一种快装式碳化硅换热器的制作方法

1.本实用新型涉及高温换热及余热回收利用领域，特别涉及一种快装式碳化硅换热器。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.目前，资源和环境问题日益突出，迫切要求高能耗行业全面推行高效、清洁的高温换热技术。高温换热技术鉴于材料和结构的原因，一直制约着高温直接换热技术的发展。蓄热式热风炉，广泛应用于各种行业，各类蓄热式加热炉普遍存在燃气体滞留、燃烧波动、烟风系统复杂等缺点，由于其工作原理要求，往往需要3～4座炉子同时运行，其结构也不适应于小风量高温场合。
4.传统的金属换热器存在着无法适应600℃以上高温工况和腐蚀性工质的局限性，碳化硅陶瓷换热器很好的克服了这种局限性。碳化硅(sic)陶瓷具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨耐腐蚀性能好、抗氧化等特性，最高使用温度可达l300℃。但是发明人研究发现，现有的技术无法加工复杂表面的陶瓷换热器，存在陶瓷换热元件不便于安装组合、难以大型化的问题，从而影响了陶瓷换热器的推广。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术难以平衡导热性好的碳化硅陶瓷换热器的使用与陶瓷换热元件安装困难的问题，本实用新型提出一种快装式碳化硅换热器，通过将碳化硅换热单元模块化，并合理设置模块间的位置关系，换热单元之间的连接关系，不仅有助于在换热器内设置更多换热单元，而且加长介质在换热器内部的流动路径长度，提高换热效率。同时碳化硅换热模块与托盘及耐火隔热墙之间留足膨胀缝，壳体及上下端面法兰为常温，接口密封效果好，不担心高温下的热膨胀问题，提高安全性。
6.具体的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.一种快装式碳化硅换热器，包括换热单元、入口烟道、出口烟道、冷介质入口、冷介质出口和外壳，所述换热单元分布在外壳内，入口烟道和出口烟道分设于外壳两端，冷介质出口位于外壳上靠近入口烟道的一侧，冷介质入口位于外壳上靠近出口烟道的一侧；
8.所述换热单元包括碳化硅换热模块、隔板和换热壳体，碳化硅换热模块位于换热壳体内，换热壳体内设有隔板，碳化硅换热模块位于隔板上，所述换热单元底部设有支撑梁，支撑梁下方设有凸起，外壳内还设有托盘，托盘表面设有与凸起位置和形状对应的凹槽。
9.本实用新型一个或多个技术方案具有以下有益效果：
10.1)本实用新型一些方案在快装式碳化硅换热器中的换热单元包括碳化硅换热模
块、隔板和换热壳体，碳化硅换热模块位于换热壳体内，换热壳体内设有隔板，碳化硅换热模块位于隔板上，所述换热单元底部设有支撑梁，支撑梁下方设有凸起，托盘表面设有与凸起位置和形状对应的凹槽。这样设计将碳化硅换热模块化整为零，可以根据换热器形状这只多个碳化硅换热模块，在不规则形状内设置较多的碳化硅换热模块，改善换热效率，同时通过支撑梁和托盘的固定，换热单元稳定固定，避免因为冷介质的流动发生位置偏移，提高装置稳定性和安全性。
11.2)本实用新型一些方案在换热单元接口内设有耐火隔热墙，另外换热单元与隔板及耐火隔热墙之间留足膨胀缝，壳体及上下端面法兰为常温，接口密封效果好，不担心高温下的热膨胀问题。
12.3)碳化硅换热模块串联或首尾连接可形成多管程换热通道，解决了常规陶瓷换热器不便于安装组合、难以大型化的问题，快装式碳化硅陶瓷换热器可用于高温、高含尘、腐蚀性气体的换热过程。
附图说明
13.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
14.图1为本实用新型实施例1所述快装式碳化硅换热器的正视图；
15.图2为本实用新型实施例1所述快装式碳化硅换热单元安装示意图；
16.图3为本实用新型实施例1所述快装式碳化硅换热单元的俯视图；
17.图4为本实用新型实施例1所述快装式碳化硅陶瓷换热单元组装示意图；
18.其中：1、冷介质出口；2、入口烟道；3、换热单元；4、冷介质入口；5、出口烟道；6、换热单元接口法兰；7、换热壳体；8、耐火隔热墙；9、碳化硅换热模块；10、紧固件；11、隔板；12、托盘。
具体实施方式
