一种设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器及其吹灰方法，该换热器包括换热管束、尾气进口、尾气出口和壳体，换热管束设置在壳体中，尾气进口和出口分别设置在壳体的上部和下部，用于向壳体中输入和输出尾气，换热管束中的每根换热管的外壁上均设置有凸起，距离尾气进口的距离越远的换热管上的凸起的高度越高；壳体上设有吹灰口，先使空气沿着逆时针方向运行，清除换热管束外表面逆时针方向的积灰；再使空气沿着顺时针方向运行，清除换热管束外表面顺时针方向的积灰。该换热器在换热管的外壁设置凸起，具有换热管受热均匀、换热效率高、传热能力强、不易积灰、吹灰效果好等特点，使换热效率最大化，以节约能源。
【技术实现步骤摘要】
[0001 ] 本专利技术涉及一种用于水泥回转窑尾气余热利用的换热器及其吹灰方法，属于余热利用换热器
。
技术介绍
随着我国经济快速发展，能源消耗日益增加，城市大气质量日益恶化的问题也越发突出，节约能源和减少环境有害物排放的问题迫在眉睫。在常见的热能动力领域中，能耗高、污染严重的主要原因之一是烟气的排烟温度过高，即浪费了大量能源，又造成了环境污染。水泥行业是一个高耗能，高污染的行业。水泥回转窑产生的尾气中含尘浓度高，品质差。水泥回转窑用余热发电系统可对尾气余热进行回收再利用，实现节能减排的目的。但是相关余热发电锅炉中换热设备的积灰现象严重、传热能力较差，清灰困难，这些问题亟待解决。现有热量回收装置中换热管束的布置方式通常有两种，顺排和叉排，参见图1和图2。流体冲刷顺排和叉排管束时的流场是不同的。叉排时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，比顺排时在管间走廊通道的流动扰动剧烈，因此叉排的换热能力比顺排的强。同时，叉排管束的阻力损失大于顺排，对于需要冲刷清洗的管束，顺排有易于清洗的优点。目前的余热利用换热器中，因为随着尾气的流动，温度不断的下降，导致不同位置的换热管吸热量不同，加热的流体的温度不同，而且因为换热管受热不均匀，导致部分换热管吸热过多导致过热，导致换热器寿命降低。
技术实现思路
本专利技术针对现有水泥回转窑尾气利用换热设备中存在的换热管受热不均匀、积灰严重的问题，提出一种换热管受热均匀、换热效率高、不易积灰、吹灰效果好的设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，同时提供一种该换热器的吹灰方法。本专利技术的设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，采用以下技术方案:该换热器，包括换热管束、尾气进口、尾气出口和壳体，换热管束设置在壳体中，尾气进口和出口分别设置在壳体的上部和下部，用于向壳体中输入和输出尾气，换热管束中的每根换热管的外壁上均设置有凸起，距离尾气进口的距离越远的换热管上的凸起的高度越闻。换热管束中的各根换热管上最大的凸起高度是最小的凸起高度的1.5-1.6倍。所述换热管束呈菱形排列，壳体呈与换热管束菱形排列相配合的菱形结构，称为菱形壳体，尾气进口设置在菱形壳体的第一夹角位置处，尾气出口设置在菱形壳体的第二夹角位置处，菱形壳体的的第一夹角和第二夹角是对角；换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管设置在尾气进口的下部并与尾气进口相对，换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管设置在尾气出口的上部并与尾气出口相对，换热管束菱形排列的第一夹角和换热管束菱形排列的第二夹角是对角，水泥回转窑尾气由尾气进口进入，先经过换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管，然后横向冲刷换热管束，再经过换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管，最后从尾气出口排出。菱形壳体的第一夹角的两条边上分别设置1#吹灰口和2#吹灰口，菱形壳体的第二夹角的两条边上分别设置3#吹灰口和4#吹灰口，其中1#吹灰口和3#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边，2#吹灰口和4#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边；其中1#吹灰口位于所在边的下部，2#吹灰口位于所在边的上部，3#吹灰口位于所在边的上部，4#吹灰口位于所在边的下部，从而使得1#吹灰口距离尾气进口的距离要大于2#吹灰口距离尾气进口距离，3#吹灰口距离尾气出口的距离要大于4#吹灰口距离尾气出口距离；所述菱形壳体上还设有5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口、8#吹灰口，其中5#吹灰口和I号吹灰口位于同一边，且位于所在边的上部；6#吹灰口和2#吹灰口位于同一边,且位于所在边的下部；7#吹灰口和3#吹灰口位于同一边，且位于所在边的下部；8#吹灰口和4#吹灰口位于同一边，且位于所在边的上部；从而使得5#吹灰口距离尾气进口的距离要小于6#吹灰口距离尾气进口距离，7#吹灰口距离尾气出口的距离要小于8#吹灰口距离尾气出口距离。换热管束菱形排列的第一夹角由换热管束菱形排列的第一边和换热管束菱形排列的第二边构成，在第一边方向上的换热管间距(是指相邻换热管的中心轴线之间的距离)为LI，第二边方向上的换热管间距为L2，LI与L2不相等。优选的是，LI是L2的1.3倍。换热管束菱形排列的第一夹角A、换热管束中的换热管间距L及换热管外径D的关系满足如下公式:3.7XD>L>2.4XD，其中 20mm〈D〈50mm。Sin(A/2)=bX (L/D) % 其中 b, c 为参数，b 为 1.65-1.8，c 为-0.8 至-0.9。优选的，L=3.2XD, b 为 1.72，c 为-0.815。