[发明专利]套管强化换热单元组件及穿透混合旋流高效套管式换热器

说明书

本发明公开了一种套管强化换热单元组件及穿透混合旋流高效管式换热器，管强化换热单元组件包括套内管、套外管、套内管扭曲强化件和套管间扭曲强化件。套内管内限定出用于流通污泥的内腔。套外管外套在套内管上，套外管与套内管之间限定用于流通污泥的外腔。套内管扭曲强化件上设有第一流通口，套管间扭曲强化件上设有第二流通口。根据本发明实施例的套管强化换热单元组件内的两种换热流体可产生螺旋旋转流动加多孔穿透混合流动的复杂流动，使得换热流体不会产生偏流、沉积、粘结和堵塞现象，可以实现泥‑泥的长周期稳定高效换热,以及明显降低污泥输送流动阻力和泵送功耗，从而可以获得显著的污泥处置的节能经济效益和环保社会效益。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，更具体地，涉及一种穿透混合旋流高效套管式换热器，特别是一种泥-泥高效换热的穿透混合旋流套管式换热器。

背景技术

随着我国城镇化的不断推进和环境保护要求的不断提高，污水污泥的处理越来越受到重视。在众多的污泥处理技术中，需要将湿污泥加热到较高温度，如一种污泥湿式氧化处理工艺，需要将污泥加热到150℃-370℃，湿污泥在高温高压的反应器中反应后再降温滤水等处理。在湿污泥的加热和降温过程中，需要最大程度的将经反应器后高温污泥的热量回收以加热进入反应器前的污泥等，以达到节能而降低运行费用等目的。目前的湿污泥换热器主要有多段管壳式换热器、套管式换热器和板式换热器，但由于湿污泥的高粘性、易粘结性、易沉淀分层和剪切变稀等特性，普遍存在污泥偏流、沉积、粘结、堵塞、换热性能很差和换热性能较快明显下降，以及输送流动阻力大和输送功耗大等问题。

对于污泥多段管壳式换热器，在管程内的多个换热管内的污泥流速十分不均，甚至只有少数的换热管内有污泥流过而大多数换热管内污泥极低速或者不流动、污泥逐渐粘结换热管表面甚至堵塞部分换热管，严重时堵塞换热器。此外，即使污泥正常流速流过的换热表面的换热性能也很差，并在运行过程中换热性能也因为污垢粘结换热管壁面等因素很快会下降，而且输送污泥的阻力不断增加甚至经常出现堵塞使得整个污泥处理装置不得不停运。相对于管程，在其壳程内由于存在折流涡区，污泥流动更为不均匀，污泥更容易沉积和堵塞，换热性能更差。特别是对于反应前的污泥，其无论是换热性能还是流动性能均特别差，其污泥偏流、沉积、粘结、堵塞的现象十分严重，因此，采用管壳式换热器难以实现泥-泥稳定换热，而采用反应后的污泥与水等工艺介质换热也很不稳定而且换热性能很差。

对于污泥套管式换热器，相比于污泥多段管壳式换热器，无论是套管内和套管间的污泥流速的均匀性得到了一定的改善，但依然均存在明显的不均匀流动，很容易产生污泥分层流动、沉积、粘结换热管壁面等现象。在运行过程中，无论是套管间还是套管内，很快就会出现污泥分层流动、底部大量沉积、半管流动，直至堵塞换热管的现象。此外，套管间的污泥流动性较差也非常容易堵塞，换热器换热性能也比较差，而且污泥输送的流动阻力也特别大，导致污泥输送的功耗也比较大。另外，由于套管式结构的原因，污泥套管式换热器占地特别大，建造成本高，甚至有些情况无法进行设备布置等。

对于污泥板式换热器，尽管一般采用宽流道设计，结构也相对紧凑，但上述污泥沉积、粘结甚至堵塞以及换热性能差等问题同样存在。

综上，由于湿污泥的高粘性、易粘结性、易沉积分层和剪切变稀等特性，现有污泥换热器普遍存在污泥偏流、沉积、粘结、堵塞、换热性能很差和换热性能较快明显下降的问题，以及污泥输送流动阻力大和泵送功耗大的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种套管强化换热单元组件，所述套管强化换热单元组件能够有效地改善污泥在换热单元中的流动和换热状态，有效地防止污泥偏流和沉积，有效地减缓污泥粘结换热表面，基本消除污泥堵塞换热流道的现象，从而显著提高换单元的换热性能和长周期运行可靠性，并有效降低污泥输送流阻和功耗。

本发明还旨在提出一种穿透混合旋流高效套管式换热器。所述穿透混合旋流高效套管式换热器可以获得显著的节能经济效益和环保社会效益。