专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，包括中间介质输送泵、中间介质储罐、至少两个包含多个蜿蜒连接的中间流动介质传热双管换热单元的蜿蜒双通道对流换热组件，至少两个蜿蜒双通道对流换热组件并联连接；中间流动介质传热双管换热单元包括外套管组件、平行布置的第一换热管和第二换热管；通过中间介质输送泵实现中间传热介质在至少两个并联的中间传热介质腔与中间介质储罐之间循环流动，中间传热介质在泵送时为低温，经至少两个蜿蜒双通道对流换热组件其温度由低温变高温再变低温回到中间介质储罐，不仅能够有效强化双管换热单元的对流换热，而且结构简单，稳定可靠，可实现污泥‑污泥高效换热。

权利要求

1.一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，包括中间介质输送泵、中间介质储罐、以及至少两个并联设置的蜿蜒双通道对流换热组件；

其中，每个所述蜿蜒双通道对流换热组件包括多个中间流动介质传热双管换热单元、以及位于相邻中间流动介质传热双管换热单元之间的多个换热单元间连接件，多个中间流动介质传热双管换热单元之间通过多个换热单元间连接件依次蜿蜒的连接连通；

所述中间流动介质传热双管换热单元包括外套管组件、以及轴向贯穿布置在外套管组件内的换热管组件；

所述换热管组件包括轴向平行布置的供冷物料流动的第一换热管、以及供热物料流动的第二换热管，所述第二换热管内的热物料用于与第一换热管内的冷物料热交换以加热冷物料；

所述外套管组件包括外套管、以及用于封闭外套管两端开口的端盖板，所述外套管组件与换热管组件之间形成有封闭的中间传热介质腔，所述中间传热介质腔具有进液口和出液口且该中间传热介质腔内灌注有中间传热介质，所述第一换热管和第二换热管均浸没在中间传热介质内；

所述换热单元间连接件包括第一管间连接件、第二管间连接件、以及腔间连接件；

每个所述蜿蜒双通道对流换热组件的多个中间流动介质传热双管换热单元的第一换热管通过第一管间连接件蜿蜒连通以配合形成冷物料蜿蜒通道，第二换热管通过第二管间连接件蜿蜒连通以配合形成热物料蜿蜒通道，中间传热介质腔通过腔间连接件蜿蜒连通以配合形成传热介质蜿蜒通道；

至少两个所述蜿蜒双通道对流换热组件的冷物料蜿蜒通道和热物料蜿蜒通道呈并联相连，传热介质蜿蜒通道呈串联相连；

所述中间介质储罐中的中间传热介质在中间介质输送泵泵送作用下从一个蜿蜒双通道对流换热组件的中间传热介质蜿蜒通道的低温端进入高温端流出，然后在从另外一个并联的蜿蜒双通道对流换热组件的中间传热介质蜿蜒通道的高温端进入低温端流出，而后再流入中间介质储罐中以形成一个闭环。

2.根据权利要求1所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，所述中间传热介质腔内还设置有用于引导中间传热介质作来回折流运动或者螺旋扰流运动的折流板。

3.根据权利要求1所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，所述第一换热管和第二换热管轴向平行且抵靠焊接相连。

4.根据权利要求1所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，同组所述换热管组件内的第一换热管的冷物料流动方向与第二换热管内的热物料流动方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，所述第一换热管和/或第二换热管内设置有用于引导管内物料形成混合旋流的旋流部，该旋流部为由管体外壁向内壁凹陷以在内壁上形成的与对应管体轴线呈倾斜布置的凸起结构。

6.根据权利要求5所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，所述凸起结构为斜条型凸起结构或者丁胞组合型凸起结构或者螺旋型凸起结构中的一种或者多种；

其中，每组所述丁胞组合型凸起结构均包括若干丁胞且若干丁胞的顶部连线与对应管体轴线呈倾斜布置。

7.根据权利要求1所述的一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，其特征在于，所述第一换热管和/或第二换热管为交叉缩放管，该交叉缩放管由若干管截面具有长、短轴的椭形管体段接合形成且相邻椭形管体段的长轴呈角度布置。