上述设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器的吹灰方法，包括如下步骤:(I)关闭1#吹灰口、2#吹灰口、3#吹灰口和4#吹灰口，打开5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口和8#吹灰口，使空气沿着逆时针方向运行，实现逆时针方向吹灰，清除换热管束外表面逆时针方向的积灰；(2)关闭5#吹灰口、6#吹灰口、7#吹灰口和8#吹灰口，打开1#吹灰口、2#吹灰口、3#吹灰口和4#吹灰口，使空气沿着顺时针方向运行，实现顺时针方向吹灰，清除换热管束外表面顺时针方向的积灰。本专利技术在换热管束的各换热管上设置不同高度的凸起，是一种高效、清洁式热量回收装置，具有换热管受热均匀、换热效率高、传热能力强、不易积灰、吹灰效果好等特点，与现有技术相比较，具有如下的优点:I)通过设置不同凸起的高度，使得换热管吸热均匀，流体加热均匀。2)本专利技术通过换热管束呈菱形分布，使得换热器具有流动阻力小、便于吹灰、使用寿命长。3)通过换热管束在两个方向上的换热管束的之间的距离不同的设置，使得换热管束呈顺排错流式换热器，具有换热效果好、易于清洗等优点，是一种适用于回收水泥回转窑尾气热量的换热装备。4)壳体与管束具有相配合的菱形，可以减少换热区域的死区，同时使得换热过程中的尾气的流速保持相对一致。5)通过不断的试验，得出了管间距与管径的最佳关系式，满足了换热和减少积灰的需求。【附图说明】图1是现有技术中的换热管束顺排布置的示意图；图2是现有技术中的换热管束叉排布置的示意图；图3是本专利技术的换热管束菱形分布的示意图；图4是图3中的局部放大的示意图；图5是图3中沿着菱形结构的上下两个夹角的剖面图；图6是本专利技术的换热管束菱形排列与现有技术的插排、顺排的换热系数效果比较图；图7是风机频率控制流程图；图8是吹灰形成的漩涡示意图；图9是吹灰的另一个实施方式。图中:1、尾气进口，2、尾气出口，3、1#吹灰口，4、2#吹灰口，5、3#吹灰口，6、4#吹灰口，7、换热管束，8、壳体，9、出口集箱，10、进口集箱，11、隔板，12、进口管，13、出口管，14、进口温度传感器，15、出口温度传感器，16、阀门，17、第一夹角顶点换热管，18、第二夹角顶点换热管，19、换热管束菱形排列的第一边，20、换热管束菱形排列的第二边，21、菱形壳体第一直边，22、菱形壳体第二直边,23、菱形壳体第三直边,24、菱形壳体第四直边,25、第三夹角顶点换热管；26、第四夹角顶点换热管，27、5#吹灰口，28、6#吹灰口，29、7#吹灰口，30、8#吹灰接口。【具体实施方式】以下内容中所述的换热管束菱形排列(换热管束由若干换热管组成)和壳体的菱形结构是从垂直于换热管束的中心轴线的切面来看的形状；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，包括换热管束、尾气进口、尾气出口和壳体，换热管束设置在壳体中，其特征是：尾气进口和出口分别设置在壳体的上部和下部，用于向壳体中输入和输出尾气，换热管束中的每根换热管的外壁上均设置有凸起，距离尾气进口的距离越远的换热管上的凸起的高度越高。
【技术特征摘要】
1. 一种设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，包括换热管束、尾气进口、尾气出口和壳体，换热管束设置在壳体中，其特征是:尾气进口和出口分别设置在壳体的上部和下部，用于向壳体中输入和输出尾气，换热管束中的每根换热管的外壁上均设置有凸起，距离尾气进口的距尚越远的换热管上的凸起的闻度越闻。2.根据权利要求1所述的设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是:所述换热管束中的各根换热管上最大的凸起高度是最小的凸起高度的1.5-1.6倍。3.根据权利要求1所述的设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是:所述换热管束呈菱形排列，壳体呈与换热管束菱形排列相配合的菱形结构，称为菱形壳体，尾气进口设置在菱形壳体的第一夹角位置处，尾气出口设置在菱形壳体的第二夹角位置处，菱形壳体的第一夹角和第二夹角是对角；换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管设置在尾气进口的下部并与尾气进口相对，换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管设置在尾气出口的上部并与尾气出口相对，换热管束菱形排列的第一夹角和换热管束菱形排列的第二夹角是对角，水泥回转窑尾气由尾气进口进入，先经过换热管束菱形排列的第一夹角顶点上的换热管，然后横向冲刷换热管束，再经过换热管束菱形排列的第二夹角顶点上的换热管，最后从尾气出口排出。4.根据权利要求3所述的设置凸起的水泥回转窑余热利用换热器，其特征是:所述菱形壳体的第一夹角的两条边上分别设置1#吹灰口和2#吹灰口，菱形壳体的第二夹角的两条边上分别设置3#吹灰口和4#吹灰口，其中1#吹灰口和3#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边，2#吹灰口和4#吹灰口所在的菱形壳体的边是相对的两条边；其中1#吹灰口位于所在边的下部，2#吹灰口位于所在边的上部，3#吹灰口位于所在边的上部，4#吹灰口位于所在边的下部，从而使得1#吹灰口距离尾气进口的距离要大于2#吹灰口距离尾气进口距离，3#吹灰口距离尾气出口的距离要大于4#吹灰口距离尾气出口距离；所述菱形壳体上还设有5#吹灰口、6#吹灰口...
【专利技术属性】
技术研发人员：程林，杜文静，王乃华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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