自洁型流化床换热器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种自洁型流化床换热器，包括筒体和换热管，进气口和出气口设置在筒体上，设置有多个通孔的气体预分布板在筒体中并且位于进气口和出气口之间，由多个大粒子构成的大粒子床支承在气体预分布板上，在气体以工作流速通过筒体时大粒子处在鼓泡状流化状态，换热管的一部分埋在大粒子床中。大粒子在将气体中的热量传递给换热管的同时数倍提高换热管气侧的换热系数，并且大粒子的碰撞使粘附于换热管气侧壁面的粉尘得到清洁。本实用新型专利技术适用于各类含尘烟气或煤气等易爆气体，并且具有安全、清灰容易、造价低廉等优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

Self cleaning fluidized bed heat exchanger

The utility model relates to a self-cleaning type fluidized bed heat exchanger, which comprises a cylinder body and a heat exchanger tube, an air inlet and an air outlet is arranged in the barrel body, is arranged between a plurality of through holes of the gas pre layout in the cylinder and at the inlet and outlet, constituted by a number of large particles large particles the bed is supported in the gas distribution plate, the gas cylinder to work flow when large particles in the bubble fluidized state through a portion of the heat pipe buried in large particle bed. The heat transfer coefficient of the gas side of the heat exchange tube is raised several times at the same time that the heat of the gas is transferred to the heat exchange tube by the large particle, and the dust of the side wall of the heat exchange pipe is cleaned by the collision of the large particles. The utility model is suitable for various explosive gases, such as dust, smoke or gas, etc. the utility model has the advantages of safety, easy dust cleaning, low cost, etc..

