CN103727555A - 一种波齿翅铸造板式空气预热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械装备工程中的高效换热节能热交换设备技术，特别是涉及一种波齿翅铸造板式空气预热器，其结构包括有多个铸造翅片板换热单元，铸造翅片板换热单元包括有基板以及设置于基板的翅片组，其中，设置于基板的翅片组中包括有波齿形翅片，波齿形翅片的基体垂直设置和/或倾斜设置于基板，波齿形翅片的基体沿平行于基板的方向弯曲呈波形形状，且基体的上端设置有齿。与现有技术相比，本发明的波齿形翅片在侧部和顶部这两个气流流动方向上均产生结构变化，当大流量的空气或烟气高速流经波齿形翅片时会产生强烈地挠动而形成紊流，从而避免在翅片表面形成稳定的层流，具有更好地传热效果。

Description

一种波齿翅铸造板式空气预热器

技术领域

本发明涉及机械装备工程中的高效换热节能热交换设备技术，特别是涉及一种波齿翅铸造板式空气预热器。 

背景技术

铸造板式空气预热器由于其具有耐烟气露点腐蚀的特性，因此在石油化工、冶金、能源动力工程机械装备改造中常常用于替代管式空气预热器。 

现有技术中，通常的铸造板式空气预热器如图1和图2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通常包括有多个铸造翅片板换热单元，铸造翅片板换热单元包括有基板31以及设置于基板31的翅片311，铸造翅片板换热单元由两块基板31对齐设置、并分别通过密封螺栓10密封连接其边沿端部的密封面32，在密封面32之间为了更好地密封可以加装密封垫9。 

其工作原理为：尚带低温余热的烟气从铸造板式空气预热器的壳体2设置的烟气入口1高速进入铸造板式空气预热器，经铸造翅片板换热单元热交换放热后，从铸造板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90°转折沿着盖板8继续流动，再90°转折后水平流到铸造板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，空气从铸造翅片板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。 

如图2所示，上述现有技术中的铸造板式空气预热器的铸造翅片板换热单元，其翅片是与基板呈垂直设置的短翅片状结构设置，且翅片的长度和高度接近，如果翅片连成长条状，想通过增大翅片面积的方式，增大换热面积提高换热效率，则容易在翅片表面形成稳定的层流，不利于换热，而且翅片表面较粗糙，使得灰烬容易受到翅片支承，而翅片间的直通流道路程短，易沉积烟气灰烬形成垢层，从而增大热阻，降低换热效率。因而针对现有技术中的上述问题进行改进，研发专为高温工况下大面积及窄间隙大流量的铸造板式空气预热器，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。 

综上所述，针对上述现有技术的不足之处，亟需提供一种高效换热又能避免翅片积灰的大流量铸造板式空气预热器技术。 

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能够避免翅片易积存灰烬，避免在翅片表面形成稳定的层流，同时具有高效换热、满足大流量窄间隙设计要求的波齿翅铸造板式空气预热器。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

提供一种波齿翅铸造板式空气预热器，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，所述换热元件包括有多个铸造翅片板换热单元，所述铸造翅片板换热单元包括有基板以及设置于基板的翅片组，铸造翅片板换热单元由两块基板对齐设置、并分别通过密封螺栓密封连接其边沿端部的密封面，在所述铸造翅片板换热单元设置于基板的翅片组中包括有波齿形翅片的翅片组，所述波齿形翅片的基体垂直设置和/或倾斜设置于所述基板，所述波齿形翅片的基体沿平行于所述基板的方向弯曲呈波形形状，且所述基体的上端设置有齿。

