CN102183166A - 换热管和烟气换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换热管，包括蛇形管，所述蛇形管折弯形成有多个换热管段(1)，所述换热管段(1)的两侧沿轴向分别连接有轴向换热片(2)；所述换热管段(1)还连接有多个径向换热片(3)，各所述径向换热片(3)均包括第一换热片段(31)和第二换热片段(32)，且二者沿径向连接于所述换热管段(1)的两侧，并将所述轴向换热片(2)夹持于二者的间隙之中。该换热管的结构设计能够在不增大或不大幅度增大其占据空间的基础上有效增大换热管的换热面积，从而显著提高换热管的换热效率。此外，本发明还公开了一种包括该换热管的烟气换热器。
Description
技术领域
本发明涉及烟气换热技术领域，特别涉及一种换热管。此外，本发明还涉及一种包括该换热管的烟气换热器。
背景技术
随着煤、石油和天然气等不可再生能源的日益枯竭，对于能量的回收利用或循环利用技术得到了越来越多的重视，因而在燃煤锅炉技术领域，烟气换热技术得到了广泛的应用。
专利号为“201020301096.2”的现有技术公开了一种烟气换热技术所采用的换热管。具体地，请参考图1和图2，图1为现有技术中一种换热管的结构示意图，图2为图1的CC向的剖视图。
如图1所示，该现有技术中的换热管包括蛇形管，该蛇形管折弯形成有多个换热管段1′，各个换热管段1′轴向的两侧均连接有轴向换热片2′。工作时，换热管段1′内流有低温换热介质，换热管段1′外部的高温烟气通过轴向换热片2′及换热管段1′的侧壁与管内的低温换热介质发生热交换，高温烟气的温度降低，换热管段1′内的低温换热介质的温度升高，从而实现烟气换热的目的。
然而，上述现有技术中的换热管存在有如下缺陷：
第一，在上述结构中，如图1和图2所示，换热管轴向的两侧连接有轴向换热片2′，换热管采用的是一种膜式换热结构，该种换热结构的换热面积较小，从而导致换热效率较低；
第二，当发生烟气换热时，如图2所示，相邻的换热管段1′之间的距离由于热膨胀会增大，而此时轴向换热片2′由于在垂直于换热管段1′轴向的竖直方向上的尺寸基本上不发生变化，因而会导致轴向换热片2′与换热管段1′之间的连接位置发生撕裂；
第三，当发生烟气换热时，如图1所示，在沿换热管段1′的轴线方向上，由于换热管段1′之间的轴向换热片2′为整体结构，因而当轴向换热片2′由于受热而发生热膨胀时，在该换热管段1′的轴线方向上轴向换热片2′也有可能发生断裂。
有鉴于此，如何对现有技术中的换热管进行改进，从而在不增大或者不大幅度增大其占据的空间的基础上增大其换热面积，提高其换热效率，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为提供一种换热管，该换热管的结构设计能够在不增大或不大幅度增大其占据空间的基础上有效增大换热管的换热面积，从而显著提高换热管的换热效率。此外，本发明另一个要解决的技术问题为提供一种包括该换热管的烟气换热器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种换热管，包括蛇形管，所述蛇形管折弯形成有多个换热管段，所述换热管段的两侧沿轴向分别连接有轴向换热片；所述换热管段还连接有多个径向换热片，各所述径向换热片均包括第一换热片段和第二换热片段，且二者沿径向连接于所述换热管段的两侧，并将所述轴向换热片夹持于二者的间隙之中。
优选地，各所述换热管段所连接的径向换热片的数量相同，且各所述换热管段上沿轴向处于同一次序的径向换热片在垂直于所述换热管段轴线的方向上对齐设置。
优选地，任一个换热管段上各个径向换热片与相邻的换热管段上的各个径向换热片均间隔设置。
优选地，所述第一换热片段设有第一弧形孔，所述第一换热片段以其第一弧形孔卡装连接于所述换热管段一侧的圆周侧壁上；所述第二换热片段设有第二弧形孔，所述第二换热片段以其第二弧形孔卡装连接于所述换热管段另一侧的圆周侧壁上。
