一种余热吸收结构的制作方法

1.本发明涉及换热器技术领域，特别涉及一种余热吸收结构。


背景技术：

2.换热器是一种实现介质与介质之间热量传递的设备，广泛应用于石油、化工、冶金、轻工业等行业。以冶金过程中的氢氧化铝焙烧为例，氢氧化铝焙烧过程中会产生大量高温烟气，其排烟热损失约占氢氧化铝热耗的15％，且排烟温度越高，则焙烧炉的热效率就越低，如果这一部分的热量不加以回收，必然带来能源的浪费和经济损失，因此为了回收这一部分热量，就需要用到烟气余热回收换热器。
3.目前，现有专利号为：cn113294798a的中国专利中公开了一种立式u型管烟气余热回收换热器，包括管程箱体、壳程箱体、管板及u型管管束；管程箱体底部与壳程箱体顶部之间由法兰连接；管程箱体内部分为管程介质进料腔和管程介质出料腔，两腔上方均设有排气口，进料腔侧方设有进料口，出料腔侧方设有出料口；u型管管束竖直安装在壳程箱体内部，管束进料口密封穿过管板与管程介质进料腔连通，管束出料口密封穿过管板与管程介质出料腔连通；壳程箱体下部侧方设有壳程介质进料口，壳程箱体上部侧方设有壳程介质出料口，在u型管管束上沿竖直方向均布设置有若干壳程介质折流板，若干壳程介质折流板与u型管管束固定连接，若干壳程介质折流板位于壳程介质进料口与出料口之间；壳程箱体底部设有壳程排净口。
4.现有专利号为：cn108844053b的中国专利中公开了一种能够提升余热利用率的火管式废热锅炉，通过在废热锅炉过程气进口内腔的侧壁上连续设置多圈环状凹槽，并使多圈环状凹槽与过程气进口外壁的距离沿靠近换热管方向依次减小，使高温气体在进气时会因为凹槽而减缓流速，并使部分高温气体改变流动方向而产生循环流动，同时缓解了气体与过程气进口内腔之间的摩擦作用，使高温气体的进气平缓均匀；通过在后烟箱筒体内安装蓄热室，使经换热管换热后的气体不会直接流出过程气出口，而会流入蓄热室内腔中并被蓄热填料吸收余热，再通过与汽包连通的循环水通道，使循环水与蓄热室内腔的侧壁接触并与蓄热填料进行换热，实现了对换热管换热后的气体中的余热的吸收利用，提升了火管式废热锅炉的余热利用率。
5.但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：
6.余热回收效率不佳：现有的余热吸收装置主要以热交换的方式进行吸收，在高温介质与换热管外壁接触时，温度被换热管吸收，再由换热管将热量传导给低温介质，从而完成热量交换，但是由于换热装置中换热管为一个整体，所以换热管的温度恒定，在进行换热时，低温介质刚进入换热器时，换热管的交界处内外温差较大，导致换热管交替承受高温和低温，很容易出现金属疲劳，其次，由于换热管表面的温度恒定，与高温介质的温度差恒定，因此高温介质刚与换热管接触时，能够很好的进行温度交换(即温度差大)，但是，随着高温介质在换热器内部的流动，换热管所能吸收的热量组件减少，最终高温介质与换热管的温度一致，便无法进行换热，但是此时高温介质任然处于较高温度的状态(与换热管温度相
同)，而换热管无法再次进行吸收，导致这部分热量丢失，为此，我们提出一种余热吸收结构。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种余热吸收结构，解决现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题。
9.(二)技术方案
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.一种余热吸收结构，该余热吸收结构包括换热器，能够冶炼时产生的余热吸收，从而对部分能量进行回收，方便后续再利用，通过将换热器内部的换热管分成多段独立的金属管，这样就可以根据高温介质与金属管的接触顺序，依次吸收高温介质的温度，随着高温介质的不断被吸收，且金属管之间相对独立，金属管的温度由前到后依次减小，从而形成温度梯度，所以能够最大限度的降低高温介质排出时的温度，在低温介质进入到金属管中时，由于金属管表面的温度呈阶梯状升高，所以低温介质，能够逐级吸热，从而使低温介质的温度逐步升高，而不会突然受热，这样金属管受到的温度差就会变小，提高金属管的使用寿命：
12.换热器，用于将冶炼产生的余热吸收，提高资源的利用；
13.换热芯，安装在换热器的内部，用于进行热量交换；