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及换热设备，尤其涉及热能的换热器。种应用于回收含尘烟气或煤气等易爆气体
技术介绍
各种形式的换热设备已广泛应用于生产、生活各领域。在众多类型的换热设备中， 有的造价低廉，但换热效果差；有的换热效率较高，但制造复杂且价格较贵。当气体中含有 粉尘时，问题更趋复杂，因为粉尘会使换热设备堵塞，换热恶化；更有甚者会将换热管磨穿， 造成停产等严重事故。 另外，烟气或煤气中含有粉尘，即使经过除尘后，含尘浓度也可能达到30mg/m3以 上。此粉尘浓度虽然可以达到环保排放标准，但粉尘对换热器表面的影响依然存在的，没有 好的清灰手段必然造成整个换热过程的劣化。比较适合粉尘特点，目前应用较多且清灰效 果好的是激波清灰器，但需要一整套复杂的系统，而且由于激波清灰过程可能带有火星，如 果用于煤气这种易爆气体就不太安全。 从气-水换热过程来讲，影响整体换热效率的往往是气侧而不是水侧，因为气侧 的传热热阻更大。有数据表明，气体侧的强制对流换热系数在20 100W/(m2. °C )，而水侧 强制对流系数在1000 15000W/(m2. °C )。在气体侧加装翅片或肋管是常用的改善气体 侧换热效果的方式，但其侧重点是通过增加换热表面积来增强换热效果，气侧对流换热系 数仍然没有什么突破，而且随着使用时间增加，翅片表面积灰是常见的，换热效果随时间递 减。 一个典型的对比就是素以换热优良著称的翅片热管和普通的翅片水管在换热效果上 并没有特别大的差别。所以，归根结底，加翅片以增加气侧的表面积等手段只抓住了换热问 题的一方面，其另一方面就是要提高气侧的对流换热系数而非单纯表面积。专利技术内容本技术的目的在于解决以上问题，提出一种适合于各类含尘烟气或煤气等易 爆气体、安全高效经济的自洁型流化床换热器。 本技术提供的自洁型流化床换热器包括筒体和换热管，进气口和出气口设置 在筒体上；设置有多个通孔的气体预分布板在筒体中，并且位于进气口和出气口之间；由 多个大粒子构成的大粒子床支承在气体预分布板上，在气体以工作流速通过筒体时大粒子 处在鼓泡状流化状态；换热管的一部分埋在大粒子床中。 本技术的自洁型流化床换热器当气体以工作流速通过筒体时大粒子处在鼓 泡状流化状态，大粒子在将气体中的热量传递给换热管的同时使气流紊乱，数倍提高换热 管气侧的换热系数，并且大粒子的碰撞使粘附于换热管气侧壁面的粉尘得到清洁。本实用 新型的自洁型流化床换热器适用于各类含尘烟气或煤气等易爆气体，并且具有安全、清灰 容易、造价低廉等优点。附图说明图1为自洁型流化床换热器的示意性剖视图； 图2为图1的A-A向剖视图。 以下结合附图对本技术作详细描述。具体实施方式参见图l，自洁型流化床换热器包括大体上为圆筒状的筒体l，进气口 13和出气口 12分别设置在筒体1的两端，含尘低温、中温或高温烟气或煤气等易爆气体气体从进气口 13进入筒体1，在筒体1中与换热管2进行热交换后从出气口 12排出。从进气口 13进入 筒体1中的气体可以是烟气或煤气等任何气体及任何成份，但不包括液体。进气温度可以 为低温、中温或高温。气体预分布板3在筒体1中，位于进气口 13和出气口 12之间，并且 靠近进气口 13布置。气体预分布板3大体上为一块平板，其上均匀地设置了等直径的多个 通孔。筒体1在气体预分布板3和进气口 13之间的区域为气体预分布室。多个大粒子4 放置在筒体1中并且受气体预分布板3支承。大粒子4的粒径大于气体预分布板3上的通 孔的直径，以使得大粒子4不会从气体预分布板3上的通孔掉出来。在本实施例中，大粒子 4为金属空心小球。参见图2，静止不动的多个大粒子4堆放在筒体1中形成高度为h的大 粒子床。 筒体1在侧壁上设置了多个通孔，换热管2从这些通孔中穿过。为便于安装，换热 管2可以由多根直管通过管连接头连接而成，例如图1中的换热管2的平直部分为单根直 管，而弯曲部分为把相邻两根直管连接起来的管连接头。换热管2以多排多列方式布置，可 以是顺排、错排、斜排等，并且换热管2的一部分埋在大粒子床中。参见图2，为了使换热管 2中的介质能够充分地与气体和大粒子4进行热交换，换热管2的布置高度H2可在两倍大 粒子床高度h的80%以下，即H2 < 1. 6h。换热管2的两端分别连接进口联箱52和出口联 箱51，强制循环水或气从进口联箱52通过换热管2流到出口联箱51。换热管中的换热介 质可以为水、汽、气中的一种或者其中的两种或两种以上的混合物。换热管2可以采用普通 的碳钢水管；考虑到可能的换热管磨损，换热管2可加装短翅片。换热管2的外表可以是光 管、翅片管、各类异型管等任何管外形，内里可以是空心光管或热管元件等任何管内组织形 式。为了充分换热，换热管2之间的管间距大于大粒子4直径的1. 5倍。 由筒体1入口气体的实际体积流量V(mVh)和适宜的工作流速U(m/s)来设计大粒 子床的截面面积，也即筒体l在大粒子床处的截面积。该截面可以是圆形或方形。根据工 作流速U来选择在此流速下处于鼓泡流化状态的大粒子4的材质、粒径、密度、实心或空心。 在工作过程中，大粒子颗粒不损耗，并且始终在流化床中。大粒子原料简便易得，只要在操 作气速下能达到流化状态，并具有一定强度的颗粒都可作为流化介质。大粒子可以是实心 陶瓷颗粒等具有一定强度和耐磨性的颗粒。为了提高换热效率，大粒子4优选采用金属空 心小球。在大粒子4的用量要求方面，为了保证全部流化时大粒子4的流化床层高度不超 过筒体1自气体预分布板3至出气口 12的高度Hl (见图2) ， Hl大约在2h 2. 5h之间。 以下结合附图说明自洁型流化床换热器的工作过程。含尘低温、中温或高温烟气 或煤气等易爆气体以工作流速从进气口 13进入筒体1的气体预分布室6，再通过气体预分 布板3上的通孔进入大粒子床。在气流作用下，大粒子4呈鼓泡状流化状态，始终在流化床中流动，将气体中的热量传递给换热管2，换热管2中流动的介质被加热。由于大粒子4分 散并作不规则运动，使气流紊乱，大大提高了气体与换热管2壁面之间的换热系数。根据操 作气速不同，流化床内气壁换热系数可达200 600W/(m2. °C )，是普通光管气壁换热系数 的5 IO倍以上。因此，整个换热过程效率增加数倍。与此同时气体中的粉尘由于重量轻， 在气流作用下呈输送床状态，随气流携带出筒体1。并且大粒子4的不断碰撞使粘附于换热 管气侧壁面的积灰得到清理，并随气流排出。经过换热后的气体温度降低并携带着灰尘从 出气口 12排放出筒体1，而换热管2中的介质经过换热后温度升高并流到出口联箱51中， 从而将烟气或煤气等易爆气体中的热量安全地回收。权利要求一种自洁型流化床换热器，包括筒体和换热管，进气口和出气口设置在所述筒体上，其特征在于设置有多个通孔的气体预分布板在所述筒体中，并且位于所述进气口和所述出气口之间；由多个大粒子构成的大粒子床支承在所述气体预分布板上，在气体以工作流速通过所述筒体时所述大粒子处在鼓泡状流化状态；所述换热管的一部分埋在所述大粒子床中。2. 根据权利要求l所述的自洁型流化床换热器，其特征在于，所述大粒子为金属空心 球或实心陶瓷颗粒。3. 根据权利要求1所述的自洁型流化床换热器，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自洁型流化床换热器，包括筒体和换热管，进气口和出气口设置在所述筒体上，其特征在于：设置有多个通孔的气体预分布板在所述筒体中，并且位于所述进气口和所述出气口之间；由多个大粒子构成的大粒子床支承在所述气体预分布板上，在气体以工作流速通过所述筒体时所述大粒子处在鼓泡状流化状态；所述换热管的一部分埋在所述大粒子床中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谈庆，雷震东，
申请(专利权)人：无锡市东方环境工程设计研究所有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]