优选地，各所述轴向换热片中位于相邻换热管段之间的轴向换热片连接于相邻换热管段之间，并为沿垂直于所述换热管段轴线的方向发生折弯的折弯件。
优选地，所述轴向换热片包括成适当夹角连接的第一直板件和第二直板件，所述第一直板件与相邻的两个换热管段中的一者连接，所述第二直板件与相邻的两个换热管段中的另一者连接。
优选地，所述轴向换热片在沿所述换热管段轴线方向上为分体结构，包括多个轴向换热片段，且相邻所述轴向换热片段之间具有间隙。
此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种烟气换热器，包括壳体，所述壳体连接有进口烟箱和出口烟箱；所述烟气换热器还包括上述任一项所述的换热管，所述换热管设于所述壳体围成的腔体中。
优选地，所述进口烟箱中进一步设有导流部件。
优选地，在所述进口烟箱一侧，所述换热管连接有防磨组件。
在现有技术的基础上，本发明所提供的换热管的换热管段还连接有多个径向换热片，各所述径向换热片均包括第一换热片段和第二换热片段，且二者沿径向连接于所述换热管段的两侧，并将所述轴向换热片夹持于二者的间隙之中。由于换热管段上又增加了多个径向换热片，因而可以显著增大换热面积，提高换热效率。此外，由于增加的径向换热片是沿径向连接于所述换热管段的两侧，并将所述轴向换热片夹持于二者的间隙之中，该径向换热片合理利用蛇形管与蛇形管之间的间隙，因而不会增大或者不会大幅度增大换热管占据的空间。
综上所述，本发明所提供的换热管能够在不增大或不大幅度增大其占据空间的基础上有效增大换热管的换热面积，从而显著提高换热管的换热效率。
此外，本发明所提供的包括该换热管的烟气换热器，其技术效果与上述换热管的技术效果基本相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中一种换热管的结构示意图；
图2为图1的CC向的剖视图；
图3为本发明第一种实施例中换热管的结构示意图；
图4为本发明第二种实施例中换热管的一个换热管段的结构示意图；
图5为图4中换热管段的侧视图；
图6为图4中换热管段的俯视图；
图7为本发明第三种实施例中换热管的结构示意图；
图8为图7中换热管的俯视图；
图9为本发明第四种实施例中换热管的结构示意图；
图10为图9中换热管的俯视图；
图11为本发明一种实施例中烟气换热器的结构示意图。
其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1′换热管段；2′轴向换热片。
图3至图11中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1换热管段；2轴向换热片；21第一直板件；22第二直板件；23轴向换热片段；3径向换热片；31第一换热片段；32第二换热片段；4壳体；41进口烟箱；42出口烟箱；5导流部件；6防磨组件。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种换热管，该换热管的结构设计能够在不增大或不大幅度增大其占据空间的基础上有效增大换热管的换热面积，从而显著提高换热管的换热效率。此外，本发明另一个核心为提供一种包括该换热管的烟气换热器。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图3，图4、图5和图6，图3为本发明第一种实施例中换热管的结构示意图；图4为本发明第二种实施例中换热管的一个换热管段的结构示意图；图5为图4中换热管段的侧视图；图6为图4中换热管段的俯视图。
在本发明的基础技术方案中，如图3所示，换热管包括蛇形管，所述蛇形管折弯形成有多个换热管段1，换热管段1的两侧沿轴向分别连接有轴向换热片2；在此现有技术的基础上，如图3所示，换热管段1还连接有多个径向换热片3，各个径向换热片3均包括第一换热片段31和第二换热片段32，且二者沿径向连接于换热管段1的两侧，并将轴向换热片2夹持于二者的间隙之中。
