[发明专利]一种用于低温余热回收的无相变流体换热元件及换热器

说明书

技术领域

本发明涉及低温余热利用技术，特别是针对各类工矿企业低温烟气余热、有色冶金冲渣水、炼铁高炉冲渣水的低温余热回收的一种无相变流体换热元件及换热器。

背景技术

随着工业节能工作的深入，各个工序中有大量的低温余热有待回收，例如电厂、冶金各类加热炉、热风炉、烧结冷却机、窑炉等180℃的烟气、冶金行业（有色、黑色）80-90℃的冲渣水。这类低品位的余热最合适用来加热水，产生65-95℃的热水用来采暖空调制冷用。

对于利用烟气余热加热水的气—水换热器来说，目前大多采用蛇形管式换热器进行换热。这类换热器管外通过设置翅片、肋片、钉头等方式进行强化传热，内部为光管形式，其优点在于结构简单，管外可轻易进行强化传热，缺点是体积大，管内不能进行强化传热，烟气余热传入管内壁后通过层流底层传入管内液体，热阻大。

对于利用冲渣水余热的水—水换热器来说，目前大多采用板式换热器。板式换热器换热效率高，体积小，但用在冶金行业冲渣水的余热回收时有以下不足：一是由于冲渣水成分复杂，含有SO2、Cl^—等，易造成不锈钢换热板腐蚀穿孔；其二，冲渣水内含有絮状物，易造成板换通道堵塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够强化气—水换热器换热管内部传热，并可有效减轻用于冲渣水的水—水换热器的腐蚀和堵塞的换热元件。

本发明所述换热元件，包括换热管，该换热管内插设喷流管，所述喷流管上开设有若干喷流孔。换热管外壁与余热热源流体，如烟气或冲渣水，直接接触，喷流管与传热介质进口连通，换热管与传热介质出口连通。传热介质先进入喷流管，通过喷流管上的喷流孔喷向换热管内壁，与换热管外的余热热源流体进行间接热交换，换热后的传热介质通过换热管与喷流管之间的间隙汇集至出口，完成换热。

为强化换热，喷流孔的中心线垂直于换热管的内壁面。

为进一步强化传热，喷流管上的喷流孔具有由内向外扩展的锥形角度；所述喷流孔沿喷流管周向等分设置，并沿喷流管轴向间隔设置。

根据具体换热工况及要求，所述换热管可选用圆形管、椭圆形管、轴向波纹管或径向波纹管中的一种。

为进一步强化传热，所述换热管的外表面设置有翅片、套片、直肋片或钉头中的一种或几种。

本发明还提供一种采用上述换热元件组合装配的换热器。

本发明所述的换热器，包括壳体，及以顺排或叉排形式布置在壳体内的若干个换热管所组成的换热管管束，所述换热管内插设喷流管，所述喷流管上开设有若干喷流孔；喷流管与传热介质进口连通，换热管与传热介质出口连通。

根据换热设计需要，所述换热器包含以串联、并联或并联与串联的组合方式连接的若干个换热管管束，以达到换热设计要求。

此外，根据设计需要，待加热的水可以与余热热源流体（烟气或冲渣水）以顺流、逆流或混合流的形式换热。

本发明采用内置喷流管的换热元件作为低温余热的取热元件，通过传热介质喷射至换热管内壁，直接强化了管内传热，传热效率得到有效提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明所述换热元件结构示意图；

图2为图1中B处的放大示意图； 

图3为图1中A-A向剖视放大示意图；

图4为本发明所述换热器结构示意图；

图5为图4的C-C向结构示意图；

图6为喷流管开孔示意图；

图中： 1—喷流管，2—进水集箱；3—出水集箱；4—钢管；5—外加强传热面；6—定位块；7—壳体，8—换热管管束，11—喷流孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述换热元件包括由多根换热管组成的换热管管束，所述换热管为内部插设有喷流管1的钢管4，喷流管1的一端与进水集箱2连通，钢管4与出水集箱3连通。需要加热的水通过进水集箱2引入，先进入喷流管1，通过喷流管1上开设的喷流孔喷向钢管4的内壁，换热后的水通过钢管4与喷流管1间的间隙汇集至出口集箱3内，完成换热。

如图2所示，为保证换热过程中，喷流管1不会因喷射动作而影响其与钢管4的内壁保持间隙，在喷流管1与钢管4的内壁之间加设定位块6。

如图3所示，为增强换热，钢管4的外壁增设外加强传热面5。外加强传热面5可以是如图3所示的翅片，也可以是套片、直肋片或钉头中的一种。