CN102313469A - 一种组焊板翅式空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种组焊板翅式空气预热器，包括壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件和密封结构，换热元件包括有多个板翅换热单元，板翅换热单元包括有薄板以及分别焊接于薄板两侧的翅片，板翅换热单元由两块相对的薄板对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓和/或焊缝密封连接其边沿端部的密封面。与现有技术相比，本发明克服现有技术的铸造板翅式空气预热器存在的耐大流量高温烟气时的密封能力欠缺的问题，采用翅片组焊于薄板，以及采用密封螺栓和/或焊缝密封其密封面，提高了耐高温烟气时的密封能力，而且增加了其换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量板翅换热单元的研发提供了基础；同时，还减轻了结构重量。

Description

一种组焊板翅式空气预热器

技术领域

本发明涉及机械装备工程中的空气预热器技术，特别是涉及用于石油化工、煤炭化工、化肥工业、空调制冷、电力设施中热交换专用的一种组焊板翅式空气预热器。

背景技术

板翅式空气预热器由于其具有耐烟气露点腐蚀的特性，因此在对旧机械装备的工程改造中常常用于替代管式空气预热器。

现有技术中的板翅式空气预热器多为铸造板翅式空气预热器，即利用铸造一次成型的板翅式空气预热器，其材料的灵活性决定了该产品可以适应各种高温腐蚀的工作条件，相比普通的板翅式、管束式和热管式的空气预热器，在传热性、耐腐蚀、耐高温、耐磨性能上有较大的优势。

通常的铸造板翅式空气预热器，如图1所示，其结构包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3和密封结构5。其工作过程为：烟气从烟气入口1进入，自烟气入口1经换热元件3热交换放热后向烟气出口7排出，空气从壳体2侧壁的空气入口6进入，自空气入口6经换热元件3热交换吸热后向壳体2侧壁的空气出口4排出。其换热元件3通常包括有多个板翅换热单元，板翅换热单元包括有一体铸造成型的基板以及设置于基板的翅片，板翅换热单元由两块基板对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓密封连接其边沿端部的密封面。

其工作原理为：尚带低温余热的烟气从铸造板翅式空气预热器的壳体2设置的烟气入口1高速进入铸造板翅式空气预热器，经板翅换热单元热交换放热后，从铸造板翅式空气预热器的壳体2设置的烟气出口7排出。而空气侧的流程分为两程，从铸造板翅式空气预热器侧壁的空气入口6高速压进，水平流到盖板8后完成一程，然后以90°转折沿着盖板8继续流动，再以90°转折后水平流到铸造板翅式空气预热器侧壁的空气出口4而流出，完成第二程，在这两程中，空气从板翅换热单元热交换吸热，其中空气的流动方向与烟气的流动方向相互垂直。

虽然上述铸造板翅式空气预热器的耐低温烟气露点腐蚀能力较好，但是还存在以下问题：换热单元的换热面积偏小，与管式空气预热器相比，显得外形体积较大、重量也很重，经济性能不突出，而且其在高温烟气工况的密封能力较差。由此使得在旧装置的改造中使用上述铸造板翅式空气预热器替代管式空气预热器的优点不是非常明显。

因此，针对上述现有技术的不足之处，提供一种空气预热器技术，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种在高温烟气工况的密封能力较好，且换热效率高、结构重量轻的组焊板翅式空气预热器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种组焊板翅式空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件和密封结构，其中，所述换热元件包括有多个板翅换热单元，所述板翅换热单元包括有薄板以及分别焊接于所述薄板两侧的翅片，所述板翅换热单元由两块相对的所述薄板对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓和/或焊缝密封连接其边沿端部的密封面。

