一种立式U型管烟气余热回收换热器的制作方法

本发明属于换热器技术领域，特别是涉及一种立式u型管烟气余热回收换热器。

背景技术：

换热器是一种实现介质与介质之间热量传递的设备，广泛应用于石油、化工、冶金、轻工业等行业。以冶金过程中的氢氧化铝焙烧为例，氢氧化铝焙烧过程中会产生大量高温烟气，其排烟热损失约占氢氧化铝热耗的15％，且排烟温度越高，则焙烧炉的热效率就越低，如果这一部分的热量不加以回收，必然带来能源的浪费和经济损失，因此为了回收这一部分热量，就需要用到烟气余热回收换热器。

目前，传统的烟气余热回收换热器通常采用固定管板式结构，其管程介质为烟气，而壳程介质为水，这种换热器存在一个明显的缺点，即烟气中的粉尘堆积在换热管的底部，严重时会直接堵塞换热管，从而导致换热器的换热效率降低，而且换热管被堆积的粉尘堵塞后，粉尘清理过程也十分不便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种立式u型管烟气余热回收换热器，管程介质为水，壳程介质为烟气，换热管形式为u型，该结构方便清理壳程烟气中的粉尘，解决了粉尘堵塞问题，进一步提高了换热效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种立式u型管烟气余热回收换热器，包括管程箱体、壳程箱体、管板及u型管管束；所述管程箱体竖直设置，在管程箱体底部水平设置有管箱法兰，在管程箱体内部中间处竖直设置有分程隔板，通过分程隔板将管程箱体内腔分隔为管程介质进料腔和管程介质出料腔；在所述管程介质进料腔的侧向管程箱体上设置有管程介质进料口，管程介质进料腔的上方管程箱体上设置有进料腔排气口；在所述管程介质出料腔的侧向管程箱体上设置有管程介质出料口，管程介质出料腔的上方管程箱体上设置有出料腔排气口；所述壳程箱体竖直设置在管程箱体正下方，在壳程箱体顶部水平设置有壳体法兰；所述管板密封夹持在管箱法兰与壳体法兰之间，管箱法兰与壳体法兰通过螺栓连接固定；所述u型管管束竖直安装在壳程箱体内部，u型管管束的进料口密封穿过管板与管程介质进料腔连通，u型管管束的出料口密封穿过管板与管程介质出料腔连通；在所述壳程箱体的下部侧方设置有壳程介质进料口，在壳程箱体的上部侧方设置有壳程介质出料口；在所述u型管管束上沿竖直方向均布设置有若干壳程介质折流板，若干壳程介质折流板与u型管管束固定连接，且若干壳程介质折流板位于壳程介质进料口与壳程介质出料口之间；在所述壳程箱体的底部设置有壳程排净口。

所述管程介质为水，管程介质的流动路径为：管程介质进料口→管程介质进料腔→u型管管束→管程介质出料腔→管程介质出料口；所述壳程介质为烟气，壳程介质的流动路径为：壳程介质进料口→壳程介质折流板→壳程介质出料口。

所述管程箱体的截面形状为圆形，所述壳程箱体的截面形状为方形，所述壳程排净口截面形状为圆形，所述壳程箱体与壳体法兰之间由上圆下方的变截面过渡段密封衔接，壳程箱体与壳程排净口之间由上方下圆的变截面过渡段密封衔接。