说明书

技术领域

本发明涉及有机固废处理处置技术领域，特别涉及一种泵送中间介质强化传热的双通道式换热装置。

背景技术

随着我国社会发展的不断进步和环境保护要求的日益提高，城市污泥的处理越来越受到重视，在众多污泥处理技术中，为了有效促进污泥的处理速度和程度，需要将污泥加热至150-370℃，而另一方面，经过反应处理的高温污泥又需要进行降温冷却后再进行滤水等处理工艺，在这些过程中，充分利用反应后的高温污泥的热能加热低温污泥，最大程度地达到节能和降低运行成本的目的。目前，普遍应用污泥传热的换热器，大多数基于工业和民用生产的管壳式换热器、套管式换热器和板式换热器等的局部改造与更新，由于污泥的高粘性、非牛顿流体特性、易沉积、粘结、堵塞等固有特性，目前大多数应用于污泥换热的换热器具有有效传热面积少、换热效率低、阻力大、污泥流动的驱动能耗高等问题。

对于用于污泥换热的管壳式换热器，由于管壳式换热器的固有结构特性，管程的前端或者后端管箱存在诸多流体难以流动或者基本不流动的流动死角，结果在这些流动死角及其邻近区域，污泥基本不流动或者流动速度极低，结果，随着换热过程的水分迁移，这些不流动的区域的污泥会逐渐粘结，使换热器的通流截面不断变小，严重时堵塞换热器，造成换热器无法正常工作而不得不停机检修。此外，由于管壳式的装配较为复杂，检修拆卸清洗也存在较大的困难；相对于管程，壳程内由于存在折流板造成的多个反复折流区域，污泥流动更加困难，流动死角区域更多，沉积和粘结现象更严重，堵塞的风险更大，换热性能也更差，因而，采用管壳式换热器处理污泥换热问题存在难以克服的难题。

对于普通的污泥套管式换热器，也存在若干严重的问题，尤其是内管外壁和外管内壁之间的夹套空间，存在污泥容易分层、流动不均、沉积和粘结的问题，由于普通套管换热器通常由于换热管过于细长而盘成螺旋结构，套管和内管不可拆分，故检修堵塞与清洗也十分困难。

对于现有的污泥板式换热器，虽然解决了换热器的紧凑性和换热能力问题，由于通道数多，使得通道的流速相对较小，加之板间通道小，堵塞的风险很大，而较大流速会使换热器的流动阻力太大，即使采用了宽通道设计，污泥的沉积、粘结和换热器堵塞的现象仍然难以避免。

综上所述，目前用于城市污泥处理的污泥换热器，由于换热器本身结构上的原因，以及污泥换热过程中普遍存在的沉积、粘结、堵塞和换热能力差、运行检修周期短、检修清洗困难、运行阻力大、输送泵功消耗过大等问题。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种泵送中间介质强化传热的双通道式换热装置，通过中间介质输送泵实现中间传热介质在至少两个并联的中间传热介质腔与中间介质储罐之间循环流动，中间传热介质在泵送时为低温，经至少两个蜿蜒双通道对流换热组件其温度由低温变高温再变低温回到中间介质储罐，不仅能够有效强化双管换热单元的对流换热，而且结构简单，稳定可靠，可实现污泥-污泥高效换热。

为实现上述目的，本发明提供一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置，包括中间介质输送泵、中间介质储罐、以及至少两个并联设置的蜿蜒双通道对流换热组件；

其中，每个所述蜿蜒双通道对流换热组件包括多个中间流动介质传热双管换热单元、以及位于相邻中间流动介质传热双管换热单元之间的多个换热单元间连接件，多个中间流动介质传热双管换热单元之间通过多个换热单元件连接件依次蜿蜒的连接连通；

所述中间流动介质传热双管换热单元包括外套管组件、以及轴向贯穿布置在外套管组件内的换热管组件；

所述换热管组件包括轴向平行布置的供冷物料流动的第一换热管、以及供热物料流动的第二换热管，所述第二换热管内的热物料用于与第一换热管内的冷物料热交换以加热冷物料；

所述外套管组件包括外套管、以及用于封闭外管套两端开口的端盖板，所述外套管组件与换热管组件之间形成有封闭的中间传热介质腔，所述中间传热介质腔具有进液口和出液口且该中间传热介质腔内灌注有中间传热介质，所述第一换热管和第二换热管均浸没在中间传热介质内；