其中，所述板翅换热单元中设置于两块所述薄板内侧的翅片一体成型。

其中，所述板翅换热单元中设置于两块所述薄板内侧的翅片的远离所述薄板一侧相互对应焊接连成一体。

其中，所述薄板为具有光滑表面的薄板。

其中，所述薄板为具有凹凸不平的花纹表面的薄板。

其中，所述薄板的厚度为1mm～3mm。

其中，所述薄板的厚度为2.5mm。

其中，所述两块薄板边沿端部的密封面之间设置有密封垫。

其中，所述翅片为直翅片和/或斜翅片。

其中，所述翅片设置为三棱片状结构、弓形片状结构、圆柱状结构和圆锥钉状结构中的任一种翅片，或者两种或者两种以上组合的翅片。

本发明的有益效果：

本发明的一种组焊板翅式空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件和密封结构，其中，换热元件包括有多个板翅换热单元，板翅换热单元包括有薄板以及分别焊接于薄板两侧的翅片，板翅换热单元由两块相对的薄板对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓和/或焊缝密封连接其边沿端部的密封面。与现有技术相比，本发明克服现有技术的铸造板翅式空气预热器存在的耐大流量高温烟气时的密封能力欠缺的问题，采用翅片组焊于薄板的方式，以及密封面采用密封螺栓和/或焊缝的密封方式，不仅提高了耐高温烟气时的密封能力，而且还增加了其换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的板翅换热单元的研发提供了技术基础；同时，还减轻了结构重量。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术的一种铸造板翅式空气预热器的结构示意图。

图2是本发明的一种组焊板翅式空气预热器的实施例1的板翅换热单元的部分结构示意图。

图3是本发明的一种组焊板翅式空气预热器的实施例2的板翅换热单元的部分结构示意图。

图4是本发明的一种组焊板翅式空气预热器的实施例4的板翅换热单元的部分结构示意图。

在图1、图2、图3和图4中包括有：

1——烟气入口、2——壳体、

3——换热元件、31——薄板、32——翅片、33——密封面、

4——空气出口、5——密封结构、6——空气入口、7——烟气出口、8——盖板、

9——密封垫、10——密封螺栓、11——焊缝。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器的具体实施方式之一，如图1所示，包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3和密封结构5。上述技术特征与现有技术中的铸造板翅式空气预热器的结构相同。

本发明的改进之处在于：如图2所示，换热元件3包括有多个板翅换热单元，板翅换热单元包括有薄板31以及分别焊接于薄板31两侧的翅片32，板翅换热单元由两块相对的薄板31对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓10密封连接其边沿端部的密封面33。薄板31的材质为钢板，板翅换热单元的两块薄板31通过密封螺栓10密封连接其两端的密封面33构成一个板翅换热单元，多个板翅换热单元连接在一起构成换热元件模块，几个换热元件模块组装成一台组焊板翅式空气预热器。

与现有技术相比，本实施例克服了现有技术的铸造板翅式空气预热器存在的耐大流量高温烟气时的密封能力欠缺的问题，采用翅片32组焊于薄板31的方式，同时密封螺栓10密封连接其密封面33，不仅提高了耐高温烟气时的密封能力，而且还增加了其换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的板翅换热单元的研发提供了技术基础；同时，还减轻了结构重量。

具体的，薄板31的厚度为1mm～3mm。由于薄板31的厚度较薄，因此，本发明的组焊板翅式空气预热器的传热快，换热效率高。

具体的，薄板31具有光滑表面或者具有凹凸不平的花纹表面。为了增强薄板31的钢性，并提高气体流过薄板31表面的紊流，可采用在薄板31上设置凹凸不平的花纹，进一步的，薄板31表面上的花纹及其排列样式也可以是多种多样的，包括凸点、凹点、钉齿、针孔、波纹、横纹、斜纹、直纹、棱形，花式等，以及它们之间的各种组合。

具体的，两块薄板31边沿端部的密封面33之间设置有密封垫9。密封效果更好，且密封垫9设置于靠近密封螺栓10的位置。

具体的，翅片32为直翅片和/或斜翅片。即翅片32可以为直翅片、斜翅片以及直翅片和斜翅片的组合翅片32。斜翅片与直翅片相比，增大了翅片32的换热面积，从而进一步增加了换热效率。优选的，斜翅片与薄板31之间设置的锐角θ角度可以为35°～80°。

具体的，翅片32设置为三棱片状结构、弓形片状结构、圆柱状结构和圆锥钉状结构中的任一种翅片32，或者两种或者两种以上组合的翅片32。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器中的板翅换热单元的制造方法，包括有以下步骤：