在所述壳程介质进料口下方的壳程箱体侧方设置有固定耳座，通过固定耳座对壳程箱体进行固定。

在所述壳程介质进料口与壳程介质出料口之间的壳程箱体上设置有透明观察窗。

本发明的有益效果：

本发明的立式u型管烟气余热回收换热器，管程介质为水，壳程介质为烟气，换热管形式为u型，该结构方便清理壳程烟气中的粉尘，解决了粉尘堵塞问题，进一步提高了换热效率。

附图说明

图1为本发明的一种立式u型管烟气余热回收换热器(剖视)的结构示意图；

图2为本发明的一种立式u型管烟气余热回收换热器的结构示意图；

图中，1—管程箱体，2—壳程箱体，3—管板，4—u型管管束，5—管箱法兰，6—分程隔板，7—管程介质进料腔，8—管程介质出料腔，9—管程介质进料口，10—进料腔排气口，11—管程介质出料口，12—出料腔排气口，13—壳体法兰，14—壳程介质进料口，15—壳程介质出料口，16—壳程介质折流板，17—壳程排净口，18—固定耳座，19—透明观察窗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2所示，一种立式u型管烟气余热回收换热器，包括管程箱体1、壳程箱体2、管板3及u型管管束4；所述管程箱体1竖直设置，在管程箱体1底部水平设置有管箱法兰5，在管程箱体1内部中间处竖直设置有分程隔板6，通过分程隔板6将管程箱体1内腔分隔为管程介质进料腔7和管程介质出料腔8；在所述管程介质进料腔7的侧向管程箱体1上设置有管程介质进料口9，管程介质进料腔7的上方管程箱体1上设置有进料腔排气口10；在所述管程介质出料腔8的侧向管程箱体1上设置有管程介质出料口11，管程介质出料腔8的上方管程箱体1上设置有出料腔排气口12；所述壳程箱体2竖直设置在管程箱体1正下方，在壳程箱体2顶部水平设置有壳体法兰13；所述管板3密封夹持在管箱法兰5与壳体法兰13之间，管箱法兰5与壳体法兰13通过螺栓连接固定；所述u型管管束4竖直安装在壳程箱体2内部，u型管管束4的进料口密封穿过管板3与管程介质进料腔7连通，u型管管束4的出料口密封穿过管板3与管程介质出料腔8连通；在所述壳程箱体2的下部侧方设置有壳程介质进料口14，在壳程箱体2的上部侧方设置有壳程介质出料口15；在所述u型管管束4上沿竖直方向均布设置有若干壳程介质折流板16，若干壳程介质折流板16与u型管管束4固定连接，且若干壳程介质折流板16位于壳程介质进料口14与壳程介质出料口15之间；在所述壳程箱体2的底部设置有壳程排净口17。

所述管程介质为水，管程介质的流动路径为：管程介质进料口9→管程介质进料腔7→u型管管束4→管程介质出料腔8→管程介质出料口11；所述壳程介质为烟气，壳程介质的流动路径为：壳程介质进料口14→壳程介质折流板16→壳程介质出料口15。

所述管程箱体1的截面形状为圆形，所述壳程箱体2的截面形状为方形，所述壳程排净口17截面形状为圆形，所述壳程箱体2与壳体法兰13之间由上圆下方的变截面过渡段密封衔接，壳程箱体2与壳程排净口17之间由上方下圆的变截面过渡段密封衔接。

在所述壳程介质进料口14下方的壳程箱体2侧方设置有固定耳座18，通过固定耳座18对壳程箱体2进行固定。

在所述壳程介质进料口14与壳程介质出料口15之间的壳程箱体2上设置有透明观察窗19。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

首先将初始温度为20℃的冷却水接入管程介质进料口9，在冷却水进入管程介质进料腔7时，腔室内的空气由进料腔排气口10排出，当冷却水注满管程介质进料腔7后，将全部流经u型管管束4与烟气进行换热，之后再排入管程介质出料腔8内，此时经换热后的冷却水将达到50℃左右，而管程介质出料腔8内的空气由出料腔排气口12排出，当冷却水注满管程介质出料腔8后，会全部经管程介质出料口11排出。

在冷却水流经换热器的同时，需要将温度为160℃的烟气经壳程介质进料口14通入壳程箱体2内，烟气会在若干壳程介质折流板16之间多次折返流动，以充分与u型管管束4内的冷却水进行换热，当烟气从壳程介质出料口15排出时，烟气的温度将下降到50℃左右。

在整个换热过程中，可以实时通过透明观察窗19对换热器运行情况进行监视，便于调整工艺参数。

随着换热器运行时长的增加，烟气中的粉尘在壳程箱体2底部的堆积量也会越来越大，那么在换热器停运维护期间，只需通过壳程排净口17就可以简单快速的将堆积粉尘清除，进一步提高了换热效率。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。