其中，所述基板两侧的翅片组均设置为所述波齿形翅片的翅片组。 

其中，所述基板一侧的翅片组设置为所述波齿形翅片的翅片组，所述基板另一侧的翅片组设置为直翅片的翅片组或无翅片。 

其中，所述基板一侧或者两侧的翅片组中设置为由所述波齿形翅片和直翅片构成的混合翅片组。 

其中，所述基板一侧或者两侧的翅片组中设置为由波齿形翅片和直翅片连成一体的混合翅片以及波齿形翅片构成的混合翅片组。 

其中，所述波齿形翅片的基体的上端设置有锯齿形和/或波浪形的齿，所述锯齿形或者波浪形的齿包括齿顶和齿底。 

其中，组成铸造翅片板换热单元的两块基板的密封面对齐时，其中一块基板内侧的波齿形翅片的齿顶与另一块基板内侧与其对应的一个波齿形翅片的齿顶对齐设置。 

其中，组成铸造翅片板换热单元的两块基板的密封面对齐时，其中一块基板的波齿形翅片的齿顶与另一块基板与其对应的一个波齿形翅片的齿底相插设置。 

其中，所述包括有波齿形翅片的翅片组中，所述波齿形翅片的基体的波形走向和波数均相同设置。    

其中，所述包括有波齿形翅片的翅片组中，所述波齿形翅片的基体的波形走向和波数均不相同设置。

本发明的有益效果：

本发明的波齿翅铸造板式空气预热器，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，换热元件包括有多个铸造翅片板换热单元，铸造翅片板换热单元包括有基板以及设置于基板的翅片组，铸造翅片板换热单元由两块基板对齐设置、并分别通过密封螺栓密封连接其边沿端部的密封面，在铸造翅片板换热单元设置于基板的翅片组中包括有波齿形翅片的翅片组，波齿形翅片的基体垂直设置和/或倾斜设置于基板，波齿形翅片的基体沿平行于基板的方向弯曲呈波形形状，且基体的上端设置有齿。与现有技术相比，本发明克服现有技术的铸造板式空气预热器由于翅片间直通流道路程短、在翅片表面形成稳定的层流而造成翅片易积存灰烬、换热效率低以及不适用于大流量窄间隙结构设计等问题，采用由波齿形翅片构成的翅片组，或者由波齿形翅片和直翅片混合设置、或者由波齿形翅片和直翅片连成一体所构成的翅片组的方式，具有以下优点：

1）波齿形翅片与直翅片相比，增大了翅片的换热面积；

2）由于波齿形翅片的基体沿平行于基板的方向弯曲呈波形形状，从而在波齿形翅片基体的两侧的气流通道上形成多个分段弯曲的波形流动路径，而且波齿形翅片的基体的上端还设置有齿，使得波齿形翅片的基体在垂直于基板的方向上呈齿形形状，因而波齿形翅片在侧部和顶部这两个气流流动方向上均产生结构变化，当大流量的空气或烟气高速流经波齿形翅片时会产生强烈地挠动而形成紊流，从而避免在翅片表面形成稳定的层流，这样大大提高了传热膜系数，具有更好地传热效果；

3）对于大流量窄间隙的铸造板式空气预热器而言，当组成铸造翅片板换热单元的两块基板中的其中一块基板上的波齿形翅片的齿顶与另一块基板上与其对应的一个波齿形翅片的齿顶对齐设置或者一块基板上的波齿形翅片的齿顶与另一块基板上的与其对应的一个波齿形翅片的齿底相插设置时，能够进一步加强气流的扰动，传热效率高；

4）波齿形翅片对表面积存的灰烬具有吹扫的自清洁作用，特别对于大流量窄间隙的铸造板式空气预热器而言，当空气或烟气高速流经波齿形翅片的表面时，气流随着波形气流路径以及齿顶和齿底高低分布的不断变化而形成扰动地气流，从而将沉积在翅片表面的灰烬冲刷掉，使得翅片组支承灰烬的作用减弱，进而在总体上进一步增加了换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的铸造翅片板换热单元的研发提供了技术基础。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，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是现有技术的铸造板式空气预热器的结构示意图。 