首先，分别制作翅片32及薄板31。根据设计要求布置装夹好一排排的翅片32。

其次，组装翅片32定位到薄板31。把翅片32排铺在组焊平台上，盖上薄板31，再在薄板31上铺上另一层翅片排，定位好三个层次关系。

第三，上下电极工装压紧三个零件层的同时，利用电阻焊同时焊接薄板31与其上下贴合的翅片32。

第四，对单块薄板31进行密封检查和辅助加工，提高配合精度，以防泄漏。

第五，把两块薄板31组装一个板翅换热单元。先把一快薄板31水平放置支持在约1米高的框架平台上，靠近其两侧的密封螺栓10孔旁的密封面33之间的位置装上密封垫9。 

第六，把另一块薄板31扣接在前一块薄板31上，找正两侧的密封面33，上紧薄板31两侧的密封螺栓10。

第七，在专门设置的工装上进行单元本体的渗头性检测，对密封面33进行气密试验，合格后进行常温静态耐压试验，最后进行模拟高温工况的动态试验。

本发明可用于炼油厂新建或改造的各类装置的烟气预热回收系统中，其新的结构原理及制造技术克服现有技术的铸造板翅式空气预热器缺点，并且减少了清理与维护成本，具有较大的经济效益，便于市场上大面积的普及与推广。

实施例2。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器的具体实施方式之二，如图3所示，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，板翅换热单元由两块薄板31对齐扣接设置、并分别通过焊缝11，而不是密封螺栓10密封连接其边沿端部的密封面33。本实施例克服现有技术的铸造板翅式空气预热器存在的耐高温烟气时的密封能力较差的问题，采用翅片32组焊于薄板31的方式，同时焊缝11密封连接其密封面33，不仅提高了耐高温烟气时的密封能力，而且还增加了其换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的板翅换热单元的研发提供了技术基础；同时，还减轻了结构重量。

实施例3。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，板翅换热单元由两块薄板31对齐扣接设置、并分别通过焊缝11和密封螺栓10密封连接其边沿端部的密封面33。本实施例克服现有技术的铸造板翅式空气预热器存在的耐高温烟气时的密封能力较差的问题，采用翅片32组焊于薄板31的方式，同时密封螺栓10和焊缝11密封连接其密封面33，不仅提高了耐高温烟气时的密封能力，而且还增加了其换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的板翅换热单元的研发提供了技术基础；同时，还减轻了结构重量。

实施例4。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器的具体实施方式之四，如图4所示，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例2的区别在于，板翅换热单元中设置于两块薄板31内侧的翅片32一体成型。增强密封性的同时还提高了板翅换热单元的结构强度。

实施例5。

本发明的一种组焊板翅式空气预热器的具体实施方式之五，本实施例的主要技术方案与实施例4相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例4中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例4的区别在于，板翅换热单元中设置于两块薄板31内侧的翅片32的远离薄板31一侧相互对应焊接连成一体。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种组焊板翅式空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件和密封结构，其特征在于：所述换热元件包括有多个板翅换热单元，所述板翅换热单元包括有薄板以及分别焊接于所述薄板两侧的翅片，所述板翅换热单元由两块相对的所述薄板对齐扣接设置、并分别通过密封螺栓和/或焊缝密封连接其边沿端部的密封面。

2.根据权利要求1所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述板翅换热单元中设置于两块所述薄板内侧的翅片一体成型。

3.根据权利要求2所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述板翅换热单元中设置于两块所述薄板内侧的翅片的远离所述薄板一侧相互对应焊接连成一体。

4.根据权利要求1所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述薄板为具有光滑表面的薄板。

5.根据权利要求1所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述薄板为具有凹凸不平的花纹表面的薄板。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述薄板的厚度为1mm～3mm。

7.根据权利要求6所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述薄板的厚度为2.5mm。

8.根据权利要求6所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述两块薄板边沿端部的密封面之间设置有密封垫。

9.根据权利要求1所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述翅片为直翅片和/或斜翅片。

10.根据权利要求1所述的一种组焊板翅式空气预热器，其特征在于：所述翅片设置为三棱片状结构、弓形片状结构、圆柱状结构和圆锥钉状结构中的任一种翅片，或者两种或者两种以上组合的翅片。

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