由于换热管段1上又增加了多个径向换热片3，因而可以显著增大换热面积，提高换热效率。此外，由于增加的径向换热片3是沿径向连接于换热管段1的两侧，并将轴向换热片2夹持于第一换热片段31和第二换热片段32之间的间隙之中，该径向换热片3合理利用蛇形管与蛇形管之间的间隙，因而不会增大或者不会大幅度增大换热管占据的空间。
综上所述，本发明所提供的换热管能够在不增大或不大幅度增大其占据空间的基础上有效增大换热管的换热面积，从而显著提高换热管的换热效率。
具体地，如图3所示，在本发明的第一种实施例中，轴向换热片2为折弯结构，包括成适当夹角连接的第一直板件21和第二直板件22，此时第一直板件21或第二直板件22倾斜夹持于第一换热片段31和第二换热片段32之间的间隙中，因而该间隙需要足够大，以方便第一直板件21或第二直板件22倾斜设置。
如图4、图5和图6所示，在本发明的第二种实施例中，轴向换热片2为直板结构，该轴向换热片2是竖直夹持于第一换热片段31和第二换热片段32之间的间隙中，因而此时第一换热片段31和第二换热片段32之间的间隙可以作得较小些。
请参考图7和图8，图7为本发明第三种实施例中换热管的结构示意图；图8为图7中换热管的俯视图。
在上述基础技术方案的基础上，还可以作出进一步改进，从而得到本发明的第三种实施例。
具体地，在该第三种实施例中，如图7所示，各个换热管段1所连接的径向换热片3的数量相同，且各个换热管段1上沿轴向处于同一次序的径向换热片3在垂直于换热管段1轴线的方向上对齐设置，因而烟气如图7中箭头所示的方向流动时，对齐设置的径向换热片3在垂直于换热管段1轴向的竖直方向上形成有多个导流通道，该多个各导流通道对烟气起到导流作用，从而有助于提高换热效果。
请参考图9和图10，图9为本发明第四种实施例中换热管的结构示意图；图10为图9中换热管的俯视图。
在上述基础技术方案的基础上，还可以作出进一步改进，从而得到本发明的第四种实施例。
具体地，在该第四种实施例中，如图9所示，任一个换热管段1上各个径向换热片与3相邻的换热管段1上的各个径向换热片3均间隔设置，因而烟气如图9中箭头所示的方向流动时，在任一个换热管段1的各个径向换热片3和相邻的换热管段1上的各个径向换热片3之间大体形成有一个导流通道，该导流通道对烟气起到导流作用，从而有助于提高换热效果。
具体地，在上述任一种技术方案的基础上，还可以作出进一步改进。比如，如图5所示，第一换热片段31设有第一弧形孔，第一换热片段31以其第一弧形孔卡装连接于换热管段1一侧的圆周侧壁上；第二换热片段32设有第二弧形孔，第二换热片段32以其第二弧形孔卡装连接于换热管段1另一侧的圆周侧壁上。该种结构设计方便实现了径向换热片3与换热管段1之间的连接，并且连接结构简单可靠。
在上述任一种技术方案的基础上，还可以作出进一步改进。比如，如图3所示，各个轴向换热片2中位于相邻换热管段1之间的轴向换热片2连接于相邻换热管段1之间，并为沿垂直于换热管段1轴线的方向发生折弯的折弯件。
当相邻的换热管段1之间的距离由于热膨胀而增大时，如图3所示，由于轴向换热片2在垂直于换热管段1轴向的竖直方向上具有折弯，因而在相邻换热管段1之间的拉力的作用下，轴向换热片2的折弯部位拉直或者接近拉直，此时轴向换热片2在竖直方向上的尺寸也会随之增大，因而能够有效防止轴向换热片2与换热管段1之间的连接位置发生撕裂，进而避免换热管受到损坏，从而显著提高换热管的使用寿命。
具体地，如图3所示，轴向换热片2包括成适当夹角连接的第一直板件21和第二直板件22，第一直板件21与相邻的两个换热管段1中的一者连接，第二直板件22与相邻的两个换热管段1中的另一者连接。当相邻的换热管段1之间的距离由于热膨胀而增大时，在换热管段1之间的拉力作用下，第一直板件21和第二直板件22之间的夹角增大，从而增大轴向换热片2在竖直方向上的尺寸。此外，该种结构设计结构比较简单，加工成本也较低。
需要说明的是，第一直板件21与第二直板件22的之间的适当夹角的理论最大范围为：“大于0°，小于180°”，不可能等于180°，否则轴向换热片2就相当于没有发生折弯，而是直板件。
