[发明专利]三流体套管式热管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，特别是一种三流体换热器，可以达到三股流体同时换热，互不掺混。

背景技术

冶金行业、石油化工设备、建材制造行业等高耗能行业，都会产生大量的余热，为了提高相关设备的效率，充分利用能量，达到节能减排的目的，一般都使用换热器，但对温度超过550℃的高温烟气余热回收利用有较高的技术难度，因此各行业内对于高温烟气余热的回收利用往往会走入误区，即将高品位热能转化为低品位热能加以利用，预热空气的出口温度较低。另外，目前，大多数用于高温余热利用的换热设备还主要存在如下问题：(1)使用寿命短。当换热壁面的温度达700～800℃时，若局部表面的空气冷却条件不好，就会出现局部热斑，超出耐热不锈钢材料可承受的程度。另一方面高温氧化和烟尘冲刷可使热面一层层剥落，很快会因受热而烧穿，不出几个月就出现问题，检修费用昂贵。(2)体积庞大，设备笨重，初投资高，不利于推广。烟气和空气之间的换热系数较低，低温区尤其明显，要求必须有较大的换热而积，结构紧凑性差。(3)如果烟气余热要同时加热两股流体如空气和煤气，要求冷流体的出口温度较高，则目前还没有比较适合的三流体换热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三流体套管式热管换热器，可以完成三股流体的换热，克服现有技术存在的问题。它利用了套管式热管，热管束内管形成一个流道，方便流体流过参与换热，实现了三种流体或者多种流体同时换热；同时由于套管式热管也具有很高的均温特性，增强了传热过程，改善了传统换热器换热效率低下的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种三流体套管式热管换热器，包括筒体、热管、上联通箱、下联通箱及外围接口；其三个筒体轴向垂直设置，各筒体内轴向设有多根套管式热管，成热管束；左侧筒体上端有左上联通箱，左上联通箱顶端有第三进口，下端有左下联通箱；中部筒体上端有中上联通箱，下端有中下联通箱，左、中下联通箱之间径向相通连；右侧筒体上端有右上联通箱，下端有右下联通箱，右下联通箱底端有第三出口，右、中上联通箱之间径向相通连；

还包括上隔板、中隔板、下隔板；上隔板水平贯通设于上联通箱与三个筒体相接处，其宽度≥筒体的直径，将上联通箱内腔与三个筒体内腔密封隔离，而各套管式热管的内管上端与上联通箱内腔相通连；下隔板水平贯通设于下联通箱与三个筒体相接处，其宽度≥筒体的直径，将下联通箱内腔与三个筒体内腔密封隔离，而各套管式热管的内管下端与下联通箱内腔相通连；中隔板水平贯通设于三个筒体中部或中上部，其宽度≥筒体的直径，将三个筒体的内腔密封分为上腔、下腔，三个筒体的上腔相互通连，构成上流道，下腔相互通连，构成下流道；各套管式热管的外管外周圆与中隔板固接；

左、右侧筒体的上腔外侧壁分别设有第二进口、第二出口，左、右侧筒体的下腔外侧壁分别设有第一进口、第一出口；第一进口、第一出口和第二进口、第二出口交叉设置；

各套管式热管的外管长度小于或等于上、下隔板之间的距离，外管两端与内管外侧壁之间，以堵头密封固接，内、外管构成的封闭空间充有工质。

所述的三流体套管式热管换热器，其所述三个筒体，由于三股流体均各自按一定方向流过换热器而参与换热，流体温度会沿其流动方向而变化，使得各筒体工作温度不同，根据各筒体工作温度，将三个筒体按温度相对高低分成：750K以上的高温区、550K-750K之间的中温区及200K-550K之间的常温区三部分。

所述的三流体套管式热管换热器，其所述上、中、下隔板，联合作隔断及支撑用。

所述的三流体套管式热管换热器，其还包括膨胀节，右、中上联通箱之间相互独立不通连，在右、中上联通箱顶端有通孔，管状膨胀节两端口分别与右、中上联通箱顶端的通孔密封固接，呈倒U形。

所述的三流体套管式热管换热器，其所述套管式热管外管，为光管，或外管外侧壁上设有翅片。

所述的三流体套管式热管换热器，其工作时，1)热流体由第一进口进入下流道，经热管束下部水平流过，由第一出口排出，热管束被高温流体加热后，迅速将热量传至热管束上部，并保持热管束整体温度均匀，无热斑；2)第一种冷流体由第二进口进入上流道，经热管束上部水平流过，其方向与下流道热流体的流动方向相反，吸收热管束传来的热量后被加热，由第二出口排出；3)第二种冷流体由第三进口进入左上联通箱，再经左侧筒体的热管束内管、左、中下联通箱、中部筒体的热管束内管、中、右上联通箱、右侧筒体的热管束内管、右下联通箱后，被加热，由第三出口排出。