[发明专利]热交换器

权利要求书

1.一种U形管热交换器，用于加热媒介与冷却媒介的热交换，该热交换器包括：

·冷却媒介腔，具有入口和出口；

·加热媒介入口腔，具有入口；

·加热媒介出口腔，具有出口；

·管板，具有多个管板孔，所述管板将第一侧上的所述冷却媒介腔与第二侧上的所述加热媒介出口腔分开；

·多个热交换U形管，具有第一端和第二端；

·多个入口管，具有入口和出口端，每个入口管对应于所述U形管之一；

·入口管板，设置所述入口管板以使其将所述加热媒介入口腔与所述加热媒介出口腔分开，所述入口管板具有多个入口管板孔；

所述多个热交换U形管设置在所述管板中，其中所述第一端和第二端连接至每个管板孔的周边，所述U形管在所述冷却媒介腔中延伸，与所述U形管的壳侧上的冷却媒介接触，并且所述多个入口管设置在所述入口管板中，其中所述入口端连接至每个入口管板孔的周边，其中，每个入口管的出口端部分地设置在相应的热交换U形管的所述第一端内，在每个U形管的至少其中设置有相应的入口管的部分中，每个入口管的外侧直径小于相应的热交换U形管的第一端的内侧直径，所述加热媒介入口腔与所述管板和所述U形管内侧之间仅有的流体连接是经由所述入口管的流体通路，借由该流体通路所述U形管的第一端和第二端以及所述管板均仅与所述U形管和所述管板的管侧上的已冷却的加热媒介接触。

2.根据权利要求1所述的U形管热交换器，其中，所述冷却媒介是水或蒸汽、合成气或工艺气体。

3.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，所述热交换器是废热锅炉，并且所述冷却媒介是水或蒸汽。

4.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，所述热交换器是合成气废热锅炉，并且所述加热媒介是合成气。

5.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，退出所述多个U形管的每一个的第一端的已冷却的加热媒介的温度大致等于退出所述多个U形管的每一个的第二端的已冷却的加热媒介的温度。

6.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，退出所述多个U形管的每一个的第一端的已冷却的加热媒介与退出所述多个U形管的每一个的第二端的已冷却的加热媒介之间的温度差在0℃～50℃的范围内，优选地在0℃～20℃范围内。

7.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，所述多个入口管的至少设置在相应U形管内的部分是热绝缘的。

8.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，在每个入口管的设置在相应的热交换U形管的第一端内的部分与该相应的热交换U形管的第一端之间具有环形空间。

9.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，所述多个入口管不与所述多个U形管接触。

10.根据前述权利要求任一项所述的U形管热交换器，其中，每个所述U形管的第二端的直径小于所述U形管的第一端的直径。

11.一种用于在根据权利要求1所述的U形管热交换器中加热媒介与冷却媒介热交换的方法，该方法包括步骤：

a） 经由冷却媒介入口提供冷却媒介流进入冷却媒介腔，在冷却媒介腔中所述冷却媒介接触U形管的壳侧，并且经由冷却媒介出口将所述冷却媒介流排出所述冷却媒介腔，

b）经由加热媒介入口将加热媒介流提供至加热媒介腔，

c）提供所述加热媒介流进一步通过入口管板孔进入入口管入口端，进一步流过所述入口管并排出入口管出口端，并且与所述U形管第一端相距一距离进入每个相应的U形管中，

d）将每个所述U形管中的所述加热媒介流分为第一部分流与第二部分流，所述第一部分流在经由所述第一端退出每个所述U形管之前在所述入口管与所述U形管之间的环形空间中流过每个U形管的第一部分，所述第二部分流流过每个U形管的第二部分并且借由第二端退出每个U形管，所述第一和第二部分流均经由U形管壁与所述冷却媒介间接热交换，并且当其流过所述U形管时被所述冷却媒介冷却，

e）收集在加热媒介出口腔中所有的已冷却的加热媒介流，其中所述已冷却的加热媒介与管板第二侧接触，并且进一步经由加热媒介出口提供排出加热媒介出口腔的已冷却加热媒介流。

12.根据权利要求11所述的用于加热媒介与冷却媒介热交换的方法，其中，所述冷却媒介是水或蒸汽。