14.其中，所述换热芯包括两个管板，且两个所述管板之间连接有若干换热管，所述换热管的外部上下交替式设置有阻隔板，此为换热器内部的常规结构，不同的在于阻隔板能够在换热管的外部滑动，方便对换热管的表面进行清理；
15.另一不同点在于：所述换热管包括多个首尾相连的金属管，且相邻两个所述金属管之间连接有隔热环，通过所述隔热环将多个金属管的温度隔离，可根据高温介质的流动方向形成温度梯度，由于各个金属管之间的温度无法传递，从而形成相对独立的状态，随着高温介质内部温度不断的被吸收，因此后部的金属管所能吸收的热量下降，所以后部的温度降低，所以随着高温介质的不断移动，金属管所能吸收的热量不断减小，从而形成温度差；
16.所述阻隔板位于相邻两个金属管的交接处，从而将不同金属管所处的空间隔开。
17.优选的，所述换热管的端部与管板外部的插孔插接，且换热管的端部与插孔之间密封，从而使换热管与管板连接在一起，且换热管的内外空间相互分离，避免高温介质与低温介质直接接触；
18.其中，所述插孔呈漏斗状，且插孔的最小端与换热管的端部对应，方便低温介质进入到换热管中。
19.优选的，所述换热器包括外壳，且外壳的两端均连接有端盖，所述端盖与外壳之间围成的空间为介质腔，且所述介质腔与换热管的端部对应，并与其连通，方便低温介质流过换热管，外壳的外部安装有进气管和出气管，高温介质通过进气管进入到外壳中，再由出气管排出，两个端盖上分别设有进水管和出水管，低温介质通过进水管进入到介质腔中，再由介质腔进入到换热管中，换热后流到另一个介质腔中，最终由另一端的出水管排出；
20.其中，所述换热管内部低温介质的流动方向与其外部高温介质的流动方向相反。
21.优选的，两个所述管板均安装在外壳的内部，且分别位于管板的两端；
22.其中，所述外壳的内壁开有弧形的引导槽，且引导槽与外壳位于相邻两个阻隔板之间，并与换热管的外壁对应。
23.优选的，所述引导槽的一端与阻隔板的缺口连通，且在高温介质进入所述外壳内部时，可沿引导槽流动，能够提高高温介质移动的方向，避免高温介质集中移动，导致其他位置的换热管无法与高温介质接触，同时还会影响高温介质的吸收。
24.优选的，所述管板的外部安装有电机，且电机的输出轴上缠绕有牵引绳，所述牵引绳依次穿过所有的阻隔板，并与阻隔板连接。
25.其中，所述阻隔板通过电机在换热管的外壁滑动，且滑动的距离不小于相邻两个所述阻隔板之间的间距，从而带动阻隔板在换热管的外壁上来回滑动，从而将粘连在换热管表面的杂质刮下，避免影响换热管的正常换热。
26.优选的，所述阻隔板的外部开设有若干通孔，且通孔与换热管一一对应，方便阻隔板与换热管套接；
27.其中，所述通孔的内壁边缘向外凸起，并与换热管的外壁贴合，从而对换热管的表面进行挤压，将换热管表面的杂质刮下。
28.优选的，所述换热管的内部插接有清洁环，且清洁环与换热管的内壁贴合，所述换热管采用非铁磁材料制成；
29.其中，所述清洁环通过磁性与通孔内壁的磁环相互吸引，且在所述阻隔板移动时，所述清洁环能够同步移动，从而使清洁环和阻隔板同步运动，由此将换热管内外的杂质同时刮下。
30.优选的，所述清洁环包含套环，且套环的外圆镶嵌有金属环；
31.其中，所述套环通过金属环与通孔内壁的磁环相互吸引，从而使清洁环可以与阻隔板你不的磁环相互吸合。
32.优选的，所述套环的外圆向内凹形成凹槽，且所述金属环安装在套环外部的凹槽中；
33.其中，所述金属环的外径小于换热管的内径，且金属环不与换热管的内壁贴合，避免金属环与换热管贴合，而阻挡清洁环的移动。
34.(三)有益效果
35.1、由于采用了独立的换热管与高温介质进行逐级换热，从而形成温度梯度，再使低温介质按照温度梯度逐级换热，所以，有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，进而实现了稳定换热，同时还能提高温度吸收的效果。
36.2、由于采用了电机带动阻隔板在换热管的外部滑动，所以，有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，进而实现了换热管表面的清洁，避免粘连在换热管外部的杂质影响换热效果。
37.3、由于采用了磁性的方式带动换热管内部的，所以清洁环移动，有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，进而实现了换热管内壁的清洁，避免粘连在换热管内部的杂质影响换热效果。
附图说明
