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1、(10)申请公布号 CN 102435083 A (43)申请公布日 2012.05.02 C N 1 0 2 4 3 5 0 8 3 A *CN102435083A* (21)申请号 201110419660.X (22)申请日 2011.12.15 F28D 15/02(2006.01) F28F 27/00(2006.01) (71)申请人大连熵立得传热技术有限公司 地址 116600 辽宁省大连市开发区振鹏工业 城I-8-8号 (72)发明人陈鹏 逄燕 (74)专利代理机构大连一通专利代理事务所 (普通合伙) 21233 代理人郭丽华 (54) 发明名称 热管壁温可控的分体式热管换热器。
2、 (57) 摘要 一种热管壁温可控的分体式热管换热器，其 主要是：在该换热器热介质箱体内靠近热介质出 口侧的一个或多个管排与对应的冷介质入口侧一 个或多个管排构成的循环回路的上升管上设有与 变送器相连的压力或温度传感器，与上述压力或 温度变送器相连的自控阀设在上述回流管上，另 与上升管相连通的压力平衡管另一端与缓冲罐上 部相连通，该缓冲罐下部通过导管与回流管相连 通。本发明换热器热管壁温不受操作工况和环境 温度变化影响，可自动调整至设定值，并能最大限 度的回收热量，换热效率高。有效防止或减缓换热 面酸露点腐蚀，延长设备使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (。
3、12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 102435088 A 1/1页 2 1.一种热管壁温可控的分体式热管换热器，其上、下设置的冷、热介质箱体侧面分别设 有冷、热介质的进、出口，内部设有管排单元，上述热介质箱体内的管排单元的上集箱均通 过上升管与冷介质箱体内的管排单元的上集箱相连，而热介质箱体内的管排单元的下集箱 均通过回流管与冷介质箱体内的管排单元的下集箱相连，构成工质循环回路，其特征在于： 在上述热介质箱体内靠近热介质出口侧的一个或多个管排与对应的冷介质入口侧一个或 多个管排构成的循环回路的上升管上设有与变送器相连的压力或温度传感器，压力或温度 传感。
4、器采集的信号经变送器送至设在上述与回流管相连的自控阀上，另与上升管相连通的 压力平衡管另一端与缓冲罐上部相连通，该缓冲罐下部通过导管与总回流管相连通。 2.根据权利要求1所述的热管壁温可控的分体式热管换热器，其特征在于：上述热介 质箱体内靠近热介质出口侧的多个管排单元的上集箱各自通过短管与一根上联管相连，而 该热介质箱体内靠近热介质出口侧的多个管排单元的下集箱各自通过短管与一根下联管 相连，上述冷介质箱体内与热介质箱体内相对应的管排单元的上集箱各自通过短管与一根 上联管相连，而该冷介质箱体内与热介质箱体内相对应的管排单元的下集箱各自通过短管 与一根下联管相连，上述冷、热介质箱体的上联管分别与一。
5、根总上升管的上、下两端相连 通，而它们的下联管分别与一根总回流管的上、下两端相连通，在上述总上升管上设有压力 或温度变送器的传感器，与上述压力或温度变送器相连的自控阀设在上述总回流管上，另 与上升管相连通的压力平衡管另一端与缓冲罐上部相连通，该缓冲罐下部通过导管与总回 流管相连通。 3.根据权利要求1所述的热管壁温可控的分体式热管换热器，其特征在于：冷介质箱 体为两个，与它们相连的上升管和回流管均为并列的两根，并且回流管上各设一个控制阀， 但变送器及传感器为一套。 4.根据权利要求2所述的热管壁温可控的分体式热管换热器，其特征在于：冷介质箱 体为两个，与它们相连的上升管和回流管均为并列的两根，。
6、并且回流管上各设一个控制阀， 但变送器及传感器为两套。 5.根据权利要求1或2所述的热管壁温可控的分体式热管换热器，其特征在于：该管 排单元是由翅片管组成的。 权 利 要 求 书CN 102435083 A CN 102435088 A 1/3页 3 热管壁温可控的分体式热管换热器 技术领域 0001 本发明涉及一种换热器，特别是分体式热管换热器。 背景技术 0002 目前，热管式换热器广泛应用于石油、化工、冶金、电力等行业中。常用的热管换热 器有分体式换热器和整体式换热器。其中分体式换热器一般由如下部分组成：冷介质箱体 （如空气、煤气箱体）、热介质箱体（如烟气箱体），箱体内安装的换热管排及连。