图2是现有技术的铸造板式空气预热器的铸造翅片板换热单元的结构示意图。 

图3是本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的实施例1的局部结构示意图。 

图4是本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的实施例2的局部结构示意图。 

图5是本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的实施例3的局部结构示意图。 

图6是本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的结构示意图。 

图7是本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的实施例4的局部结构示意图。 

在图1至图7中包括有： 

1——烟气入口、

2——壳体、

3——换热元件、

31——基板、

311——翅片、

312——直翅片、313——混合翅片、

314——波齿形翅片、3141——单波波齿形翅片、3142——双波波齿形翅片、3143——半波波齿形翅片、

32——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、

A——纵向气流流道方向、B——横向气流流道方向。

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

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之一，参考图1和图2所示，在图1中包括有壳体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，换热元件3包括有多个铸造翅片板换热单元，在图2中铸造翅片板换热单元包括有基板31以及设置于基板31的翅片组，铸造翅片板换热单元由两块基板31对齐设置、并分别通过密封螺栓10穿设密封螺栓孔密封连接其边沿端部的密封面32。换热元件3的材质为铸造或者合金制造，铸造翅片板换热单元的两块基板31通过密封螺栓10密封连接其两端的密封面32构成一个铸造翅片板换热单元，多个铸造翅片板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波齿翅铸造板式空气预热器。

本发明的创新点在于：如图3所示，在铸造翅片板换热单元设置于基板31的翅片组中包括有波齿形翅片314的翅片组，波齿形翅片314的基体垂直设置于基板，波齿形翅片314的基体沿平行于基板31的方向（如图3中A或者B标示的方向）弯曲呈波形形状，且基体的上端设置有齿。 

具体的，根据气流流态变化，波齿形翅片314的基体的波形形状可以选择半波、单波、双波或者多个波的波形形状。 

具体的，根据需要，可以将基板31一侧的翅片组设置为波齿形翅片314的翅片组，基板31另一侧的翅片组设置为直翅片的翅片组或无翅片；或者基板31两侧的翅片组均设置为波齿形翅片314的翅片组。 

本实施例中，波齿形翅片314的基体的上端设置有锯齿形和/或波浪形的齿，该锯齿形或者波浪形的齿包括齿顶和齿底，从而在基体的上端形成高低不断变化的气流流动路径，以产生气流扰动，提高传热效果。 

与现有技术相比，本发明克服现有技术的铸造板式空气预热器存在的翅片易积存灰烬、在翅片表面容易产生稳定的层流、换热效率低以及不适用于大流量窄间隙结构设计等问题，采用波齿形翅片314增大了翅片的换热面积，同时由于波齿形翅片314的基体沿平行于基板31的方向弯曲呈波形形状，使波齿形翅片314基体的两侧的气流通道上形成多个分段弯曲的波形流动路径，而且波齿形翅片314的基体的上端还设置有齿，因而波齿形翅片在侧部和顶部这两个气流流动方向上均产生结构变化，当大流量的空气或烟气高速流经波齿形翅片时会产生强烈地挠动而形成紊流，则避免在翅片表面形成稳定的层流，这样大大提高了传热膜系数，具有更好地传热效果。 

当空气或烟气高速流经波齿形翅片314的表面时，随着波形气流路径的不断变化，扰动地气流能够将沉积在翅片表面的灰烬冲刷掉，使得翅片组支承灰烬的作用减弱，从而在总体上进一步增加了换热效率，为高温工况下大面积及窄间隙大流量的铸造翅片板换热单元的研发提供了技术基础。 

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器，可应用于炼油厂的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了现有技术铸造空气预热器的缺点，减少清理与维护成本，可广泛适用于各种炼油、化工、化肥装置中推广应用，并且具有较大的经济效益。 

实施例2

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之二，如图4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，设置于基板31一侧或者两侧的翅片组由波齿形翅片314和直翅片312构成，其中波齿形翅片314的基体的波形形状为双波，并且波齿形翅片314和直翅片312的上端均设置有锯齿形的齿。

波齿形翅片314和直翅片312可分别成排或混合排列。 

实施例3

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之三，如图5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，设置于基板31一侧或者两侧的翅片组由波齿形翅片和直翅片连成一体的混合翅片313以及波齿形翅片314构成的翅片组构成，该混合翅片313分为两段，其中一段翅片的基体为双波形状的，另一段翅片形状为直翅，并且该混合翅片313和波齿形翅片314的上端均设置有锯齿形的齿。

混合翅片313和波齿形翅片314可分别成排或混合排列，进一步增强了气流在翅片的侧部和顶部的路径变化，以加强气流挠动，从而具有更好地传热效果，将沉积在翅片表面的灰烬冲刷掉。 

