[实用新型]管壁温度可控的热管式换热器

说明书

技术领域   本发明涉及一种换热器。

背景技术   目前，热管式换热器广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业中。常用的热管换热器有分体式换热器和整体式换热器。其中分体式换热器一般由如下部分组成：冷介质箱体（如空气、煤气箱体）、热介质箱体（如烟气箱体），箱体内安装的换热管排及连通冷、热介质换热管排的连管。上述换热器的不足之处在于：当换热器在操作工况或冬夏季气温发生变化时，不能同时满足热管热侧管壁温度高于烟气酸露点和获得最大的余热回收量两项指标，与节能降耗的要求尚存在差距。 

发明内容  本发明目的在于提供一种当操作负荷变化或环境温度变化时，可始终控制热管热侧壁温恒定且略高于烟气酸露点，同时又能最大限度地回收热量的一种管壁温度可控的分体式换热器结构。

本发明主要是：冷侧壳体上有与热侧烟气换热器相连的上升和回流连管，在回流管上设自控阀，该自控阀与设在上升管上的压力或温度变送器相连。

本发明主要包括固定管板式换热器和热介质箱体，两者上下设置。其中冷介质侧为固定管板式换热器，冷侧介质（如水、气体等）走管程，冷介质的进出口设在封头上。换热器壳体上部设有与热介质箱体相连的上升管接口，下部设有回流管接口，壳体内设有若干换热管。上述换热器热介质侧有一箱体，其侧面分别设有热介质的进、出口，箱体内设有若干管排单元，该管排单元是由若干根竖直的换热管组成的，管排上下两端分别与上、下集箱连通；上述热介质箱体内的若干管排单元可以是多排，即管排单元的集箱相互平行；当热介质气量大时所需管排单元比较长，可根据运输及安装尺寸，也可以设并列的若干列，即管排单元的集箱同轴线。上述热介质箱体内的每个（或多个）管排单元的上集箱均通过上升管与冷介质换热器壳体上的一个（或多个）上升管接口相连，冷介质侧换热器可以设一个或多个。而热介质箱体内的每个管排单元的下集箱均通过回流管与冷介质换热器壳体上的一个（或多个）回流管接口相连，构成工质循环回路。在上述热介质箱体内靠近热介质出口侧的一个或多个管排与对应的冷介质侧一个或多个上升管的循环回路上设有与变送器相连的压力或温度传感器，如是温度传感器，其可直接设在上升管外壁上，如是压力传感器则需在上升管上设将传感器置入的通孔并封闭。最好，工质循环回路内压力大于大气压的工况，采用压力传感器，由于工质循环回路汽相空间压力相同，其采集的数值误差小，可控性好；而工质循环回路内压力小于大气压的工况，采用温度传感器，由于其采集的是总上升管外壁的温度，因此密封性能好。压力或温度传感器采集的信号经变送器送至与回流管相连的自控阀上。最好上述热介质箱体内的多个管排单元的上（下）集箱各自通过短管与一根上（下）联管相连，上述冷介质壳体上多个上升（回流）管各自通过短管与一根上升（回流）联管相连，上述冷、热介质壳体的上联管分别与一根总上升管的上、下两端相连通，而下联管分别与一根总回流管的上、下两端相连通，构成工质循环回路。在上述总上升管上设有压力或温度变送器的传感器，同样，如是温度变送器的传感器，其可直接设在总上升管外壁上，如是压力变送器的传感器则需在上升管上设将传感器置入的通孔并封闭。与上述压力或温度变送器相连的自控阀设在上述总回流管上。 

本发明的工作过程如下：在冷、热介质壳体之间的回流管上设置一个自控阀，按烟气酸露点加一个温度裕量如小于t℃，控制热管蒸发段管壁温度。当阀全开时，相当于未施控，工质回流量最大，此时换热器换热能力也最大。当阀全关时，相当于工质无回流，此时冷介质壳体内会逐渐被工质充满，换热面积逐渐减少，换热量趋于零。通过压力或温度变送器调节自控阀的开度可以达到一个合适的回流量，使管壁温度或管内工质的饱和压力维持在设定值，进而保持热管壁温基本恒定且略高于烟气酸露点。随着操作负荷变化或环境温度变化，管壁温度也随之发生相应的变化，压力或温度传感器检测到这种变化，经变送器将其转化成标准信号送至自控阀的控制部分，由该自控阀的控制部分控制阀门开启量进而控制工质回流量，使热介质箱体的热管壁温始终略高于烟气酸露点。本发明按夏季气温最高且负荷最大时设计换热面积，以获得最大余热回收能力。当冬季气温降低或负荷降低时，通过减少工质回流量来控制热管壁温恒定且略高于烟气酸露点，以防止腐蚀。 

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、热管壁温不受操作工况和环境温度变化影响，可自动调整至设定值并保持恒定。

2、能有效防止或减缓换热面酸露点腐蚀，延长设备使用寿命。

3、排烟温度可降到110℃左右，既节能、降耗，又能最大限度地回收热量，热效率高。