19.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
20.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本实用新型中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
21.需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.本实用新型中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本
领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
23.为了解决现有技术难以平衡导热性好的碳化硅陶瓷换热器的使用与陶瓷换热元件安装困难的问题，本实用新型提出一种快装式碳化硅换热器，通过将碳化硅换热单元模块化，并合理设置模块间的位置关系，换热单元之间的连接关系，不仅有助于在换热器内设置更多换热单元，而且加长介质在换热器内部的流动路径长度，提高换热效率。同时碳化硅换热模块与托盘及耐火隔热墙之间留足膨胀缝，壳体及上下端面法兰为常温，接口密封效果好，不担心高温下的热膨胀问题，提高安全性。
24.具体的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
25.一种快装式碳化硅换热器，包括换热单元、入口烟道、出口烟道、冷介质入口、冷介质出口和外壳，所述换热单元分布在外壳内，入口烟道和出口烟道分设于外壳两端，冷介质出口位于外壳上靠近入口烟道的一侧，冷介质入口位于外壳上靠近出口烟道的一侧；
26.所述换热单元包括碳化硅换热模块、隔板和换热壳体，碳化硅换热模块位于换热壳体内，换热壳体内设有隔板，碳化硅换热模块位于隔板上，所述换热单元底部设有支撑梁，支撑梁下方设有凸起，外壳内还设有托盘，托盘表面设有与凸起位置和形状对应的凹槽。
27.在快装式碳化硅换热器中的换热单元包括碳化硅换热模块、隔板和换热壳体，碳化硅换热模块位于换热壳体内，换热壳体内设有隔板，碳化硅换热模块位于隔板上，所述换热单元底部设有支撑梁，支撑梁下方设有凸起，托盘表面设有与凸起位置和形状对应的凹槽。这样设计将碳化硅换热模块化整为零，可以根据换热器形状这只多个碳化硅换热模块，在不规则形状内设置较多的碳化硅换热模块，改善换热效率，同时通过支撑梁和托盘的固定，换热单元稳定固定，避免因为冷介质的流动发生位置偏移，提高装置稳定性和安全性。
28.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述冷介质入口和冷介质出口之间的距离小于入口烟道和出口烟道之间的距离。
29.这样设计可以保证冷介质能完全吸收烟气中的热量。
30.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述换热单元为多个，外壳内还设有托盘，托盘与外壳可拆卸连接，换热单元位于托盘上。
31.在一些更具体的实施方式中，外壳竖直放置，托盘与外壳垂直，安装在外壳内部，外壳上放置换热单元，换热单元底部设有支撑梁，支撑梁设有凸起，托盘上表面设有凹槽，凸起与凹槽一一匹配，实现换热单元的放置和固定。
32.托盘将上一层换热单元的碳化硅换热模块支撑起来，利用托盘的固定、密封作用，实现换热单元的快速安装组合。所述托盘用于托起多个碳化硅换热模块组成方便拆卸的换热单元，利于快装式碳化硅换热器实现换热单元模块化，减少现场施工的难度，实现工厂组装。
33.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述换热单元、入口烟道、出口烟道、冷介质入口、冷介质出口和外壳之间通过连接法兰连接。
34.各个相邻结构通过法兰连接，不仅提高拆装便捷性，而且可以根据实际使用工况设计换热器外形形状，根据换热器外形设置换热单元数量和布置方式。此外，换热单元、托盘、外壳的配合，有助于进一步增加拆装灵活性，通过支撑梁下方的凸起与托盘表面的凹槽
配合，也有助于提高整体装置的稳定性。
35.为了避免热量损失，在本实用新型一个或多个实施方式中，换热壳体和碳化硅换热模块之间设有耐火隔热墙。
