一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器，属于换热器技术领域。其技术方案为：包括壳体，壳体内设置有换热器芯体，壳体外侧面的一侧设置有液态工质进口，液态工质进口处设置有液态工质均流装置，壳体外侧面的另一侧设置有气态工质出口，气态工质出口处设置有气态工质均流装置；壳体为圆筒形，壳体两端均设置有法兰盘，壳体的一端为热废气进口，壳体的另一端为热废气出口。本实用新型专利技术的有益效果为：与传统的换热器相比，本实用新型专利技术进一步提高了换热器的换热效率，便于拆卸，能有效去除残留内部流道和管壁的污垢。能有效去除残留内部流道和管壁的污垢。能有效去除残留内部流道和管壁的污垢。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器


[0001]本技术涉及一种换热器
，尤其涉及一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器。

技术介绍

[0002]在能源紧缺，全球气温升高的背景下，节能环保是当今时代的主旋律，将人类生产、生活中产生的大量废气余热实现再次开发和利用，是当前甚至未来研究课题的重中之重。
[0003]在有机朗肯循环(ORC)余热发电系统中，换热器也叫蒸发器，换热器作为热量回收和转换装置，主要是为高温热空气和低温低沸点的液态工质提供一个热量交换的场所。在换热器中，热空气的高温热量使液体工质蒸发成为高温高压的气体，之后进入汽轮发电机透平中，进行机械膨胀做功，从而带动发电机转动产生电能。
[0004]但目前换热器存在许多不足问题，首先，在气液流体的进出口处，存在扰动，导致流场中存在小漩涡，层流被破坏，使气液流体进入换热流道时分散不均，容易造成换热器换热效率不高；其次，在工质吸热蒸发过程中，因不完全蒸发从而带有一定量的液体工质，摩擦阻力大，从而对汽轮机的转动造成影响，不能充分进行机械膨胀做功产生电能；最后，传统的换热器不方便拆卸，难以有效去除残留内部流道和翅片壁上的污垢。
[0005]本技术是根据有机朗肯循环(ORC)余热发电系统的原理，结合锅炉房烟囱内热废气温度高、热量大的特点，而提出的新型ORC余热发电换热器技术方案。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种提高了换热器的换热效率，便于拆卸，能有效去除残留内部流道和管壁的污垢的基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器。
[0007]本技术是通过如下措施实现的：
[0008]一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有换热器芯体，所述壳体外侧面的一侧设置有液态工质进口，所述液态工质进口处设置有液态工质均流装置，所述壳体外侧面的另一侧设置有气态工质出口，所述气态工质出口处设置有气态工质均流装置；
[0009]所述壳体为圆筒形，所述壳体两端均设置有法兰盘，所述壳体的一端为热废气进口，所述壳体的另一端为热废气出口，通过所述法兰盘将所述壳体与锅炉房的烟囱密封连接，采用螺栓紧固，便于拆卸，能有效去除残留内部流道和管壁的污垢。
[0010]本技术的具体特点还有：
[0011]所述换热器芯体为正方体，所述换热器芯体内设置有工质流道和热废气流道，所述换热器芯体的左右两侧侧面与相应侧的所述壳体内侧面围成壳壁通道，所述壳壁通道将所述热废气进口和所述热废气出口贯通，确保未进入所述换热器芯体的热废气能够顺利排出，所述换热器芯体的上下两侧侧面与相应侧的所述壳体内侧面围成的通道也为工质流
道，供工质流动。
[0012]所述液态工质均流装置包括设置在所述壳体内的半球形空腔一，所述半球形空腔一的弧形顶部设置有通孔一与所述液态工质进口连通，所述半球形空腔一下部设置有作为底板的均流孔板一，所述均流孔板一为与所述半球形空腔一密封配合的圆板，所述均流孔板一上均匀设置有若干贯通的圆台孔一，所述半球形空腔一通过若干所述圆台孔一与所述工质流道连通，所述圆台孔一包括连通的大孔一和小孔一，所述大孔一在上，所述小孔一在下，确保液态流体是大孔一进，小孔一出，所述液态工质均流装置的设置可以解决所述液态工质进口处存在扰动，层流被破坏，导致流场中存在湍流小漩涡，使液态流体进入换热流道时分散不均的问题。
[0013]所述气态工质均流装置包括设置在所述壳体内的半球形空腔二，所述半球形空腔二的弧形顶部设置有通孔二与所述气态工质出口连通，所述半球形空腔二下部设置有作为底板的均流孔板二，所述均流孔板二为与所述半球形空腔二密封配合的圆板，所述均流孔板二上均匀设置有若干贯通的圆台孔二，所述半球形空腔二通过若干所述圆台孔二与所述工质流道连通，所述圆台孔二包括连通的大孔二和小孔二，所述大孔二在下，所述小孔二在上，确保气态流体是大孔二进，小孔二出，所述气态工质均流装置的设置可以解决气态工质出口处存在扰动，层流被破坏，导致流场中存在湍流小漩涡的问题。
