一种超导涡旋蒸汽机换热器的制作方法

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1.本实用新型涉及蒸汽发生设备技术领域，具体涉及一种超导涡旋蒸汽机换热器。

背景技术：

2.蒸汽是工业主要热源及动力来源之一，蒸汽发生器是通过能量转换将水加热转化生成蒸汽的设备，其产生的蒸汽可直接用于工业生产和为人民生活提供热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或通过发电机将机械能转换为电能。目前，中小型的蒸汽发生设备主要以换热式蒸汽发生器为主，可使用范围广，但是现在的燃烧换热方式，换热管设置于燃烧器的上方，水从上向下流动，热量从下往上流动，产生的热量在换热器上停留的时间短，换热效率低，从开机到出蒸汽的时间长，导致设备的蒸汽产生效率低，换热效率和热利用率均难以提升。

技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种换热效率和热利用率高，蒸汽产生时间短，能够有效降低蒸汽制造成本的超导涡旋蒸汽机换热器。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种超导涡旋蒸汽机换热器，包括壳体和设置于所述壳体内的换热装置，所述换热装置包括燃烧器和围绕所述燃烧器设置的换热管组件，所述换热管组件包括沿径向依次设置的内换热管层、中换热管层和外换热管层，其中所述外换热管层的输入端连接有进水口，所述中换热管层的输出端连接有蒸汽出口，所述外换热管层、所述内换热管层和所述中换热管层依次连通，所述燃烧器的输出端连接有烟气出口；
6.所述外换热管层包括至少两组相互独立的换热子管，各组所述换热子管的输入端分别与所述进水口连通，各组所述换热子管的输出端分别与所述内换热管层连通。
7.作为上述技术方案的进一步改进：
8.所述内换热管层、所述中换热管层和所述外换热管层均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。
9.所述进水口设置于所述壳体的底部，所述外换热管层内的工质流向为由下至上，所述外换热管层的顶部与所述内换热管层的顶部连通，所述内换热管层内的工质流向为由上至下，所述内换热管层的底部与所述中换热管层的底部连通，所述中换热管层内的工质流向为由下至上，所述蒸汽出口设置于所述壳体的顶部。
10.所述外换热管层中各组所述换热子管之间沿径向依次设置。
11.所述外换热管层中各组所述换热子管之间的位置平行布置。
12.所述内换热管层中的换热管与所述中换热管层中的换热管之间的位置交错布置。
13.所述外换热管层中各组所述换热子管的管径小于所述内换热管层中换热管的管径，所述内换热管层中换热管的管径小于或等于所述中换热管层中换热管的管径。
14.所述壳体内部通过隔火组件间隔形成有第一空间和第二空间，所述燃烧器、所述
内换热管层和所述中换热管层设置于所述第一空间内，所述外换热管层设置于所述第二空间内，所述第一空间、所述第二空间和所述烟气出口依次连通，所述烟气出口设置于所述壳体的底部。
15.所述隔火组件包括设置于所述中换热管层与所述外换热管层之间的隔火板和设置于所述壳体内侧底部的隔火底座。
16.所述壳体的内壁设置有防火隔热层。
17.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
18.本实用新型的超导涡旋蒸汽机换热器包括燃烧器和围绕燃烧器设置的换热管组件，其中换热管组件包括内换热管层、中换热管层和外换热管层，燃烧器燃烧产生的高温烟气在掠过换热管层时形成涡旋现象，流动的状态较为复杂，增加高温烟气与换热管的接触次数和时间，从而获得较大的传热系数和较高的换热效率，使得换热器达到超导换热的效果，提高热量利用率，降低蒸汽制造成本；外换热管层包括多组相互独立的换热子管，当较低温度的烟气掠过最外层的外换热管层时，达到“化整为零”的效果，减少管径从而减少热阻，进而增强了各组换热子管与工质的对流换热系数，提高低温烟气的热利用率，提高进入到内换热管层中的工质温度，缩短蒸汽产生的时间。
附图说明
19.图1为超导涡旋蒸汽机换热器的正视图。
20.图2为图1中a-a方向的剖视图。
21.图3为图1中b-b方向的剖视图。
22.图例说明：
23.1、壳体；2、燃烧器；3、换热管组件；301、内换热管层；302、中换热管层；303、外换热管层；3031、换热子管；4、进水口；5、蒸汽出口；6、隔火组件；601、隔火板；602、隔火底座；7、防火隔热层；8、烟气出口。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
