热器壳体的受热量。在上的部分为列管构成的主换热器，列管束的外壳组成换热器的壳程，经过第一级热交换的空气从在下的夹仓输出后，与管束进一步热交换，使冷空气最大程度带走管束上的热能，并控制管束受热温度，确保换热器的安全使用。在此过程中，高温介质从管束下部进入，上升至回流腔，进行一次自流混合后，进入二次管程回流，因此换热十分充分。

本发明进一步的完善是，所述高温腔具有由高温介质进口至第一组列管下端的倾斜导流板，从而可以将进入高温腔的高温介质有效引导到列管。

本发明更进一步的完善是，所述壳体下部为与所述出气腔连通锥形积灰斗。这样，可以使高温介质中所含杂质在热交换输出之前沉积。

本发明再进一步的完善是，所述高温介质进口与高温腔内侧铺设耐火砖，从而避免高温气体直接与换热器钢体接触。

实验证明，本发明的换热器将夹仓和列管结构有机结合，结构合理，可以耐受温度高达1200℃的换热介质，并且换热充分。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1列管处的截面图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的高温换热器如图1至图4所示，罐状壳体1的外壳中部由隔板2分隔成高温腔3和出气腔4，上部具有位于壳体内的冠状回流腔5。高温腔3开有高温介质进口6，出气腔4开有高温介质出口7。高温腔3和高温介质进口6内壁衬有作为隔热层的耐火砖，从而避免高温气体直接与换热器钢体接触。顶部通过第一组垂直列管8与回流腔5连通。高温腔3具有由高温介质进口6至第一组列管8下端的倾斜导流板11。回流腔5通过第二组列管9与出气腔4连通。壳体中部具有形成夹仓13的***层10。***层10开有穿过倾斜导流板11底部的冷气进口12，高温介质进口6和其出口7均穿过夹仓13，这样不仅可以抑制导流板以及高温介质进、出口管壁的温度，而且有利于换热。夹仓13上部通过邻近列管根部的径向通道与上部壳体和冠状回流腔5之间形成的上腔室14相通，一级热交换后的冷空气从下部夹仓输出后，在管束根部横切输入进行热交换。上腔室背离冷气进口12的一侧开有热空气出口15。壳体下部为与出气腔4连通的锥形积灰斗16。这样，可以使高温介质中所含杂质在热交换输出之前沉积。

本实施例采取以下提高耐高温性能的措施：

1、在增大的换热器进气和高温腔内侧铺耐火砖，避免高温气体直接与换热器钢体接触。

2、采用二级换热有机结合的结构，下部为夹仓式换热器，低温冷空气从换热器进口管周围及高温腔底部强行输入，带走热量，降低换热器本体的受热量。上部为主换热器，由竖立着的钢管组成换热管程。管束外壳组成换热器的壳程，空气从下部夹仓输出后，在管束根部横切输入后和管束进行热交换，使冷空气最大程度带走管束上的热能，保持管束受热温度低于1150℃，确保换热器的安全使用。

3、作为换热介质的合成气体从列管管束下部进入上升至顶部出管口，在顶腔内进行一次自流混合后，进入二次管程回流出管程。由于管内合成气体流向垂直于水平面，且从管口流出的合成气体垂直向下，流速较快，使夹带在合成气体中的较大颗粒的夹尘，随运动惯性直冲于换热器下部在灰斗中，使换热器具有重力除尘效果，合成气体则从旁侧的管道输出。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种高温换热器，具有罐状壳体，其特征在于：所述壳体中部由隔板分隔成高温腔和出气腔，所述壳体上部具有位于壳体内的冠状回流腔；所述高温腔开有高温介质进口，出气腔开有高温介质出口；所述高温腔内壁衬有隔热层，顶部通过第一组列管与所述回流腔连通；所述回流腔通过第二组列管与所述出气腔连通；所述壳体中部具有形成夹仓的***层；所述***层开有冷气进口，所述夹仓上部与上部壳体和冠状回流腔之间形成的上腔室相通；所述上腔室开有热空气出口。

2.根据权利要求1所述的高温换热器，其特征在于：所述高温腔具有由高温介质进口至第一组列管下端的倾斜导流板。

3.根据权利要求2所述的高温换热器，其特征在于：所述壳体下部为与所述出气腔连通锥形积灰斗。

4.根据权利要求3所述的高温换热器，其特征在于：所述高温介质进口与高温腔内侧铺设耐火砖。

5.根据权利要求2至4任一所述的高温换热器，其特征在于：所述冷气进口穿过倾斜导流板底部。

6.根据权利要求5所述的高温换热器，其特征在于：所述高温介质进口和高温介质出口均穿过夹仓。

7.根据权利要求6所述的高温换热器，其特征在于：所述夹仓上部通过邻近列管根部的径向通道与所述上腔室相通。

8.根据权利要求7所述的高温换热器，其特征在于：所述上腔室背离冷气进口的一侧开有所述热空气出口。

Images