一种防积灰型分体式煤气相变换热器的制作方法

1.本实用新型涉及钢铁行业余热回收装置，尤其涉及一种防积灰型分体式煤气相变换热器。


背景技术：

2.分体式相变换热器是一种高效换热设备，通过工质相变传热，其具有极高的导热性、良好的等温性、可长距离传热、可控制温度等一系列优点。
3.该换热器由循环工质的蒸发段和冷凝段组成，换热管束内装有循环工质，蒸发段和冷凝段相互分开，两者之间通过蒸汽上升管和冷凝液回流管连接成一个循环回路。
4.在分体式相变换热器的工程运用中，蒸发段管束置于热流体通道内，即热流体换热器，蒸发段管束吸收热流体热量，热量通过吸热管束传递给管束内的循环介质，循环介质吸热由液相转变为汽相，通过蒸汽上升管传输至冷凝段，冷凝段管束置于冷流体通道内，即冷流体换热器，汽相循环介质通过放热管束将热量传递给冷流体从而冷凝转变为液相，后经冷凝液回流管回流至蒸发段工作，依次循环，通过高效分体式相变传热，实现冷、热流体换热的目的。
5.分体式相变换热器还具有无外界动力、布置灵活、热流密度的可调、有效解决冷热流体窜漏、可实现在线性能恢复、后期维修更换成本低等特点，因此，在石油化工、冶金、电力、建材及节能环保等领域中，发挥着重要作用。
6.分体式相变换热器多用于气——气换热工况，作为分体式相变换热器的重要特点，为了强化传热，提高整台换热器的传热效率，热流体换热管束和冷流体换热管束的换热管的外部均可设置翅片。
7.在钢铁行业，利用高炉煤气加热器，将烟气(热流体)的余热加热高炉煤气(冷流体)以提高高炉热风炉、煤气锅炉等热工设备的热效率。由于高炉煤气具有含灰特性，设备运行时，煤气侧换热器普遍存在积灰现象，且较难清除，对设备稳定运行带来不利影响。究其原因，主要是现有技术中，煤气多为水平流向，煤气换热器翅片管的翅片表面呈水平方向，翅片表面容易堆积粉尘，因而影响换热、甚至阻塞气流通道。相比较，烟气侧换热器积灰程度则较轻，通过采用自清灰的烟气流速或在线清灰器，即可解决积灰问题。


技术实现要素：

8.针对钢铁行业高炉煤气换热器管束积灰问题比较突出，影响设备稳定运行的问题，本实用新型创新性地采用了新型分体式煤气换热器管束结构，使得粉尘无法沉积在翅片表面。
9.本实用新型提供的防积灰型分体式煤气相变换热器，包括烟气换热管束和煤气换热管束，其中所述煤气换热管束高于所述烟气换热管束，所述烟气换热管束的上端通过蒸汽上升管与所述煤气换热管束的上端连接，所述烟气换热管束的下端通过冷凝液回流管与所述煤气换热管束的下端连接，所述煤气换热管束的煤气换热管水平布置，所述换热管上
的翅片竖直布置。
10.烟气换热管束安装在烟气换热器壳体内，煤气换热管束安装在煤气换热器壳体内。煤气换热管束的翅片换热管轴向方向设置为水平方向，使得换热管翅片表面呈竖直方向，粉尘无法沉积在翅片表面，有效解决了煤气换热管束积灰的问题。
11.优选地，所述煤气换热管束的煤气换热管在水平方向上倾斜布置，且入口端高于出口端。以增强煤气换热管束内部工质的相变换热与循环的动力，利于工质冷凝后流向出口。
12.优选地，所述煤气换热管束包括左联管、多根煤气换热管以及右联管；多根煤气换热管平行布置，煤气换热管的两端分别连接左联管、右联管。
13.优选地，所述烟气换热管束、煤气换热管束的数量为多片；多片烟气换热管束与多片煤气换热管束一一对应连接，分别形成各自独立的循环回路。
14.优选地，所述烟气换热管束包括上联管、多根烟气换热管以及下联管，烟气换热管的两端分别连接上联管、下联管。
15.本实用新型将煤气换热管束的煤气换热管水平布置，从而使得煤气换热管上的翅片呈竖直布置，解决了现有技术中煤气换热管束的翅片管为竖直方向，换热管翅片表面呈水平方向，高炉煤气中的粉尘容易堆积在翅片表面，因而影响换热、甚至阻塞气流通道的技术问题。
16.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
17.(1)煤气换热管束的结构特点，从根本上解决了煤气换热器的积灰问题；
18.(2)烟气换热管束和煤气换热管束可视现场情况而分开布置，因此可以远距离传热，给工艺设计带来较大的灵活性，也为换热器的大型化、热能的综合利用以及热能利用系统的优化创造了良好的条件；
19.(3)烟气换热管束和煤气换热管束彼此独立，易于实现流体分隔密封；
20.(4)烟气换热管束和煤气换热管束可根据运行工况的变化实现换热管热流密度可控，换热管壁温可调，从而有效地避开露点腐蚀问题。
附图说明
21.图1为本实用新型防积灰型分体式煤气相变换热器示意图；
22.图2为本实用新型单排换热管束独立循环系统示意图；
23.图3为本实用新型优化的煤气换热管束示意图。
24.附图标记：
25.1、烟气换热器壳体；2、烟气换热管束，2-1、下联管，2-2、烟气换热管，2-3、上联管；3、蒸汽上升管；4、煤气换热器壳体；5、煤气换热管束，5-1、左联管，5-2、煤气换热管，5-3、左联管；6、冷凝液回流管；7、工质。
具体实施方式
26.下面结合实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的说明。
27.如图1和图2所示的本新型实用的防积灰型分体式煤气相变换热器，采用烟气的余热来加热高炉煤气。多片烟气换热管束2沿烟气流动方向安装在烟气换热器壳体1内，并与
烟气接触，烟气换热管束2由下联管2-1、烟气换热管2-2、上联管2-3等组成。多片煤气换热管束5沿煤气流动方向安装在煤气换热器壳体4内，并与煤气接触，煤气换热管束5由左联管5-1、煤气换热管5-2、右联管5-3等组成。其中多片煤气换热管束5与多片烟气换热管束2之间分别通过蒸汽上升管3和冷凝液回流管6一一对应相连，各自形成独立的封闭的换热循环系统。
28.当烟气横向掠过烟气换热管束2，烟气的热量将管束内的工质7加热。工质7被加热后汽化，通过密度差的作用沿着蒸汽上升管3传递到煤气换热管束5并加热横向掠过煤气换热管束5的煤气。汽化的工质7将凝结潜热传递给煤气后变成冷凝液，通过位差的作用经冷凝液回流管6又回到烟气换热管束2被烟气继续加热，这样周而复始的循环形成煤气换热管束5与烟气换热管束2之间的能量传递。多排换热管束共同作用完成了烟气与高炉煤气之间的能量交换。
29.如图2所示，煤气换热管束5中，煤气换热管5-2为水平布置，该换热管结构型式为翅片管，此时，煤气换热管5-2的翅片表面方向为竖直方向，因而避免了高炉煤气中粉尘堆积在翅片表面而影响换热、甚至阻塞气流通道现象的发生。
30.如图3所示，为了强化煤气换热管束5工质的循环效果，煤气换热管5-2可按图示方向倾斜一定的角度α(比如α＝3
°
)，煤气换热管的入口端高于出口端，这样可以增强煤气换热管束5内部工质的相变换热与循环的动力。
31.上述实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换(比如：冷流体为高炉煤气之外的其他含灰介质)，这些对本实用新型权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本实用新型的保护范围。