25.如图1至图3所示，本实施例的超导涡旋蒸汽机换热器，包括壳体1和设置于壳体1内的换热装置，换热装置包括燃烧器2和围绕燃烧器2设置的换热管组件3，换热管组件3包括沿径向依次设置的内换热管层301、中换热管层302和外换热管层303，其中外换热管层303的输入端连接有进水口4，中换热管层302的输出端连接有蒸汽出口5，外换热管层303、内换热管层301和中换热管层302依次连通，燃烧器2的输出端连接有烟气出口8；外换热管层303包括至少两组相互独立的换热子管3031，各组换热子管3031的输入端分别与进水口4连通，各组换热子管3031的输出端分别与内换热管层301连通。该超导涡旋蒸汽机换热器包括燃烧器2和围绕燃烧器2设置的换热管组件3，其中换热管组件3包括内换热管层301、中换热管层302和外换热管层303，燃烧器2燃烧产生的高温烟气在掠过换热管层时形成涡旋现象，流动的状态较为复杂，增加高温烟气与换热管的接触次数和时间，从而获得较大的传热系数和较高的换热效率，使得换热器达到超导换热的效果，提高热量利用率，降低蒸汽制造成本；外换热管层303包括多组相互独立的换热子管3031，当较低温度的烟气掠过最外层的
外换热管层303时，达到“化整为零”的效果，减少管径从而减少热阻，进而增强了各组换热子管3031与工质的对流换热系数，提高低温烟气的热利用率，提高进入到内换热管层301中的工质温度，缩短蒸汽产生的时间。
26.优选的，内换热管层301、中换热管层302和外换热管层303均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。在本实施例中，内换热管层301、中换热管层302和外换热管层303中的换热管均设计为盘绕层叠，目的在于增加工质在相应换热管层中进行换热的时间，从而获得较大的传热系数，使得燃烧器2产生的热量在换热管组件3中高效地传导并转化利用，提高换热效果。
27.优选的，进水口4设置于壳体1的底部，外换热管层303内的工质流向为由下至上，外换热管层303的顶部与内换热管层301的顶部连通，内换热管层301内的工质流向为由上至下，内换热管层301的底部与中换热管层302的底部连通，中换热管层302内的工质流向为由下至上，蒸汽出口5设置于壳体1的顶部。在本实施例中，外换热管层303的输入端连通进水口4，其管内的工质流向为由下至上，与外换热管层303输出端连通的内换热管层301位于最靠近燃烧器2的位置，其管内的工质流向为由上至下，持续通入水流，能够保证内换热管层301内满管的水或蒸汽，防止产生干烧现象；与内换热管层301输出端连通的中换热管层302，其管内的工质流向为由下至上，中换热管层302的输出端连通蒸汽出口5。
28.优选的，外换热管层303中各组换热子管3031之间沿径向依次设置。
29.优选的，外换热管层303中各组换热子管3031之间的位置平行布置。在本实施例中，外换热管层303中任意相邻两组换热子管3031之间，一组换热子管3031设置于另一组换热子管3031的径向外侧，且换热子管3031之间的位置平行布置，当烟气掠过换热子管3031时，能够增大换热子管3031与烟气的接触面积，对烟气产生扰动作用形成紊流，以增加烟气与下一层换热子管3031的接触次数和时间，提高换热效率。
30.优选的，内换热管层301中的换热管与中换热管层302中的换热管之间的位置交错布置。在本实施例中，内换热管层301中的换热管与中换热管层302中的换热管交错布置，使得高温烟气经过不同的管层时，位于内侧的换热管不会阻挡烟气流向位于外侧的换热管，从而使热量能够得到最大的利用率。
31.优选的，外换热管层303中各组换热子管3031的管径小于内换热管层301中换热管的管径，内换热管层301中换热管的管径小于或等于中换热管层302中换热管的管径。在本实施例中，由于外换热管层303中各组换热子管3031均汇流至内换热管层301中，因此为防止进入到内换热管层301中的工质流量过大，将换热子管3031的管径设计为小于内换热管层301中换热管的管径；由于内换热管层301中的水会被加热产生蒸汽，流向中换热管层302的工质体积增大，因此为防止进入到中换热管层302中的工质流量过大，将中换热管层302中换热管的管径设计为等于或大于内换热管层301中换热管的管径，能够有效提高使用安全性和运行稳定性，延长设备的使用寿命。
32.优选的，壳体1内部通过隔火组件6间隔形成有第一空间和第二空间，燃烧器2、内换热管层301和中换热管层302设置于第一空间内，外换热管层303设置于第二空间内，第一空间、第二空间和烟气出口8依次连通，烟气出口8设置于壳体1的底部。在本实施例中，壳体1内部通过隔火组件6间隔为第一空间和第二空间，隔火组件6能够将燃烧器2产生的高温烟气阻挡在第一空间内涡旋流动，使得高温烟气与内换热管层301和中换热管层302充分接触
并传热，提高蒸汽产率和蒸汽干度，换热后的烟气从第一空间流动至第二空间内，利于烟气的余热对外换热管层303内的水流进行预热，不仅能够降低水流进入到第一空间内的温差，缩短蒸汽产生的时间，而且能够进一步降低经烟气出口8排放到外界的烟气的温度，减少能量损失，降低热污染。
33.优选的，隔火组件6包括设置于中换热管层302与外换热管层303之间的隔火板601和设置于壳体1内侧底部的隔火底座602。在本实施例中，隔火组件6包括隔火板601和隔火底座602，其中隔火板601上方设有连通口，也即第一空间与第二空间之间通过连通口实现连通，烟气的流向为由上至下，同时由于外换热管层303内的工质流向为由下至上，增强了工质的对流换热，有效提高烟气与外换热管层303的换热效率。