所述换热单元间连接件包括第一管间连接件、第二管间连接件、以及腔间连接件；

每个所述蜿蜒双通道对流换热组件的多个中间流动介质传热双管换热单元的第一换热管通过第一管间连接件蜿蜒连通以配合形成冷物料蜿蜒通道，第二换热管通过第二管间连接件蜿蜒连通以配合形成热物料蜿蜒通道，中间传热介质腔通过腔间连接件蜿蜒连通以配合形成传热介质蜿蜒通道；

至少两个所述蜿蜒双通道对流换热组件的冷物料蜿蜒通道和热物料蜿蜒通道呈并联相连，传热介质蜿蜒通道呈串联相连；

所述中间介质储罐中的中间传热介质在中间介质输送泵泵送作用下从一个蜿蜒双通道对流换热组件的中间传热介质蜿蜒通道的低温端进入高温端流出，然后在从另外一个并联的蜿蜒双通道对流换热组件的中间传热介质蜿蜒通道的高温端进入低温端流出，而后再流入中间介质储罐中以形成一个闭环。

进一步设置为：所述中间传热介质腔内还设置有用于引导中间传热介质作来回折流运动或者螺旋扰流运动的折流板。

进一步设置为：所述第一换热管和第二换热管轴向平行且抵靠焊接相连。

进一步设置为：同组所述换热管组件内的第一换热管的冷物料流动方向与第二换热管内的热物料流动方向相反。

进一步设置为：所述第一换热管和/或第二换热管内设置有用于引导管内物料形成混合旋流的旋流部，该旋流部为由管体外壁向内壁凹陷以在内壁上形成的与对应管体轴线呈倾斜布置的凸起结构。

进一步设置为：所述凸起结构为斜条型凸起结构或者丁胞组合型凸起结构或者螺旋型凸起结构中的一种或者多种；

其中，每组所述丁胞组合型凸起结构均包括若干丁胞且若干丁胞的顶部连线与对应管体轴线呈倾斜布置。

进一步设置为：所述第一换热管和/或第二换热管为交叉缩放管，该交叉缩放管由若干管截面具有长、短轴的椭形管体段接合形成且相邻椭形管体段的长轴呈角度布置。

与现有技术相比，本发明结构简单、合理，中间流动介质传热双管换热单元的换热管组件均浸没在中间传热介质腔内的中间传热介质内，通过中间传热介质的流动传热实现第一换热管和第二换热管之间的热量交换，以确保换热的均匀和高效性，同时中间介质输送泵强制中间传热介质在整个系统中循环流动，能够实现热量平衡，而且中间传热介质在泵送时为低温（常温），流经至少两个并联的蜿蜒双通道对流换热组件温度低温变高温再变低温流回，工艺易于实现，稳定可靠；再者，换热管组件的管体呈非套接的平行布置，能够确保物料流通截面积，使得流动均匀且无死角，交叉缩放管结构或具有旋流部的换热管能够有效避免发生堵塞，保证物料流动的顺畅性，保证换热装置工作的高效和稳定性。

附图说明

图1是本发明一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置的结构示意图一；

图2是中间流动介质传热双管换热单元的结构示意图一；

图3是中间流动介质传热双管换热单元的结构示意图二；

图4是相邻中间流动介质传热双管换热单元间通过换热单元连接件相连的结构示意图；

图5是具有旋流部的换热管组件结构示意图；

图6是交叉缩放管结构的换热管组件结构示意图；

图7是本发明一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置的结构示意图二。

结合附图在其上标记以下附图标记：

100、中间流动介质传热双管换热单元；1、外套管组件；11、外套管；12、端盖板；2、换热管组件；21、第一换热管；211、旋流部；212、椭形管体段；22、第二换热管；3、中间传热介质腔；4、折流板；200、换热单元间连接件；201、第一管间连接件；202、第二管间连接件；203、腔间连接件；300、蜿蜒双通道对流换热组件；400、中间介质储罐；500、中间介质输送泵。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明一种泵送中间介质强化换热的双通道式换热装置如图1至图6所示，包括中间介质输送泵500、中间介质储罐400、至少两个包含多个中间流动介质传热双管换热单元100和多个换热单元间连接件200的蜿蜒双通道对流换热组件300。其中，多个中间流动介质传热双管换热单元100通过多个换热单元间连接件200依次蜿蜒连接连通（串联）以构成换热装置的主要换热部件——蜿蜒双通道对流换热组件300；设置的蜿蜒双通道对流换热组件300至少是两个（两个或者两个以上）。