38.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
39.图1为本发明实施例的整体结构图；
40.图2为本发明实施例的局部剖视图；
41.图3为本发明实施例中换热芯的结构图；
42.图4为本发明实施例中换热芯的局部结构图；
43.图5为本发明实施例中换热管的局部结构图；
44.图6为本发明实施例中高低温介质的运动方向和温度梯度图；
45.图7为本发明实施例中阻隔板与管板的对接结构图；
46.图8为本发明实施例中阻隔板和清洁环的结构图；
47.图9为本发明实施例中清洁环的结构图；
48.图10为本发明实施例中阻隔板的运动方向图；
49.图11为本发明实施例中外壳的局部横向截面图；
50.图12为本发明实施例中外壳的纵向截面图。
51.图例说明：1、外壳；2、端盖；3、进水管；4、出水管；5、进气管；6、出气管；7、换热芯；71、管板；72、阻隔板；73、换热管；731、金属管；732、隔热环；74、电机；75、牵引绳；76、磁环；77、清洁环；771、套环；772、金属环。
具体实施方式
52.本技术实施例通过提供一种余热吸收结构，有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，在现有的余热吸收装置使用时，由于采用了独立的换热管与高温介质进行逐级换热，从而形成温度梯度，再使低温介质按照温度梯度逐级换热，进而实现了稳定换热，同时还能提高温度吸收的效果；由于采用了电机带动阻隔板在换热管的外部滑动，进而实现了换热管表面的清洁，避免粘连在换热管外部的杂质影响换热效果；由于采用了磁性的方式带动换热管内部的，所以清洁环移动，进而实现了换热管内壁的清洁，避免粘连在换热管内部的杂质影响换热效果。
53.实施例1
54.本技术实施例中的技术方案为有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，总体思路如下：
55.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种余热吸收结构，该余热吸收结构包括换热器，能够冶炼时产生的余热吸收，从而对部分能量进行回收，方便后续再利用，通过将换热器内部的换热管73分成多段独立的金属管731，这样就可以根据高温介质与金属管731的接触顺序，依次吸收高温介质的温度，随着高温介质的不断被吸收，且金属管731之间相对独立，金属管731的温度由前到后依次减小，从而形成温度梯度，所以能够最大限度的降低高温介质排出时的温度(这是由于前端温度较高的金属管731不会带动后部的金属管731升温，所以后部的金属管731温度还能对经过第一次吸收后高温介质进行再次吸收)，在低温介质进入到金属管731中时，由于金属管731表面的温度呈阶梯状升高，所以低温介质，能够逐级吸热，从而使低温介质的温度逐步升高，而不会突然受热，这样金属管731受到的
温度差就会变小，提高金属管731的使用寿命：
56.换热器，用于将冶炼产生的余热吸收，提高资源的利用；
57.换热芯7，安装在换热器的内部，用于进行热量交换；
58.其中，换热芯7包括两个管板71，且两个管板71之间连接有若干换热管73，换热管73的外部上下交替式设置有阻隔板72，此为换热器内部的常规结构，不同的在于阻隔板72能够在换热管73的外部滑动，方便对换热管73的表面进行清理；
59.另一不同点在于：换热管73包括多个首尾相连的金属管731，且相邻两个金属管731之间连接有隔热环732，通过隔热环732将多个金属管731的温度隔离，可根据高温介质的流动方向形成温度梯度，由于各个金属管731之间的温度无法传递，从而形成相对独立的状态，随着高温介质内部温度不断的被吸收，因此后部的金属管731所能吸收的热量下降，所以后部的温度降低，所以随着高温介质的不断移动，金属管731所能吸收的热量不断减小，从而形成温度差(即金属管731的温度由前到后不断下降)；
60.阻隔板72位于相邻两个金属管731的交接处，从而将不同金属管731所处的空间隔开。
61.在一些示例中，换热管73的端部与管板71外部的插孔插接，且换热管73的端部与插孔之间密封，从而使换热管73与管板71连接在一起，且换热管73的内外空间相互分离，避免高温介质与低温介质直接接触；
62.其中，插孔呈漏斗状，且插孔的最小端与换热管73的端部对应，方便低温介质进入到换热管73中。
