申请日2012.04.07
公开(公告)日2015.07.08
IPC分类号F28D15/02
摘要
本发明给出一种热管式污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道和清污门。在换热器箱体内，列队竖立若干排热管，一个水平的隔板将所有热管拦腰分成上下两部分：隔板以上为清水流道，隔板以下为污水流道。清水流道包括：清水进口，热管，间壁，清水管道，顶板，隔板，清水出口。清水管道的中间，是一排平行竖直的热管，热管的两侧是间壁，热管的上端部与清水管道的顶板接触，热管向下垂直穿过隔板，隔板是清水管道的底板。污水流道包括：污水进口，热管，连板，污水管道，底板，隔板，污水出口。热管和热管间的连板形成污水流道的左右侧板，同时又是换热表面，污水管道的顶板是隔板，污水管道的底板与热管的底部接触。
权利要求书
1.一种热管式污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道和清污门;在换 热器箱体内，列队竖立若干排热管，一个水平的隔板将所有热管拦腰分成上下两部分：隔板 以上的热管，为热管清水段，被置于几个纵向的清水流道中;隔板以下的热管，为热管污水 段，被置于几个纵向的污水流道中，其特征在于：
(1)所述热管拦腰分成上下两部分，这两部分热管长度不相等;
(2)所述热管污水段，在相邻两个热管间，有连板连接固定;
所述污水流道，它包括：污水进口，热管，连板，污水管道，底板，隔板，污水出口; 污水经过换热器的污水进口，水平进入换热器的污水管道，污水管道的两侧，是两排互相平 行的竖直的热管及连板，热管和热管间的连板形成流道的左右侧板，同时又是污水的换热表 面，污水管道的顶板是隔板，热管的底部与污水管道的底板接触，在污水管道中，污水依次 垂直流过若干热管和连板表面，*后从污水出口流出换热器。
2.按照权利要求1所述的热管式污水换热器，其特征在于：
所述清水流道，它包括：清水进口，热管，间壁，清水管道，顶板，隔板，清水出口; 清水经过换热器的清水进口，水平进入换热器的清水管道，清水管道的中间，是一排互相平 行的竖直的热管，热管的两侧是间壁，间壁是清水管道的左右侧板，热管的上端部与清水管 道的顶板接触，热管向下垂直穿过隔板，隔板是清水管道的底板，在清水管道中，清水依次 垂直流过若干热管表面，*后从清水出口流出清水流道。
3.按照权利要求1所述的热管式污水换热器，其特征在于：
所述两部分热管长度不相等，热管在隔板以下部分长度，大于热管在隔板以上部分长度 30-50%。
4.按照权利要求1所述的热管式污水换热器，其特征在于：
所述箱体，它外形为矩形，包括6块箱板，箱板是用碳纤维复合材料板做成的;在箱体 外侧，有污水进口，污水出口，清水进口，清水出口，清污门;污水从换热器的污水进口进 入污水换热器，往返流过多个行程后，通过污水出口流出换热器;清水由换热器的清水进口 进入，往返流过多个行程后，通过清水出口流出换热器。
5.按照权利要求1或4所述的热管式污水换热器，其特征在于：
所述清污门，它挡在各污水流道的前后两端部，包括前清污门和后清污门;清污时，打 开前后清污门，各层污水流道内部通透，全部暴露出来;清污门是用碳纤维复合材料制作的。
说明书
热管式污水换热器
技术领域
本发明涉及热交换设备，特别是涉及热管式污水换热器。
背景技术
热管是一种具有高导热性能的传热组件，热管技术首先于1944年由美国人高格勒 (R·S·Gaugler)所发现，并以“热传递装置”(Heat Transter Device)为名取得专利， 当时因未显示出实用意义，而没有受到应有的重视。直到六十年代初期，由于宇航事业的发 展，要求为宇航飞行器提供高效传热组件，促使美国洛斯——阿拉莫斯科学实验室的格罗弗 (G·M·Grover)于1964年再次发现这种传热装置的原理，并命名为热管(Heat Pipe)， 首先成功地应用于宇航技术，之后引起了各国学者的极大兴趣和重视。热管技术于上世纪七 八十年代进入中国。
在全封闭真空管壳内，热管通过工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热 性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一 系列优点。缺点是抗氧化、耐高温性能较差。此缺点可以通过在前部安装一套陶瓷换热 器来予以解决，陶瓷换热器较好地解决了耐高温、耐腐蚀的难题。
由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露 点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、陶瓷、交通、轻纺、机械 等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能设备，取得了显著的经济效益。
主要特点
1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中，单 根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。热管换热器用 于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。
2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的逆 流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数， 用于品位较低的热能回收场合非常经济。
3、对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形式 解决换热器的磨损和堵灰问题。
4、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝段 的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开*大的腐蚀区域。
工业用途
化学工业
1、硫酸系统热管换热器回收焚烧炉出口高温SOx气体的余热、在转化工段回收高 温气体的余热，产生热水或蒸汽供系统使用