进一步的，如图1所示，设置两个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300，所述蜿蜒双通道对流换热组件300由多个串联连接中间流动介质传热双管换热单元100，也就是组成每个蜿蜒双通道对流换热组件300的多个串联连接连通的中间流动介质传热双管换热单元100的热媒通道相串联连接连通和冷媒通道相串联连接连通，两个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300的冷媒和热媒是并联连接连通的；而中间传热介质在每个蜿蜒双通道对流换热组件300内是中间介质串联连接连通的，而在两个蜿蜒双通道对流换热组件300之间是中间介质折回连接连通，而且中间传热介质在中间介质输送泵500泵送作用下从一个蜿蜒双通道对流换热组件300的低温端进入高温端流出，然后在从另外一个并联的蜿蜒双通道对流换热组件300的高温端进入低温端流出，而后再流入中间介质储罐400中，即中间传热介质在中间介质输送泵500、两个并联的蜿蜒双通道对流换热组件300和中间介质储罐400之间形成一个闭环，中间传热介质从中间介质储罐400和中间介质输送泵500流入一个蜿蜒双通道对流换热组件300时为低温（常温），流经一个蜿蜒双通道对流换热组件300后流出为高温，然后高温的中间传热介质再流回另外一个并联的蜿蜒双通道对流换热组件300从高温再变为低温，而后流回中间介质储罐400中形成一个闭环，中间传热介质的质量和能量守恒。这样便于中间传热介质的输送，简化了设备制造，提高了系统的稳定可靠性，而且使得蜿蜒双通道对流换热组件300的冷媒和热媒获得更佳的换热性能。

需要说明的是：两个（或者多个）并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300可以是各自独立的分体的设备，如图1所示，也可以是连接为一体的连体的设备，如图7所示，根据情况（如设备吊装、运输和现场布置等原因）选择。设置两个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300时应尽量使得两个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300换热量均衡，使得中间介质分别在两个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300中的温升和温降平衡，以便获得更佳的换热性能；同理，设置多个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300时应尽量使得中间介质分别在多个并联连接的蜿蜒双通道对流换热组件300中的温升和温降平衡，以便获得更佳的换热性能。为了便于叙述，如果没有特别说明本专利文中所指“并联”或者“串联”是指“冷媒”和“热媒”，不是指“中间介质”。

具体的，如图2-图3所述，上述的中间流动介质传热双管换热单元100包括外套管组件1、以及轴向贯穿设置在外套管组件1内的换热管组件2，该外套管组件1与换热管组件2之间配合形成封闭的中间传热介质腔3，该中间传热介质腔3内灌注有中间传热介质，该中间传热介质腔3具有供中间传热介质流入和流出的进液口和出液口；该外管套组件包括外套管11、以及用于封闭外套管11轴向两端开口的端盖板12，该外套管11与端盖板12之间配合形成封闭的腔体；换热管组件2轴向穿设外套管组件1的腔体，包括平行布置浸没在中间传热介质内的第一换热管21和第二换热管22，该第一换热管21内部具有供冷物料流动的第一通道，该第二换热管22内部具有供热物料流动的第二通道，该第二换热管22内的热物料通过抵触传热和/或中间传热介质传热实现与第一换热管21内的冷物料的热交换以加热冷物料；优选的，该第一换热管21内的冷物料流动方向与第二换热管22内的热物料流动方向相反（逆流布置），以获得较小的对数平均温差，强化换热。

在上述方案中，如图5和图6所示，换热管组件2中第一换热管21和第二换热管22可以为水平的间隔布置，也可以抵靠焊接相连，如此不但能够通过中间传热介质传热，可以通过抵靠相连处直接传热。