34.优选的，壳体1的内壁设置有防火隔热层7。在本实施例中，在壳体1的内壁上设置防火隔热层7，不仅能够避免烟气的热量通过壳体1流失，提高烟气的热利用率，而且能够降低壳体1表面的温度，防止工作人员误触烫伤，进一步增强使用安全性。
35.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种超导涡旋蒸汽机换热器，包括壳体（1）和设置于所述壳体（1）内的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括燃烧器（2）和围绕所述燃烧器（2）设置的换热管组件（3），所述换热管组件（3）包括沿径向依次设置的内换热管层（301）、中换热管层（302）和外换热管层（303），其中所述外换热管层（303）的输入端连接有进水口（4），所述中换热管层（302）的输出端连接有蒸汽出口（5），所述外换热管层（303）、所述内换热管层（301）和所述中换热管层（302）依次连通，所述燃烧器（2）的输出端连接有烟气出口（8）；所述外换热管层（303）包括至少两组相互独立的换热子管（3031），各组所述换热子管（3031）的输入端分别与所述进水口（4）连通，各组所述换热子管（3031）的输出端分别与所述内换热管层（301）连通。2.根据权利要求1所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述内换热管层（301）、所述中换热管层（302）和所述外换热管层（303）均由换热管沿轴向盘绕层叠而成。3.根据权利要求2所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述进水口（4）设置于所述壳体（1）的底部，所述外换热管层（303）内的工质流向为由下至上，所述外换热管层（303）的顶部与所述内换热管层（301）的顶部连通，所述内换热管层（301）内的工质流向为由上至下，所述内换热管层（301）的底部与所述中换热管层（302）的底部连通，所述中换热管层（302）内的工质流向为由下至上，所述蒸汽出口（5）设置于所述壳体（1）的顶部。4.根据权利要求1所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述外换热管层（303）中各组所述换热子管（3031）之间沿径向依次设置。5.根据权利要求4所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述外换热管层（303）中各组所述换热子管（3031）之间的位置平行布置。6.根据权利要求1所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述内换热管层（301）中的换热管与所述中换热管层（302）中的换热管之间的位置交错布置。7.根据权利要求1所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述外换热管层（303）中各组所述换热子管（3031）的管径小于所述内换热管层（301）中换热管的管径，所述内换热管层（301）中换热管的管径小于或等于所述中换热管层（302）中换热管的管径。8.根据权利要求1至7中任一项所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述壳体（1）内部通过隔火组件（6）间隔形成有第一空间和第二空间，所述燃烧器（2）、所述内换热管层（301）和所述中换热管层（302）设置于所述第一空间内，所述外换热管层（303）设置于所述第二空间内，所述第一空间、所述第二空间和所述烟气出口（8）依次连通。9.根据权利要求8所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述隔火组件（6）包括设置于所述中换热管层（302）与所述外换热管层（303）之间的隔火板（601）和设置于所述壳体（1）内侧底部的隔火底座（602）。10.根据权利要求9所述的超导涡旋蒸汽机换热器，其特征在于，所述壳体（1）的内壁设置有防火隔热层（7）。

技术总结

本实用新型公开了一种超导涡旋蒸汽机换热器，包括壳体和换热装置，换热装置包括燃烧器和换热管组件，换热管组件包括内换热管层、中换热管层和外换热管层，其中外换热管层的输入端连接有进水口，中换热管层的输出端连接有蒸汽出口，外换热管层、内换热管层和中换热管层依次连通，燃烧器的输出端连接有烟气出口；外换热管层包括至少两组相互独立的换热子管，各组换热子管的输入端分别与进水口连通，输出端分别与内换热管层连通。本实用新型的超导涡旋蒸汽机换热器换热效率和热利用率高，蒸汽产生时间短，能够有效降低蒸汽制造成本。能够有效降低蒸汽制造成本。能够有效降低蒸汽制造成本。