CN203824382U - 一种组合式换热*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种组合式换热***，属于高温热回收***技术领域。一种组合式换热***，包括一端具有高温介质进口、另一端具有高温介质出口的壳体，所述壳体内设有换热管束，所述壳体外设有与换热管束通过管道连通的汽包，所述管道包括连通在汽包和换热管束进口之间的下降管以及连通在换热管束出口和汽包之间的上升管。高温介质在壳体内流动时，换热管束与汽包连通形成自然循环，换热管束内的冷却介质将高温介质的一部分热量带走，使高温介质的热能充分利用，而且高温介质流动的距离和阻力小，其压降损失也较小；另外，由于换热管束设置在壳体内，换热管束可以自由膨胀，避免了换热***开裂的安全问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换热***，具体的说是涉及一种石油化工、火电电力、冶金、热能工程等行业的所使用的热回收***中的组合式换热***，属于高温热回收***技术领域。
背景技术
目前，在石油化工、火电电力、冶金、热能工程等行业中通常使用热回收***对高温介质的热能进行回收利用，这种高温介质的热回收***一般采用单台或者多台换热器。采用单台换热器回收高温热能，具有高温介质管道少、设备占地面积小的优点，但是存在热能的梯级综合利用较差、热回收效能较低的缺点；采用多台换热器回收高温热能具有热回收效能较高的优点，但是多台换热器之间高温管道较长会导致高温介质的压力损失较大，而且采用多台换热器，占地面积大，增加投资成本。
为提高高温介质热回收的利用效率，一些专利文件中公开了高温介质热回收装置，如公告号为CN2557914Y、名称为“一种高温显热回收组合式换热器”的中国实用新型专利中公开了一种组合式换热器，该换热器具有高温介质流动阻力低、设备占地面积小的优点，但是由于该换热器膨胀节组件来克服热膨胀的问题，由于膨胀节是一种易损件，膨胀节损坏后很容易出现事故，而且这种换热器微固定管板列管式，在高温情况下容易出现膨胀开裂的问题。又如公告号为CN201159608Y、名称为“组合式换热器”的中国实用新型专利中公开了一种立式组合式换热器，该换热器具有压降损失小、节能效果好、占地面积小的优点，但是该设备是将多台换热器简单的组合，且组合的换热器也采用了固定管板列管式换热器，也存在容易开裂的安全问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种组合式换热***，以解决现有技术的高温热回收***中的换热器压降损失大、占地面积大、容易开裂出现安全事故的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案：一种组合式换热***，包括一端具有高温介质进口、另一端具有高温介质出口的壳体，所述壳体内设有换热管束，所述壳体外设有与换热管束通过管道连通的汽包，所述管道包括连通在汽包和换热管束进口之间的下降管以及连通在换热管束出口和汽包之间的上升管。
所述壳体的数量至少为两个。
所述每个壳体中换热管束的数量至少为两个，同一个壳体中的各换热管束沿高温介质流动的方向依次布置。
所述汽包的数量至少为两个，各汽包沿高温气体流动的方向温度依次降低。
所述各换热管束分别通过上升管和下降管与对应的汽包连接，温度较低的后一个汽包中的饱和介质出口连通有再热管，该再热管从温度较高的前一个汽包中穿出。
所述不同壳体中处于相同位置的换热管束并联后与对应的汽包连通。
所述同一个壳体中前一个换热管束所连接的汽包与后一个换热管束的进口连通。
所述壳体的内壁上设有隔热材料。
