[发明专利]一种具有多个方向吹灰的余热利用换热器

说明书

本申请是2013年12月9日申请的申请号为2013106640399的《一种输出流体温度恒定的余热利用换热器》的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有多个方向吹灰的余热利用换热器，属于换热器技术领域。

背景技术

随着我国经济快速发展，能源消耗日益增加，城市大气质量日益恶化的问题也越发突出，节约能源和减少环境有害物排放的问题迫在眉睫。在常见的热能动力领域中，能耗高、污染严重的主要原因之一是烟气的排烟温度过高，即浪费了大量能源，又造成了环境污染。水泥行业是一个高耗能，高污染的行业。水泥回转窑产生的尾气中含尘浓度高，品质差。水泥回转窑用余热发电系统可对尾气余热进行回收再利用，实现节能减排的目的。但是相关余热发电锅炉中换热设备的积灰现象严重、传热能力较差，清灰困难，这些问题亟待解决。

现有热量回收装置中换热管束的布置方式通常有两种，顺排和叉排，参见图1和图2。流体冲刷顺排和叉排管束时的流场是不同的。叉排时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，比顺排时在管间走廊通道的流动扰动剧烈，因此叉排的换热能力比顺排的强。同时，叉排管束的阻力损失大于顺排，对于需要冲刷清洗的管束，顺排有易于清洗的优点。

现有技术的余热利用换热器中，根据余热利用的尾气的温度不同，或者因为积灰导致的换热效果的不同，导致输出的换热流体的温度的不同，因此急需要实现一种保持输出流体温度恒定的换热器。

发明内容

本发明针对现有余热利用换热器存在的输出换热流体的温度不同的问题，提出了一种具有多个方向吹灰的余热利用换热器。

本发明的一种具有多个方向吹灰的余热利用换热器，采用以下技术方案：

该余热利用换热器，包括换热管束、壳体、进口集箱和出口集箱，换热管束设置在壳体中，换热管束的两端分别与进口集箱和出口集箱连接，进口集箱上设置有进口管，用于向换热管束中输送换热流体，出口集箱上设置有出口管，用于将热交换后的换热流体从换热管束中排出，尾气进口和尾气出口分别设置在壳体的上部和下部，分别用于向壳体中输入和输出尾气；进口管上设置有阀门，用于控制进入换热器束的换热流体的流量，进口管中设置有进口温度传感器，用于测量进口管中换热流体的温度，出口管中设置有出口温度传感器，用于测量出口管中换热流体的温度；温度传感器和阀门均与中央控制器通讯联接，中央控制器根据温度传感器测量的出口管内换热流体的温度来控制阀门的开度，如果出口管内换热流体的温度高于设定值，中央控制器控制阀门加大开度，提高进入的换热流体的流量，如果出口管内换热流体的温度低于设定值，中央控制器控制阀门降低开度，减少进入的换热流体的流量。

所述换热管束呈菱形排列，壳体呈与换热管束菱形排列相配合的菱形结构，称为菱形壳体，尾气进口设置在菱形壳体的第一夹角位置处，尾气出口设置在菱形壳体的第二夹角位置处，菱形壳体的的第一夹角和第二夹角是对角；换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管束设置在尾气进口的下部置并与尾气进口相对，换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管束设置在尾气出口的上部并与尾气出口相对，换热管束菱形排列的第一夹角和换热管束菱形排列的第二夹角是对角，尾气由尾气进口进入，先经过换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管束，然后横向冲刷换热管束，再经过换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管束，最后从尾气出口排出。

换热管束菱形排列的第一夹角由换热管束菱形排列的第一边和换热管束菱形排列的第二边构成，在第一边方向上的换热管间距(是指相邻换热管的中心轴线之间的距离)为L1，第二边方向上的换热管间距为L2，L1与L2不相等。优选的是，L1是L2的1.3倍。

换热管束菱形排列的第一夹角A、换热管束中的换热管间距L及换热管外径D的关系满足如下公式：

3.7×D>L>2.4×D，其中20mm<D<50mm；

Sin(A/2)＝b×(L/D)^c，其中b，c为参数，b为1.65-1.8，c为-0.8至-0.9。