在部分具体实施方案中，如图5所示，优选的，该第一换热管21和/或第二换热管22内设置有用于引导管体内的物料形成混合旋流的旋流部211，该旋流部211为由管体外壁向内凹陷以在对应内壁上形成的与对应管体轴线呈倾斜布置的凸起结构；优选的，该凸起结构可以为斜条型凸起或者丁胞组合型凸起或者螺旋型凸起中的一种或者多种，其中每组丁胞组合型凸起均包括若干丁胞且同组的若干丁胞的顶部连线与对应管体轴线呈倾斜布置；如此在管内的旋流部211的作用下能够引导其内的物料形成混合旋流，能够有效的避免物料发生偏流、分层、沉积、积垢以造成的堵塞，有效的保证了物料在管体通道内的顺畅流动。

在部分具体实施方案中，如图5所示，优选的，该第一换热管21和/或第二换热管22为能够引导其内的物料形成多纵向涡流的交叉缩放管，该交叉缩放管由若干管截面具有长、短轴的椭形管体段212接合而成且相连椭形管体段212的截面长度呈角度布置，优选呈90°布置，可通过滚压或者模压的方式制得，可采用已授权发明专利中记载的交叉椭形截面换热管（授权公告号：CN1145781C，申请日：2000.12.26），如此可以在管体内形成多纵向涡流，从而有效避免管体内的物料发生偏流、分层、沉积、积垢以造成的堵塞，有效的保证了物料在管体通道内的顺畅流动。

具体的，如图4所示，该换热单元间连接件200包括第一管间连接件201、第二管间连接件202和腔间连接件203，该第一管间连接件201用于依次连接连通管相邻中间流动介质传热双管换热单元100的第一换热管21，第二管间连接件202用于依次连接连通相邻中间流动介质传热双管换热单元100的第二换热管22，腔间连接件203用于依次连接连通相邻中间流动介质传热双管换热单元100的中间传热介质腔3，如此多个中间流动介质传热双管换热单元100的第一换热管21的第一通道通过第一管间连接件201依次连接连通形成连续的冷物料通道，多个中间流动介质传热双管换热单元100的第二换热管22的第二通道通过第二管间连接件202依次连接连通形成连续的热物料通道，多个中间流动介质传热双管换热单元100的中间传热介质腔3通过腔间连接件203依次连接连通形成连续的传热介质通道；该传热介质通道的进口与中间介质储罐400的出口相连通且中间介质输送泵500布置在两者之间的管路上，该传热介质通道的出口与中间介质储罐400的进口相连通，如此通过中间介质输送泵500能够强制中间传热介质在传热介质通道内循环流动，如此有效强化传热，实现中间传热介质的热平衡。

在上述方案中，优选的，该中间传热介质腔3的腔壁上设置有用于引导中间传热介质在中间传热介质腔3内作来回折流或者螺旋绕流的折流板4，该折流板4可以为交替布置在中间传热介质腔3相对两侧壁上的平行折流板4，也可以为沿着中间传热介质腔3的内壁螺旋布置的螺旋折流板4，如此能够有效的强化中间传热介质在中间传热介质腔3内的流动以提高换热效果。

与现有技术相比，本发明结构简单、合理，中间流动介质传热双管换热单元的换热管组件均浸没在中间传热介质腔内的中间传热介质内，通过中间传热介质的流动传热实现第一换热管和第二换热管之间的热量交换，以确保换热的均匀和高效性，同时中间介质输送泵强制中间传热介质在整个系统中循环流动，能够实现热量平衡，而且中间传热介质在泵送时为低温（常温），流经至少两个并联的蜿蜒双通道对流换热组件温度低温变高温再变低温流回，工艺易于实现，稳定可靠；再者，换热管组件的管体呈非套接的平行布置，能够确保物料流通截面积，使得流动均匀且无死角，交叉缩放管结构或具有旋流部的换热管能够有效避免发生堵塞，保证物料流动的顺畅性，保证换热装置工作的高效和稳定性。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

一种泵送中间介质强化传热的双通道式换热装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。