本实用新型将换热管束设置在壳体内，换热管束通过上升管和下降管与汽包连通形成自然循环，在使用时，高温介质在壳体内流动时，高温介质的一部分热量被换热管束内的介质带走，使高温介质的温度降低，而且由于高温介质流动的距离和阻力小，其压降损失也较小；另外，由于换热管束设置在壳体内，换热管束可以自由膨胀，避免了换热***开裂的安全问题。同时由于换热管束与汽包连通，在自然循环的作用下换热管束内的介质进入汽包中，使汽包内的介质被加热，最终得到不同温度、不同状态的热介质，从而使高温介质的热能得到充分利用。而且由于汽包的作用，换热管束中的介质处于沸腾状态，具有传热膜***大，节省换热面积。因此，本实用新型的组合式换热***的壳程短、高温介质流动阻力和阻力小、压降损失小，不易出现膨胀开裂的安全问题，而且高温介质的热能可以被充分利用。
进一步的，设置两个或两个以上的壳体，高温介质可在两个或两个以上的壳体中流动，使本实用新型能够对多系列高温介质的热能进行回收。
进一步的，在每个壳体中设置两个或两个以上的换热管束，高温热介质在壳体流动时，通过多个换热管束传递热量，使高温介质热能的回收利用率进一步提高。
进一步的，通过设置两个或两个以上不同温位的汽包，高温介质介质在壳体流动时，通过换热管束将高温介质的热量传递到对应温位的汽包中，从而获得不同温度等级的介质。
进一步的，温度较低的后一个汽包中的介质通过再热管从温度较高的前一个汽包中穿出，这样可对温度较低的后一个汽包中的介质进一步加热，得到温度等级更高的介质。
进一步的，不同壳体中处于相同位置的换热管束并联后与对应的汽包连通，在不增加汽包数量的情况下，不同壳体中的换热管束与同一个汽包连接，就能完成多系列高温介质的热回收，从而节省了设备的投资与占地面积。
进一步的，同一个壳体中前一个换热管束所连接的汽包与后一个换热管束的进口连通，高温介质在流动时，这样可通过后一个换热管束对前一个汽包中的介质进一步加热，得到温度等级更高的介质，从而使高温介质热能的回收利用率进一步提高。
进一步的，壳体内壁设置的隔热材料可避免壳体材料直接接触高温气体，能够降低壳体材料的要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的***流程图；
图2是本实用新型实施例2的***流程图；
图3是本实用新型实施例3的***流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1：
本实用新型的实施例1的***流程如图1所示，本实施例的组合式换热***，包括一端具有高温介质进口、另一端具有高温介质出口的壳体1，壳体1的内壁上设有隔热材料，壳体1内设有沿高温介质流动方向依次分布的三个换热管束2，壳体1外设有通过管道与换热管束2连通的两个汽包3，第一个汽包的温度高于第二个汽包的温度，第一个汽包和第一个换热管束进口之间设有下降管41，第一个换热管束出口和第一个汽包之间设有上升管42，从而第一个汽包和第一个换热管束构成了第一个循环，第二个汽包和第三个换热管束进口之间设有下降管41，第三个换热管束出口和第二个汽包之间设有上升管42，从而第二个汽包和第三个换热管束构成了第一个循环，第一个汽包与第二个换热管束的进口通过管道连通经第二个换热管束换热后形成高压过热蒸汽。第二个汽包还连通有再热管43，该再热管43从第一个汽包中穿出。
本实施例的组合式换热***在使用时，高温介质在壳体1内流动，高温介质的部分热量被换热管束2中的介质带走，第一个换热管束中的介质在第一个循环中流动，最终使第一个汽包中介质的热量增加，第一个汽包中的介质还可以通过管道进入到第二个换热管束中，经第二个换热管束换热后热量进一步增加；第三个换热管束中的介质在第二个循环中流动，使第二个汽包中介质的热量增加，第二个汽包中的介质还可以通过再热管在第一个汽包中换热后热量进一步增加。
本实施例可用于回收合成氨二段转化炉出口的高温气体，在回收这种高温气体的热量时，汽包中的介质为水蒸气，这种高温气体进入壳体前的压力为2.0~4.0MPa、温度为700~1000℃，高温气体在壳体内流动时，高温气体分别与每个换热管束和汽包中的介质换热，第一个汽包中的介质是压力为8.0~10MPa的高压饱和蒸汽，第二个汽包中的介质是压力为4.0~6.0MPa中压饱和蒸汽，第一个汽包中的高温饱和蒸汽经第二个换热管束换热后得到高压过热蒸汽，第二个汽包中的中温饱和蒸汽产物通过再热管在第一个汽包中换热后得到压力为4.0MPa、温度为275~325℃中压过热蒸汽。经过换热后，从高温介质出口处排出的高温气体的温度可降至300~380℃，而且压降损失低于25KPa。