63.在一些示例中，换热器包括外壳1，且外壳1的两端均连接有端盖2，端盖2与外壳1之间围成的空间为介质腔(用于存储换热前后的低温介质)，且介质腔与换热管73的端部对应，并与其连通，方便低温介质流过换热管73，外壳1的外部安装有进气管5和出气管6，高温介质通过进气管5进入到外壳1中，再由出气管6排出，两个端盖2上分别设有进水管3和出水管4，低温介质通过进水管3进入到介质腔中，再由介质腔进入到换热管73中，换热后流到另一个介质腔中，最终由另一端的出水管4排出；
64.其中，换热管73内部低温介质的流动方向与其外部高温介质的流动方向相反，如图6所示。
65.在具体实施过程中，控制高温介质从进气管5进入到外壳1中，再由出气管6排出，此过程中，高温介质与外壳1内部的换热管73接触，而换热管73由多个相对独立的金属管731组成，且由于各个金属管731之间的温度无法传递，从而形成相对独立的状态，随着高温介质内部温度不断的被吸收，因此后部的金属管731所能吸收的热量下降，所以后部的温度降低；随着高温介质的不断移动，金属管731所能吸收的热量不断减小，从而形成温度差(即金属管731的温度由前到后不断下降。
66.在低温介质进入到金属管731中时，由于金属管731表面的温度呈阶梯状升高，所以低温介质，能够逐级吸热，从而使低温介质的温度逐步升高，而不会突然受热，这样金属管731受到的温度差就会变小，提高金属管731的使用寿命。
67.实施例2
68.以实施例1为基础，本技术实施例为效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，总体思路如下：
69.两个管板71均安装在外壳1的内部，且分别位于管板71的两端；
70.其中，外壳1的内壁开有弧形的引导槽，且引导槽与外壳1位于相邻两个阻隔板72之间，并与换热管73的外壁对应。
71.在一些示例中，引导槽的一端与阻隔板72的缺口连通，且在高温介质进入外壳1内部时，可沿引导槽流动，如图11和图12所示，能够提高高温介质移动的方向，避免高温介质集中移动，导致其他位置的换热管73无法与高温介质接触，同时还会影响高温介质的吸收。
72.实施例3
73.以实施例1为基础，本技术实施例为效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，总体思路如下：
74.管板71的外部安装有电机74，且电机74的输出轴上缠绕有牵引绳75，牵引绳75依次穿过所有的阻隔板72，并与阻隔板72连接。
75.其中，阻隔板72通过电机74在换热管73的外壁滑动，且滑动的距离不小于相邻两个阻隔板72之间的间距，从而带动阻隔板72在换热管73的外壁上来回滑动，从而将粘连在换热管73表面的杂质刮下，避免影响换热管73的正常换热。
76.在一些示例中，阻隔板72的外部开设有若干通孔，且通孔与换热管73一一对应，方便阻隔板72与换热管73套接，如图3所示；
77.其中，通孔的内壁边缘向外凸起，并与换热管73的外壁贴合，从而对换热管73的表面进行挤压，将换热管73表面的杂质刮下。
78.在一些示例中，换热管73的内部插接有清洁环77，且清洁环77与换热管73的内壁贴合，换热管73采用非铁磁材料制成；
79.其中，清洁环77通过磁性与通孔内壁的磁环76相互吸引，且在阻隔板72移动时，清洁环77能够同步移动，从而使清洁环77和阻隔板72同步运动，由此将换热管73内外的杂质同时刮下。
80.在一些示例中，清洁环77包含套环771，且套环771的外圆镶嵌有金属环772；
81.其中，套环771通过金属环772与通孔内壁的磁环76相互吸引，从而使清洁环77可以与阻隔板72你不的磁环76相互吸合。
82.在一些示例中，套环771的外圆向内凹形成凹槽，且金属环772安装在套环771外部的凹槽中；
83.其中，金属环772的外径小于换热管73的内径，且金属环772不与换热管73的内壁贴合，如图9所示，避免金属管731与换热管73贴合，而阻挡清洁环77的移动。