具体地，第一直板件21与第二直板件22之间的夹角的取值范围可以为160°至170°，在该取值范围内，轴向换热片2能够满足在竖直方向上增大尺寸的要求，并同时在换热管段1的轴向上，轴向换热片2的尺寸也较小，从而尽可能地减少其占据的空间。具体地，所述第一直板件21与第二直板件22之间的夹角可以为165°。
具体地，如图7至图10所示，轴向换热片2在沿换热管段1轴线方向上可以为分体结构，包括多个轴向换热片段23，且相邻轴向换热片段23之间具有间隙，因而当轴向换热片2由于受热而发生热膨胀时，由于所述间隙的缓冲作用，可以显著减少轴向换热片2发生断裂的概率。
此外，本发明还提供一种烟气换热器，具体请参考图11，图11为本发明一种实施例中烟气换热器的结构示意图。
如图11所示，本发明所提供的烟气换热器包括壳体4，壳体4连接有进口烟箱41和出口烟箱42；在此基础上，所述烟气换热器还包括上述任一种技术方案中的换热管，所述换热管设于壳体4围成的腔体中。
进一步地，如图11所示，进口烟箱41中进一步设有导流部件5，该导流部件5向两侧折弯，从而将烟气大体均匀分布到各个换热管中。
此外，如图11所示，在所述进口烟箱41一侧，所述换热管连接有防磨组件6。该防磨组件6可以防止烟气中的微小颗粒对换热管造成磨损。
以上对本发明所提供的换热管和烟气换热器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种换热管，包括蛇形管，所述蛇形管折弯形成有多个换热管段(1)，所述换热管段(1)的两侧沿轴向分别连接有轴向换热片(2)；其特征在于，所述换热管段(1)还连接有多个径向换热片(3)，各所述径向换热片(3)均包括第一换热片段(31)和第二换热片段(32)，且二者沿径向连接于所述换热管段(1)的两侧，并将所述轴向换热片(2)夹持于二者的间隙之中。
2.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，各所述换热管段(1)所连接的径向换热片(3)的数量相同，且各所述换热管段(1)上沿轴向处于同一次序的径向换热片(3)在垂直于所述换热管段(1)轴线的方向上对齐设置。
3.如权利要求1所述的换热管，其特征在于，任一个换热管段(1)上各个径向换热片(3)与相邻的换热管段(1)上的各个径向换热片(3)均间隔设置。
4.如权利要求1至3任一项所述的换热管，其特征在于，所述第一换热片段(31)设有第一弧形孔，所述第一换热片段(31)以其第一弧形孔卡装连接于所述换热管段(1)一侧的圆周侧壁上；所述第二换热片段(32)设有第二弧形孔，所述第二换热片段(32)以其第二弧形孔卡装连接于所述换热管段(1)另一侧的圆周侧壁上。
5.如权利要求1至3任一项所述的换热管，其特征在于，各所述轴向换热片(2)中位于相邻换热管段(1)之间的轴向换热片(2)连接于相邻换热管段(1)之间，并为沿垂直于所述换热管段(1)轴线的方向发生折弯的折弯件。
6.如权利要求5所述的换热管，其特征在于，所述轴向换热片(2)包括成适当夹角连接的第一直板件(21)和第二直板件(22)，所述第一直板件(21)与相邻的两个换热管段(1)中的一者连接，所述第二直板件(22)与相邻的两个换热管段(1)中的另一者连接。
7.如权利要求1至3任一项所述的换热管，其特征在于，所述轴向换热片(2)在沿所述换热管段(1)轴线方向上为分体结构，包括多个轴向换热片段(23)，且相邻所述轴向换热片段(23)之间具有间隙。
8.一种烟气换热器，包括壳体(4)，所述壳体(4)连接有进口烟箱(41)和出口烟箱(42)；其特征在于，所述烟气换热器还包括如权利要求1至7任一项所述的换热管，所述换热管设于所述壳体(4)围成的腔体中。
9.如权利要求7所述的烟气换热器，其特征在于，所述进口烟箱(41)中进一步设有导流部件(5)。
10.如权利要求7所述的烟气换热器，其特征在于，在所述进口烟箱(41)一侧，所述换热管连接有防磨组件(6)。
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