2、医药、日化工业热管换热器可用于回收药气或废气的余热，生产清洁热风， 干燥物料。
3、利用可变热导热管可对反应床层进行恒温控制的同时，取出或输入反应热。
4、大型化肥厂合成对流段盘管;中、小型氮肥厂造气工程、变换工段，利用热 管式蒸发器回收工艺气余热产生蒸汽供合成氨系统使用，变换工段一、二水加热器。
电力工业
利用热管换热器可作为各种锅炉的尾部受热面。如热管式空气预热器可替代传统的 回转式空气预热器和列管式空气预热器，提高受热面壁温，避免露点腐蚀，提高炉膛进 风温度和炉膛含氧量，减少漏风，延长锅炉运行周期。
1、工业锅炉尾部的热管空气预热器.热管式省煤器或翅片管省煤器。
2、电站锅炉尾部的热管空气预热器可分下列几种用途：
(1)在原低温段空气预热器的空气入口前设置一热管式空气预热器，进一步降低 锅炉排烟温度，减少排烟热损，提高锅炉效率;
(2)整个低温段空气预热器均为热管式结构;
(3)用锅炉排放的热烟气加热脱硫后的冷烟气，即电站脱硫的GGH。
3、燃气锅炉对流段后部。
石油化工
1、炼油厂的常压炉、减压炉、常减压二合一炉、加氢炉.减粘炉、重整炉等，利 用热管式空气预热器回收出炉烟气的余热加热空气，以提高加热炉的送风温度。
2炼油厂催化装置再生烟气和各种内、外取热器的余热回收，可产生中压蒸汽并用 于动力系统。
3、乙烯裂解炉对流段盘管、炼油厂加热炉对流段盘管。
冶金工业
1、炼铁厂用高炉烟气来预热空气、煤气的单预热或双预热整体式或分离式热管换。 热器，回收热风炉烟气余热，节约煤气，提高热风炉的升温速度、炉顶温度和送风温度 降低炼铁焦比，节约焦炭。
2、利用热管式蒸汽发生器或翅片管式蒸汽发生器，回收各种烧结矿的显热，产生 蒸汽。
建材建筑
对于水泥、陶瓷等建材行业，利用换热器回收窑炉烟气的余热，产生热风或热水。 如热管式热风炉或热管.列管组合式热风炉，可产生500℃以下的热风，干燥清洁物料。 建筑业热管式空气预热器可用于室外的新鲜空气和室内的浑浊空气之间的热交换;在集 中空调制冷机组中，利用热管换热器口收废气余热产生低压蒸汽供空调制冷机组使用。
供暖空调
污水源热泵依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量经热泵机 组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组把建筑物中的热量传递给污水从而实现供冷。污水 替代了冷却塔，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。
利用污水源热泵实现城市废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技 术，符合可持续发展、建设资源节约型、环境友好型社会的要求。在扩大城市污水利用范围、 拓展城市污水治理效益方面具有深远意义。
利用城市污水作为冷热源对建筑进行采暖空调，可以直接减少其他短缺能源的消耗，同 时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用、发展循环经济、建设节约型社会、友好环 境的重要措施。
在城市污水和热泵之间，可以利用热管换热器作为污水换热器，热泵通过热管式污水换 热器，从污水中吸收热量，或向污水中释放热量。交换能量后的污水，从回水管，返回到城 市污水的排放系统中。
污水中含有很多杂质，若在热管式污水换热器前设置污水过滤装置，污水过滤装置很快 就被堵塞;若在热管式污水换热器前不设置的污水过滤装置，污水中的条状杂质进入污水换 热器，不断地在热管换热器上缠挂，使换热板表面热阻增大，甚而堵塞流道，换热器总体性 能很快就变坏。
上述有关换热器的背景技术，在以下专著中有详细描述：
1、赵军，戴传山主编，地源热泵技术与建筑节能应用，北京：中国建筑工业出版社.2009。
2、(美)沙拉，塞库利克著，程林译，换热器设计技术，北京：机械工业出版社，2010。
3、张红，杨峻，庄骏编著，热管节能技术，北京：化学工业出版社，2009。
发明内容
本发明给出一种热管式污水换热器，它的结构包括：箱体、清水流道、污水流道和清污 门;在换热器箱体内，列队竖立若干排热管，一个水平的隔板将所有热管拦腰分成上下两部 分：隔板以上的热管，为热管清水段，被置于几个纵向的清水流道中;隔板以下的热管，为 热管污水段，被置于几个纵向的污水流道中，其特征在于：
(1)所述热管拦腰分成上下两部分，这两部分热管长度不相等;
(2)所述热管污水段，在相邻两个热管间，有连板连接固定。
所述清水流道，它包括：清水进口，热管，间壁，清水管道，顶板，隔板，清水出口; 清水经过换热器的清水进口，水平进入换热器的清水管道，清水管道的中间，是一排互相平 行的竖直的热管，热管的两侧是间壁，间壁是清水管道的左右侧板，热管的上端部与清水管 道的顶板接触，热管向下垂直穿过隔板，隔板是清水管道的底板，在清水管道中，清水依次 垂直流过若干热管表面，*后从清水出口流出清水流道。
所述污水流道，它包括：污水进口，热管，连板，污水管道，底板，隔板，污水出口; 污水经过换热器的污水进口，水平进入换热器的污水管道，污水管道的两侧，是两排互相平 行的竖直的热管及连板，热管和热管间的连板形成流道的左右侧板，同时又是污水的换热表 面，污水管道的顶板是隔板，热管的底部与污水管道的底板接触，在污水管道中，污水依次 垂直流过若干热管和连板表面，*后从污水出口流出换热器。
所述两部分热管长度不相等，热管在隔板以下部分长度，大于热管在隔板以上部分长度 30-50%。
所述箱体，它外形为矩形，包括6块箱板，箱板是用碳纤维复合材料板做成的;在箱体 外侧，有污水进口，污水出口，清水进口，清水出口，清污门;污水从换热器的污水进口进 入污水换热器，往返流过多个行程后，通过污水出口流出换热器;清水由换热器的清水进口 进入，往返流过多个行程后，通过清水出口流出换热器。
所述清污门，它挡在各污水流道的前后两端部，包括前清污门和后清污门;清污时，打 开前后清污门，各层污水流道内部通透，全部暴露出来;清污门是用碳纤维复合材料制作的。
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