36.外壳及上下端面法兰为常温，换热单元接口法兰密封效果好。
37.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述换热单元外侧或者底部设有换热单元接口法兰，相邻两个或多个换热单元可以通过换热单元接口法兰连接。
38.包括但不限于的连接方式：左右相邻的换热单元依次连接，上下相连的换热单元依次连接，在不规则壳体内，相邻换热单元接触处设置连接法兰，通过连接法兰连接。
39.在本实用新型一个或多个实施方式中，多个换热单元串联形成多管程换热通道，换热模块外为壳程通道，壳程通道连通入口烟道和出口烟道，换热单元连通冷介质入口和冷介质出口。
40.在本实用新型一个或多个实施方式中，多组换热单元串联可将壳程通道加长，形成单壳程多管程换热器。
41.所述换热单元和换热模块外部的法兰可以均匀分布在换热单元外围和换热模块外围，各个平面都设有连接法兰，这样可以进一步加强连接稳定性，同时也更适合应用在不规则外壳内部的连接，增加整体装置的稳定性。
42.进一步地，所述换热单元、入口烟道、出口烟道两端均设接口法兰并通过接口法兰连接在一起，接口法兰通过紧固件固定在壳体上，各部件均可快速拆装。
43.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述托盘与换热单元、碳化硅换热模块与耐火隔热墙之间设有膨胀缝。
44.进一步地，所述耐火隔热墙与换热壳体之间固定，耐火隔热墙内、耐火隔热墙与换热模块之间均设膨胀缝，不担心高温下的热膨胀问题。
45.进一步地，所述托盘与碳化硅换热模块、耐火隔热墙之间设膨胀缝，不担心高温下的热膨胀问题。
46.在本实用新型一个或多个实施方式中，所述换热单元、入口烟道、出口烟道、外壳四周均设加强筋。
47.根据本实用新型优选的，所述托盘选用耐热钢制作，保证托盘在高温下的机械性能。
48.在本实用新型一个或多个实施例中，冷介质自冷介质入口进入管程，自冷介质出口离开；热介质自进口烟箱进入壳程，自出口烟箱离开。冷热介质通过碳化硅换热模块组成的换热面进行换热，冷介质最高输出温度可达1100℃。
49.下面结合具体的实施例，对本实用新型做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本实用新型的解释而不是限定。
50.实施例1
51.如图1-4所示，为本实施例公开的一种快装式碳化硅换热器，包括长方形外壳，外壳内部设有换热单元3，外壳上设置入口烟道2、出口烟道5、冷介质入口4、冷介质出口1，入口烟道2和出口烟道5分设于外壳两端，冷介质出口1位于外壳上靠近入口烟道2的一侧，冷介质入口4位于外壳上靠近出口烟道5的一侧。换热单元3包括碳化硅换热模块9、隔板11和换热壳体7，碳化硅换热模块9位于换热壳体7内，换热壳体7内设有隔板11，碳化硅换热模块
9位于隔板11上，所述换热单元3底部设有支撑梁，支撑梁下方设有凸起，外壳内还设有托盘12，托盘12表面设有与凸起位置和形状对应的凹槽。换热单元3、入口烟道2、出口烟道5两端均设接口法兰并通过接口法兰连接在一起，接口法兰通过紧固件10固定，各部件均可快速拆装。
52.换热壳体7和碳化硅换热模块9之间设有耐火隔热墙8，换热单元3外侧底部设有换热单元接口法兰6，相邻两个或多个换热单元3可以通过换热单元接口法兰6连接。
53.在本实施例所述结构中，多个换热单元3串联形成多管程换热通道，碳化硅换热模块9外为壳程通道，壳程通道连通入口烟道2和出口烟道5，换热单元3连通冷介质入口4和冷介质出口1。多组换热单元3串联可将壳程通道加长，形成单壳程多管程换热器。所述换热单元3、入口烟道2、出口烟道5、冷介质入口4、冷介质出口1和外壳之间通过连接法兰连接。
54.工作过程：高温烟气从入口烟道2进入，从出口烟道5流出，高温烟气位于换热单元3外侧，冷介质由冷介质入口4进入，冷介质出口1流出，冷介质位于换热单元3的管道内部。
55.实施例2
56.本实施例与实施例1区别在于，外壳不是规则的长方形，而是直角形状，在该外壳内，换热单元依次连接，接触处设置连接法兰，以适应外壳内部空间。
57.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。