[发明专利]一种基于表面改性的高效管式换热器装置及换热系统

说明书

本发明涉及尾气余热高效利用领域，具体公开了一种基于表面改性的高效管式换热器装置，包括筒体，疏油丝网，接油设备，自旋扰流内构件，轴承，自旋扰流内构件固定轴和自旋扰流内构件下支撑板；筒体的底端设置有气体入口和接油设备，气体入口上方设置疏油丝网，自旋扰流内构件；筒体上端设置有气体出口；所述筒体内壁和自旋扰流内构件表面均设置有疏油疏水层。本发明装置的疏油丝网能够过滤气体中含油结焦物，结焦物通过接油设备收集，减少含油结焦物进入筒体内粘附；自旋扰流内构件在气流的驱动下，自行旋转增加流体的扰动，提高气体对换热面的“冲刷”作用，有效抑制结垢并提高换热效率；疏油疏水层能够避免含油结焦物粘附，持续提高换热效率。

技术领域

本发明涉及尾气余热高效利用领域，具体为一种基于表面改性的高效管式换热器装置及换热系统。

背景技术

煤炭是中国目前最重要的一次能源，在我国能源结构中占据重要位置。经过二十多年的发展，中国很多地区的煤炭基本实现了清洁转化利用，煤化工也取得了长足的进步。现如今，煤炭广泛应用于电力、供热等领域。

中低温干馏技术被称为煤炭分质分级利用的“龙头”，低温干馏生产高质量的煤炭是较为普遍采用的工艺。其中，煤气热值可达33.5-37.7MJ/m3。在实际生产中，煤炭生产尾气中的热量采用喷洒大量的循环氨水急冷降温，经降温后温度仍为100-300℃，需要进入后续的尾气回收利用工段。

然而，由于煤结构的复杂性，特别是煤的热解过程产生的煤气中焦油蒸汽和煤尘的结垢等问题一直是阻碍其余热回收的关键因素，油垢附着在换热表面，使传热系数显著下降，热回收难以长期有效进行。携带热量的尾气大部分直接排放，造成严重的能源浪费。

针对煤低温干馏生产过程中的特殊高温尾气，传统的管式换热器设置的静止内构件换热器压降大，五角芯结构内构件可实现换热性能可达135％，但阻力却增加了286％。螺旋纽带内构件的换热强化效果，换热性能可达160％，但阻力增加了9倍。螺旋线圈内构件，其换热强化性能为150％，阻力却增加10倍左右。上述采用的静止内构件，虽然可以较好地实现传热过程强化，但由于阻力增加较大，不适合压降要求比较苛刻的尾气余热回收过程。而且传统管式换热器内表面极容易被结焦物粘附，结焦物粘附的换热器换热效率极大的降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于表面改性的高效管式换热器装置及换热系统，增大换热效率，减小换热阻力，减小换热器内表面被结焦物粘附。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于表面改性的高效管式换热器装置，其特征在于，包括筒体，疏油丝网，接油设备，自旋扰流内构件，轴承，自旋扰流内构件固定轴和自旋扰流内构件下支撑板；所述筒体的底端设置有气体入口和接油设备，气体入口的出气端面不低于与接油设备进油端面；气体入口上方的筒体内固定设置有疏油丝网，疏油丝网上方的筒体内固定设置有自旋扰流内构件下支撑板，所述自旋扰流内构件下支撑板上设置有排气孔；自旋扰流内构件下支撑板上方连接有自旋扰流内构件固定轴，自旋扰流内构件固定轴上安装有轴承，轴承的外端连接有自旋扰流内构件；筒体上端设置有气体出口；所述筒体内壁和自旋扰流内构件表面均设置有疏油疏水层。

所述疏油丝网设置为中间高，四周低的结构。

所述疏油丝网的下方设置有气体再分布板，气体再分布板上开设有若干排气孔；气体再分布板连接在筒体内壁，气体再分布板与筒体内壁设置有用于油和粉尘通过的间隙；气体再分布板位于气体入口和接油设备上方。

所述疏油丝网在筒体内平行设置3—15层。

所述自旋扰流内构件设置成扇叶形。

所述自旋扰流内构件固定轴上设置有轴承夹套，轴承夹套位于轴承两侧。