本实施例采用以自然循环、沸腾传热为主体的换热方式，这种方式使高温介质的换热效果好，对高温介质热能的回收利用率高，而且换热后高温介质得压降损失小，另外，壳体不会影响换热管道的膨胀，不存在容易开裂导致的安全问题，而且还能得到不同温度和压力等级的饱和蒸汽和过热蒸汽等副产物。本实施例的高温气热回收***，相对于传统的高压废锅、蒸汽过热器、中压废锅流程来说，降低了***的能耗与设备的投资。
实施例2：
本实用新型的实施例2的***流程如图2所示，本实施例的组合式换热***，包括一端具有高温介质进口、另一端具有高温介质出口的壳体1，本实施例中壳体1的数量为两个，适用于回收多系列高温介质的热量，各壳体1的内壁上均设有隔热材料，每个壳体1内均设有沿高温介质流动方向依次分布的三个换热管束2，壳体1外设有通过管道与换热管束2连通的三个汽包3，第一个汽包的温度高于第二个汽包的温度，第二个汽包的温度高于第三个汽包的温度，不同壳体1中处于相同位置的换热管束2并联后与对应的汽包3连通，也就是说各壳体内对应的换热管束的出口并联后通过上升管42与对应的汽包连通，各壳体内对应的换热管束的进口并联后通过下降管41与对应的汽包连通，第一个汽包与各壳体中并联后的第一个换热管束构成了第一个循环，第二个汽包与各壳体中并联后的第二个换热管束构成了第二个循环，第三个汽包与各壳体中并联后的第三个换热管束构成了第三个循环，第二个汽包和第三个汽包上均连通有再热管43，第二个汽包所连通的再热管43从第一个汽包中穿出，第三个汽包所连通的再热管43从第二个汽包中穿出。
本实施例的组合式换热***在使用时，高温介质在壳体内流动，高温介质的部分热量被换热管束中的介质带走，第一个换热管束中的介质在第一个循环中流动，最终使第一个汽包中介质的热量增加，第二个换热管束中的介质在第二个循环中流动，最终使第二个汽包中介质的热量增加，第三个换热管束中的介质在第三个循环中流动，最终使第三个汽包中介质的热量增加，第二个汽包中的介质还可以通过再热管在第一个汽包中换热后热量进一步增加，第三个汽包中的介质还可以通过再热管在第二个汽包中换热后热量进一步增加。
本实施例可用于回收低压高温烃类介质的热量，在回收这种高温烃类介质时，前两个汽包中的介质为水蒸气，第三个汽包中的介质为甲醇蒸汽，这种高温烃类介质进入壳体前的压力为0.1~1.0MPa、温度为450~600℃，高温烃类介质分别与每个换热管束和汽包中的介质换热，第一个汽包中的介质是压力为8.0~12.5MPa、温度为295~330℃的高温饱和蒸汽，第二个汽包中的介质是压力为2.0~2.5MPa、温度为215~225℃的中温饱和蒸汽，第三个汽包中的介质是甲醇饱和蒸汽，第二个汽包中的中温饱和蒸汽产物通过再热管在第一个汽包中换热后得到压力为2.0~2.5MPa、温度为250~300℃的中温过热蒸汽，第三个汽包中的甲醇饱和蒸汽通过再热管在第二个汽包中换热后得到温度为160~200℃甲醇过热蒸汽。经过换热后，从高温介质出口处排出的高温烃类介质的温度可降至160~200℃，而且压降损失在5~10KPa。
本实施例采用以自然循环、沸腾传热为主体的换热方式，这种方式使高温介质的换热效果好，对高温介质热能的回收利用率高，而且换热后高温介质得压降损失小，另外，壳体不会影响换热管道的膨胀，不存在容易开裂导致的安全问题，而且还能得到不同温度和压力等级的饱和蒸汽和过热蒸汽等副产物。本实施例的高温气热回收***，由于不同壳体中处于相同位置的换热管束并联后与对应的汽包连通，不需要增加汽包数量就能完成多系列高温介质的热回收，从而减少了设备的数量、降低了***的能耗，与传统的热回收*** 相比节省了设备的投资与占地面积。