7、通冷、热介质换 热管排的连管。通常选定某一工况，如冷介质进口温度20进行换热面的设计，当操作负 荷增大或环境温度高于该工况时，换热器的换热能力会出现不足，余热不能全部回收；但若 操作负荷降低或环境温度下降低于该工况时，换热能力又过剩，致使管壁温度过低而引起 酸露点腐蚀和积垢。采用热风循环或冷空气旁通措施可以在小范围内提高管壁温度。但 热风循环设计会使换热器体积增大较多且风机负荷增大；而冷空气旁通则使余热回收量降 低，且负荷越小或环境温度越低时需冷风旁通量越大，余热回收量则越少。因此上述换热器 的不足之处在于：当换热器在操作工况或冬夏季气温发生变化时，不能同时满足热管热侧 管壁温度高于烟气酸露点。
8、和获得最大的余热回收量两项指标，与节能降耗的要求尚存在差 距。 发明内容 0003 本发明目的在于提供一种当操作负荷变化或环境温度变化时，可始终控制热管壁 温恒定且略高于烟气酸露点，同时又能最大限度地回收热量的热管壁温可控的分体式热管 换热器。 0004 本发明主要是在现有分体式热管换热器的回流管上设自控阀，该自控阀与设在上 升管上的压力或温度变送器相连，同时在该分体式热管换热器上还设有分别与上升管和回 流管相连通的缓冲罐。上述分体式热管换热器基本与现有技术一样，即上下设置的冷、热介 质箱体，其侧面分别设有冷、热介质的进、出口，内部设有若干管排单元，该管排单元是由若 干根竖直的换热管，上下两端。
9、分别与上、下集箱连通构成的。上述冷、热介质箱体内的若干 管排单元可以是多排，即管排单元的集箱相互平行；当冷、热介质气量大时所需管排单元比 较长，可根据运输及安装尺寸，也可以设并列的若干列，即管排单元的集箱同轴线。上述热 介质箱体内的每个管排单元的上集箱均通过上升管与冷介质箱体内的一个管排单元的上 集箱相连，而热介质箱体内的每个管排单元的下集箱均通过回流管与冷介质箱体内的一个 管排单元的下集箱相连，并且上升管连接的冷热介质箱体内的两管排单元其回流管也连接 该两管排单元，构成工质循环回路。在上述热介质箱体内靠近热介质出口侧的一个或多个 管排与对应的冷介质入口侧一个或多个管排构成的循环回路的上升管上。
10、设有与变送器相 连的压力或温度传感器，如是温度传感器，其可直接设在上升管外壁上，如是压力传感器则 需在上升管上设将传感器置入的通孔并封闭。最好，工质循环回路内压力大于大气压的工 况，采用压力传感器，由于工质循环回路汽相空间压力相同，其采集的数值误差小，可控性 说 明 书CN 102435083 A CN 102435088 A 2/3页 4 好；而工质循环回路内压力小于大气压的工况，采用温度传感器，由于其采集的是总上升管 外壁的温度，因此密封性能好。压力或温度传感器采集的信号经变送器送至与回流管相连 的自控阀上。另与上升管相连通的压力平衡管另一端与缓冲罐上部相连通，该缓冲罐下部 通过导管与回流。
11、管相连通。最好上述热介质箱体内靠近热介质出口侧的多个管排单元的上 （下）集箱各自通过短管与一根上（下）联管相连，上述冷介质箱体内与热介质箱体内相对应 的管排单元的上（下）集箱各自通过短管与一根上（下）联管相连，上述冷、热介质箱体的上 联管分别与一根总上升管的上、下两端相连通，而下联管分别与一根总回流管的上、下两端 相连通，构成工质循环回路。在上述总上升管上设有压力或温度变送器的传感器，同样，如 是温度变送器的传感器，其可直接设在总上升管外壁上，如是压力变送器的传感器则需在 上升管上设将传感器置入的通孔并封闭。与上述压力或温度变送器相连的自控阀设在上 述总回流管上。另与上升管相连通的压力平衡管另。
12、一端与缓冲罐上部相连通，该缓冲罐下 部通过导管与总回流管相连通，该缓冲罐的位置与热介质箱体管排单元换热管的位置相对 应。 0005 本发明的工作过程如下：在冷、热介质箱体之间的回流管上设置一个自控阀，按烟 气酸露点加一个温度裕量如小于t，控制热管蒸发段管壁温度。当阀全开时，相当于未施 控，工质回流量最大，此时换热器换热能力也最大。当阀全关时，相当于工质无回流，此时 冷介质箱体换热管内会逐渐被工质充满，换热面积逐渐减少，换热量逐渐减少最终趋于零。 通过压力或温度变送器调节自控阀的开度可以达到一个合适的回流量，使管壁温度或管内 工质的饱和压力维持在设定值，进而保持热管壁温基本恒定且略高于烟气酸露点。