实施例4

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之四，如图6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，包括有波齿形翅片314的翅片组中，波齿形翅片314的基体的波数是不相同的，如图7所示，设置于基板31两侧的翅片组分别由基体为双波形状的双波波齿形翅片3142、基体为单波形状的单波波齿形翅片3141构成、基体为半波形状的半波波齿形翅片3143构成，且这三种波齿形翅片314的基体的上端均设置有波浪形的齿。这三种波齿形翅片314可分别成排或混合排列，使换热效率进一步增大，将沉积在翅片表面的灰烬冲刷掉。

实施例5

本发明的一种波齿翅铸造板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，包括有波齿形翅片314的翅片组中，相邻的波齿形翅片314上的波形走向是相反的，以进一步使流经波齿形翅片314的侧部的气流路径不断变化，增强气流的挠动，提高换热效率，而且有利于将沉积在翅片表面的灰烬冲刷掉。

实施例6

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之六，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，组组成铸造翅片板换热单元的两块基板31的密封面32对齐时，其中一块基板31的波齿形翅片的314齿顶与另一块基板31与其对应的一个波齿形翅片314的对齐设置，这对于大流量窄间隙的铸造板式空气预热器而言，当空气或烟气高速流经波齿形翅片314的表面时，气流随着波形气流路径以及齿顶和齿底高低分布的不断变化而形成扰动的气流，使换热效率进一步增大，能够彻底解决翅片易积存灰烬的问题。

实施例7

本发明的一种波齿翅铸造板式空气预热器的具体实施方式之七，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，组成铸造翅片板换热单元的两块基板31的密封面32对齐时，其中一块基板31的波齿形翅片的314齿顶与另一块基板31与其对应的一个波齿形翅片314的齿底相插设置，这对于大流量窄间隙的铸造板式空气预热器而言，当空气或烟气高速流经波齿形翅片314的表面时，气流随着波形气流路径以及齿顶和齿底高低分布的不断变化而形成扰动的气流，使换热效率进一步增大，能够彻底解决翅片易积存灰烬的问题。

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)

1.一种波齿翅铸造板式空气预热器，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，所述换热元件包括有多个铸造翅片板换热单元，所述铸造翅片板换热单元包括有基板以及设置于基板的翅片组，铸造翅片板换热单元由两块基板对齐设置、并分别通过密封螺栓密封连接其边沿端部的密封面，其特征在于：在所述铸造翅片板换热单元设置于基板的翅片组中包括有波齿形翅片的翅片组，所述波齿形翅片的基体垂直设置和/或倾斜设置于所述基板，所述波齿形翅片的基体沿平行于所述基板的方向弯曲呈波形形状，且所述基体的上端设置有齿。

2.根据权利要求1所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述基板两侧的翅片组均设置为所述波齿形翅片的翅片组。

3.根据权利要求1所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述基板一侧的翅片组设置为所述波齿形翅片的翅片组，所述基板另一侧的翅片组设置为直翅片的翅片组或无翅片。

4.根据权利要求1所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述基板一侧或者两侧的翅片组中设置为由所述波齿形翅片和直翅片构成的混合翅片组。

5.根据权利要求1所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述基板一侧或者两侧的翅片组中设置为由波齿形翅片和直翅片连成一体的混合翅片以及波齿形翅片构成的混合翅片组。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述波齿形翅片的基体的上端设置有锯齿形和/或波浪形的齿，所述锯齿形或者波浪形的齿包括齿顶和齿底。

7.根据权利要求6所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：组成铸造翅片板换热单元的两块基板的密封面对齐时，其中一块基板内侧的波齿形翅片的齿顶与另一块基板内侧与其对应的一个波齿形翅片的齿顶对齐设置。

8.根据权利要求6所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：组成铸造翅片板换热单元的两块基板的密封面对齐时，其中一块基板的波齿形翅片的齿顶与另一块基板与其对应的一个波齿形翅片的齿底相插设置。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述包括有波齿形翅片的翅片组中，所述波齿形翅片的基体的波形走向和波数均相同设置。

10.根据权利要求1至5任意一项所述的一种波齿翅铸造板式空气预热器，其特征在于：所述包括有波齿形翅片的翅片组中，所述波齿形翅片的基体的波形走向和波数均不相同设置。

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