[0014]所述壳体内设置有若干隔板，若干所述隔板将所述工质流道分割为换热腔一、换热腔二、换热腔三和换热腔四，若干所述隔板与所述壳体内侧面的连接处均设置为圆弧形，可以减少气液工质流体的扰动，所述换热腔一和所述换热腔二在下侧连通，所述换热腔二和所述换热腔三在上侧连通，所述换热腔三和所述换热腔四在下侧连通，其中所述换热腔一单独设立为工质预热腔；
[0015]设置热废气和工质的流向为相对流向，并利用ANSYS
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fluent流体仿真后发现，所述换热腔一内主要为液态工质，所述换热腔二内工质的液态多于气态，所述换热腔三内工质气态多于液态，所述换热腔四全部蒸发为气态，说明此结构完全符合将工质由液体充分转化为气体的要求。
[0016]工作原理：本技术使用时，首先，工质和热废气的流向设置为相对流向，然后，锅炉房烟囱内的高温热废气从所述热废气进口进入的同时，低温低沸点的液态工质从所述液态工质进口进入，通过所述液态工质均流装置的作用，使得工质均匀的分散到各所述工质流道。
[0017]热废气从所述热废气进口进入后，经过所述热废气流道和两侧的所述壳壁通道与低温低沸点的工质进行换热，其中两侧所述壳壁通道的热废气流速快，还可以对工质起到一定的预热的作用，最后，换热完成后的低温废气从所述热废气出口排出。
[0018]工质通过所述液态工质均流装置后，首先进入所述换热腔一进行预热，所述换热腔一内大部分工质为液体，之后从所述换热腔一进入所述换热腔二后开始蒸发，但所述换热腔二内工质的液态仍多于气态，然后从所述换热腔二进入所述换热腔三内进一步蒸发，所述换热腔三内工质的气态多于液态，最后从所述换热腔三进入所述换热腔四后全部充分蒸发成高温高压蒸汽，经过所述气态工质均流装置从所述气态工质出口均匀排出，达到下一道工序要求。
[0019]本技术的有益效果为：
[0020]本技术的目的是为了开发和利用锅炉房烟囱内热废气的热量，结合锅炉房烟囱排烟的特点和锅炉运行的规范要求，克服现有技术的不足，提供一种结构合理，利用锅炉房烟囱热废气余热，将低温低沸点液态工质高效率地转化为高温高压气体的换热器，还能有效去除残留内部流道和翅片壁上的污垢。
[0021]本技术换热器，热废气流道进口与出口直接相互贯通，壳体和换热芯体外侧版面形成的壳壁通道，与传统换热器相比，减小了热废气排出阻力，确保未进入换热芯体的热废气能够顺利排出的同时，对工质起到一定的预热作用，最大程度地利用热废气的热量，进一步提高了换热效率；
[0022]工质进出口处分别设置气液均流装置。与传统换热器相比，解决了气液进出口处，存在扰动，层流被破坏，导致流场中存在湍流小漩涡，使气液流体进入换热流道时分散不均的问题，提高了工质与热空气的接触面积，进一步提高了换热效率；
[0023]工质流道特征在于，设置四个换热腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器，其特征在于，包括壳体(5)，所述壳体(5)内设置有换热器芯体(21)，所述壳体(5)外侧面的一侧设置有液态工质进口(16)，所述液态工质进口(16)处设置有液态工质均流装置(2)，所述壳体(5)外侧面的另一侧设置有气态工质出口(15)，所述气态工质出口(15)处设置有气态工质均流装置(1)；所述壳体(5)为圆筒形，所述壳体(5)两端均设置有法兰盘(6)，所述壳体(5)的一端为热废气进口(8)，所述壳体(5)的另一端为热废气出口(9)。2.根据权利要求1所述的基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器，其特征在于，所述换热器芯体(21)为正方体，所述换热器芯体(21)内设置有工质流道(4)和热废气流道(7)，所述换热器芯体(21)的左右两侧侧面与相应侧的所述壳体(5)内侧面围成壳壁通道(11)，所述壳壁通道(11)将所述热废气进口(8)和所述热废气出口(9)贯通。3.根据权利要求2所述的基于锅炉房烟囱排烟的新型ORC余热发电换热器，其特征在于，所述液态工质均流装置(2)包括设置在所述壳体(5)内的半球形空腔一(19)，所述半球形空腔一(19)的弧形顶部设置有通孔一与所述液态工质进口(16)连通，所述半球形空腔一(19)下部设置有作为底板的均流孔板一，所述均流孔板一为与所述半球形空腔一(19)密封配合的圆板，所述均流孔板一上均匀设置有若干贯通的圆台孔一(20)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟林，徐大宏，汪杰，冯紫朋，周旭东，郝兆元，
申请(专利权)人：中建八局第一建设有限公司，
类型：新型
国别省市：