84.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种余热吸收结构，其特征在于，该余热吸收结构包括：换热器；换热芯(7)，安装在换热器的内部，用于进行热量交换；其中，所述换热芯(7)包括两个管板(71)，且两个所述管板(71)之间连接有若干换热管(73)，所述换热管(73)的外部上下交替式设置有多个阻隔板(72)；所述换热管(73)包括多个首尾相连的金属管(731)，且相邻两个所述金属管(731)之间连接有隔热环(732)，通过所述隔热环(732)将多个金属管(731)的温度隔离，形成温度梯度；所述阻隔板(72)位于相邻两个金属管(731)的交接处。2.如权利要求1所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述换热管(73)的端部与管板(71)外部的插孔插接，且换热管(73)的端部与插孔之间密封；其中，所述插孔呈漏斗状，且插孔的最小端与换热管(73)的端部对应。3.如权利要求1所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述换热器包括外壳(1)，且外壳(1)的两端均连接有端盖(2)，所述端盖(2)与外壳(1)之间围成的空间为介质腔，且所述介质腔与换热管(73)的端部对应，并与其连通；其中，所述换热管(73)内部低温介质的流动方向与其外部高温介质的流动方向相反。4.如权利要求1所述的一种余热吸收结构，其特征在于：两个所述管板(71)均安装在外壳(1)的内部，且分别位于管板(71)的两端；其中，所述外壳(1)的内壁开有弧形的引导槽，且引导槽与外壳(1)位于相邻两个阻隔板(72)之间，并与换热管(73)的外壁对应。5.如权利要求4所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述引导槽的一端与阻隔板(72)的缺口连通，且在高温介质进入所述外壳(1)内部时，可沿引导槽流动。6.如权利要求1所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述管板(71)的外部安装有电机(74)，且电机(74)的输出轴上收卷有牵引绳(75)，所述牵引绳(75)依次穿过所有的阻隔板(72)，并与阻隔板(72)连接；其中，所述阻隔板(72)通过电机(74)在换热管(73)的外壁滑动，且滑动的距离不小于相邻两个所述阻隔板(72)之间的间距。7.如权利要求6所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述阻隔板(72)的外部开设有若干通孔，且通孔与换热管(73)一一对应；其中，所述通孔的内壁边缘向外凸起，并与换热管(73)的外壁贴合。8.如权利要求1所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述换热管(73)的内部插接有清洁环(77)，且清洁环(77)与换热管(73)的内壁贴合，所述换热管(73)采用非铁磁材料制成；其中，所述清洁环(77)通过磁性与通孔内壁的磁环(76)相互吸引，且在所述阻隔板(72)移动时，所述清洁环(77)能够同步移动。9.如权利要求8所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述清洁环(77)包含套环(771)，且套环(771)的外圆镶嵌有金属环(772)；其中，所述套环(771)通过金属环(772)与通孔内壁的磁环(76)相互吸引。10.如权利要求9所述的一种余热吸收结构，其特征在于：所述套环(771)的外圆向内凹
形成凹槽，且所述金属环(772)安装在套环(771)外部的凹槽中；其中，所述金属环(772)的外径小于换热管(73)的内径，且金属环(772)不与换热管(73)的内壁贴合。

技术总结
本发明公开了一种余热吸收结构，涉及换热器技术领域，该余热吸收结构包括：换热器；换热芯，安装在换热器的内部；其中，所述换热芯包括两个管板和两个所述管板之间的换热管，所述阻隔板的外部设有阻隔板；所述换热管包括多个首尾相连的金属管，且相邻两个所述金属管之间连接有隔热环。本发明所述的一种余热吸收结构，由于采用了独立的换热管与高温介质进行逐级换热，从而形成温度梯度，再使低温介质按照温度梯度逐级换热，所以，有效解决了现有的余热吸收装置在使用时，余热回收效率不佳的技术问题，进而实现了稳定换热，同时还能提高温度吸收的效果。收的效果。收的效果。


技术研发人员：沈小刚 徐国华 沈海华 顾佳羽
受保护的技术使用者：常熟风范电力设备股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/20