实施例3：
本实用新型的实施例3的***流程如图3所示，与本实用新型实施例2不同的是，本实施例中壳体的数量为一个，适用于回收单系列高温介质的热量，本实施例的其它结构均与实施例3相同，此处不再赘述。
与实施例2一样，本实施例在使用时，高温介质在壳体内流动，高温介质的部分热量被换热管束中的介质带走，第一个换热管束中的介质在第一个循环中流动，最终使第一个汽包中介质的热量增加得到高温饱和介质，第二个换热管束中的介质在第二个循环中流动，最终使第二个汽包中介质的热量增加得到中温饱和介质，第三个换热管束中的介质在第三个循环中流动，最终使第三个汽包中介质的热量增加得到低温饱和介质。第二个汽包中的中温饱和介质产物还可以通过再热管在第一个汽包中换热后热量进一步增加，得到中温过热介质产物；第三个汽包中的低温饱和介质产物还可以通过再热管在第二个汽包中换热后热量进一步增加，得到低温过热介质。本实施例使高温介质的换热效果好，对高温介质热能的回收利用率高，而且换热后高温介质得压降损失小，另外，壳体不会影响换热管道的膨胀，不存在容易开裂导致的安全问题，而且还能得到不同温度和压力等级的饱和蒸汽和过热蒸汽等副产物。
上述实施例为本实用新型优选的实施例，在本实用新型的其它实施例中，汽包的数量可根据实际需要而选用，汽包的数量可以是一个，还可以是两个以上。
在本实用新型的其它实施例中，汽包中的介质既可以是水蒸汽，也可以是甲醇其它气体的蒸气。
在本实用新型的其它实施例中，壳体中换热管束的数量可根据实际需要而选用，换热管束的数量可以是一个也可以是两个，还可以是三个以上。
在本实用新型的其它实施例中，壳体的数量可根据实际需要而选用，壳体的数量可以是两个以上。
Claims (8)
1.一种组合式换热***，其特征在于：其包括一端具有高温介质进口、另一端具有高温介质出口的壳体（1），所述壳体（1）内设有换热管束（2），所述壳体（1）外设有与换热管束（2）通过管道连通的汽包（3），所述管道包括连通在汽包（3）和换热管束（2）进口之间的下降管（41）以及连通在换热管束（2）出口和汽包（3）之间的上升管（42）。
2.根据权利要求1所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述壳体（1）的数量至少为两个。
3.根据权利要求2所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述每个壳体中换热管束（2）的数量至少为两个，同一个壳体中的各换热管束沿高温介质流动的方向依次布置。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述汽包（3）的数量至少为两个，各汽包沿高温气体流动的方向温度依次降低。
5.根据权利要求4所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述各换热管束（2）分别通过上升管（42）和下降管（41）与对应的汽包（3）连接，温度较低的后一个汽包中的饱和介质出口连通有再热管（43），该再热管（43）从温度较高的前一个汽包中穿出。
6.根据权利要求5所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述不同壳体（1）中处于相同位置的换热管束（2）并联后与对应的汽包（3）连通。
7.根据权利要求4所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述同一个壳体（1）中前一个换热管束所连接的汽包（3）与后一个换热管束的进口连通。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种组合式换热***，其特征在于：所述壳体（1）的内壁上设有隔热材料。
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