13、。随着操 作负荷变化或环境温度变化，管壁温度也随之发生相应的变化，压力或温度传感器检测到 这种变化，经变送器将其转化成标准信号送至自控阀的控制部分，由该自控阀的控制部分 控制阀门开启量进而控制工质回流量，使热介质箱体的热管壁温始终略高于烟气酸露点。 同时在工质循环回路中设置一个缓冲罐，使工质回流量最小时（冷介质箱体的换热管内充 满工质），热介质箱体的换热管内工质液位高于允许最低液位；而换热器工质回流量最大时 （自控阀全开），热介质箱体的换热管内工质液位高度低于允许最高液位。本发明按夏季气 温最高且负荷最大时设计换热面积，以获得最大余热回收能力。当冬季气温降低或负荷降 低时，通过减少换热管内工质。
14、回流量来控制热管壁温恒定且略高于烟气酸露点，以防止腐 蚀。 0006 本发明与现有技术相比具有如下优点： 1、热管壁温不受操作工况和环境温度变化影响，可自动调整至设定值并保持恒定。 0007 2、能有效防止或减缓换热面酸露点腐蚀，延长设备使用寿命。 0008 3、既节能、降耗，又能最大限度地回收热量，热效率高。 附图说明 0009 图1是本发明例1的主视剖面示意简图。 0010 图2是本发明例1的俯视示意简图。 0011 图3是本发明例2的主视剖面示意简图。 0012 图4是本发明例2的俯视示意简图。 0013 具体实施方式 在图1和图2所示的预热一种冷介质的热管壁温可控的分体式 说 明 书C。
15、N 102435083 A CN 102435088 A 3/3页 5 热管换热器的示意简图中，分体式热管换热器上下设置的冷、热介质箱体1、2，其侧面分别 设有冷、热介质的进、出口，内部设有若干管排单元3，该管排单元是由若干根竖直成对的带 翅片换热管上下两端分别与上、下集箱4、5连通构成的，上述冷、热介质箱体内的若干管排 单元为多排。上述热介质箱体内的每个管排单元的上集箱均通过上升管与冷介质箱体内的 一个管排单元的上集箱相连，而热介质箱体内的每个管排单元的下集箱均通过回流管与冷 介质箱体内的一个管排单元的下集箱相连，并且上升管连接的冷热介质箱体内的两管排单 元其回流管也连接该两管排单元，构成工。
16、质循环回路。上述热介质箱体内靠近热介质出口 侧的多个管排单元的上集箱分别通过短管与一根上联管6相连，而该箱体内对应的管排单 元的下集箱分别通过短管与一根下联管7相连；上述冷介质箱体内靠近冷介质进口侧的多 个管排单元的上集箱分别通过短管与一根上联管8相连，而该箱体内对应的管排单元的下 集箱分别通过短管与一根下联管9相连。上述冷、热介质箱体的上联管分别与一根总上升 管10的上、下两端相连通，而它们的下联管分别与一根总回流管11的上、下两端相连通，构 成工质循环回路。在上述总上升管上设有与变送器12相连的压力或温度传感器。与上述 压力或温度变送器相连的自控阀13设在上述总回流管上。另与上升管相连通的。
17、压力平衡 管14另一端与缓冲罐15上部相连通，该缓冲罐下部通过导管16与总回流管相连通。该缓 冲罐的位置与热介质箱体管排单元换热管的位置相对应。在图3和图4所示的预热两种冷 介质的热管壁温可控的分体式热管换热器的示意简图中，其结构基本与预热一种冷介质的 分体式热管换热器相同，但冷介质箱体为两个，与它们相连的上升管和回流管均为并列的 两根，并且回流管上各设一个控制阀，但变送器及传感器为一套，其同时控制热介质与两种 冷介质间管内工质流量；也可以变送器及传感器为两套，它们各自成独立的系统，分别控制 热介质与两种冷介质间管内工质流量。 说 明 书CN 102435083 A CN 102435088 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102435083 A CN 102435088 A 2/2页 7 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102435083 A 。