CN103868094A - 一种板式空气预热器及具有该预热器的烟气热能回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种板式空气预热器及具有该预热器的烟气热能回收系统，该板式空气预热器包括外壳和位于外壳内的换热器件，所述外壳的顶部设有烟气进口，外壳的底部设有烟气出口，外壳一个侧面的下部设有空气入口，外壳另一个侧面的上部设有空气出口，该换热器件由多块并排设置的板片构成；其特征在于，每一板片均包括板片本体，该板片本体在宽度方向两端均形成有第一焊接部，该板片本体在长度方向上两端均形成有第二焊接部，该板片本体第一焊接部与相邻一侧的板片的第一焊接部密封焊接相连以构建出烟气流道，该板片本体第二焊接部与相邻另一侧的板片的第二焊接部焊接相连以构建出空气流道。本发明具有空气预热均匀性好、散热效果好以及成本低等特点。

Description

一种板式空气预热器及具有该预热器的烟气热能回收系统
技术领域
本发明涉及热交换技术领域，更具体的说涉及一种板式空气预热器及具有该预热器的烟气热能回收系统。 
背景技术
空气预热器是指将进入锅炉前的空气预热到一定温度的设备，其利用内部的散热片吸收锅炉尾部烟道中烟气的热量，再传导至干净空气中，进而可以提高整个锅炉的热交换性能，降低能量消耗。 
中国发明专利公开号CN103134067A公开一种平板式空气预热器，包括外壳和外壳内的换热器件，所述外壳的顶部设有烟气进口、外壳的底部设有排气出口、外壳一个侧面的上部设有空气出口、外壳另一个侧面下面设有空气进口；所述换热器件包括两组传热管，每组传热管有相同的多个，各个传热管相互叠加，各个传热管的轴向相同；一组传热管的上开口与烟气进口连接，另一组传热管的下开口与烟气出口连接，两组传热管上、下排列，位于上方的传热管的下开口与位于下方的传热器的上开口连接；每个传热管包括扰流筋和两片相同板体，板体的竖直方向截面的形状是“门”字型，两片板体的开口端相对接构成管道；所述扰流筋有多条，它们分别连接在板体的内表面和外表面；连接在板体的内表面的扰流筋的长度方向与管道的长度方向一致，且扰流筋为直线型；连接在板体的外表面的扰流筋的长度方向与管道的长度方向垂直，且该扰流筋为“S”型。 
但是，上述板体仅仅是用于构成烟气流道，对于空气流道则无法同时起到限定的功能，空气流道则完全是由外壳来做限定，如此至少存在如下缺陷： 
一、其无法实现对空气流道中的空气进行均匀加热，比如靠近板片部分的空气温度会较高，而靠近外壳部分的空气温度则较低； 
二、对空气流道的多流程设计完全是靠外壳的形状来约束，其对于外壳的生产加工要求太高，造成生产成本高和加工制造难度大的缺点。 
有鉴于此，本发明人针对现有技术中的上述缺陷，深入研究遂有本案产生。 
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种板式空气预热器，以解决现有技术中存在空气预热不均匀、生产成本高和加工制造难度大的缺点。 
为了达成上述目的，本发明的解决方案是： 
一种板式空气预热器，包括外壳和位于外壳内的换热器件，所述外壳的顶部设有烟气进口，外壳的底部设有烟气出口，外壳一个侧面的下部设有空气入口，外壳另一个侧面的上部设有空气出口，该换热器件由多块并排设置的板片构成；其中，每一板片均包括板片本体，该板片本体在宽度方向两端均形成有第一焊接部，该板片本体在长度方向上两端均形成有第二焊接部，该板片本体第一焊接部与相邻一侧的板片的第一焊接部密封焊接相连以构建出烟气流道，该板片本体第二焊接部与相邻另一侧的板片的第二焊接部焊接相连以构建出空气流道。 
进一步，该板片本体上还突出形成有多组第一突出波纹和多组第二突出波纹，每组第一突出波纹均具有沿板片本体宽度方向间隔设置的多条，每组第二突出波纹具有沿板片本体宽度方向间隔设置的多条，每一第一突出波纹均和任一第二突出波纹呈交叉状。 
进一步，在同一流道空间中，相邻组第一突出波纹之间设置有一 组第二突出波纹，相邻组第二突出波纹之间设置有一组第一突出波纹。 
进一步，该板片本体上还形成有至少一个密封凸筋，每一密封凸筋沿板片本体的宽度方向延伸，相邻板片上的密封凸筋刚性抵顶在一起以区隔开空气流道形成至少两个流程。 
进一步，该至少一密封凸筋均具有一平面底部，相邻板片上密封凸筋的平面底部彼此刚性抵顶。 
进一步，该板式空气预热器还包括锯齿形折流板，该锯齿形折流板一端呈锯齿形并嵌设在板片第一焊接部的外侧以隔断相邻流程在一侧的空气流通。 
进一步，该烟气流道的截面积大于空气流道的截面积，该烟气流道中相邻板片之间的间距大于或等于20mm。 
进一步，该板式空气预热器还包括设置在板片上下两侧的各一测试组件，每一测试组件均具有第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板，该第一法兰和第二法兰均具有连接板，该第一法兰和第二法兰的连接板分别与多块板片中位于两侧的一块板片密封相连，该第一插接板和第二插接板则均具有锯齿形插接端，该锯齿形插接端可密封插接在多个板片的一侧，该第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板还都具有弯折板，该第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板的弯折板具有同等高度平面。 
本发明的另一目的在于提供一种具有该预热器的烟气热能回收系统，其中，还包括旋风分离器、板式空气预热器、引风机和鼓风机，该旋风分离器具有高温烟气入口、排灰口以及高温烟气出口，该旋风分离器的高温烟气入口与锅炉排气口相连通，该高温烟气出口与板式空气预热器的烟气进口相连，该鼓风机的出口与板式空气预热器的空 气入口相连，该板式空气预热器的空气出口与锅炉的进气口相连通，该板式空气预热器的烟气出口则与引风机相连通。 
进一步，该烟气热能回收系统还还包括第一变径管和第二变径管，该第一变径管设置在烟气进口处，该第二变径管设置在烟气出口处。 
采用上述结构后，本发明涉及的一种板式空气预热器，其通过成型出两个第一焊接部和两个第二焊接部，如此使得两个空气流道之间设置有烟气流道，两个烟气流道之间设置有空气流道，从而让空气流道中的空气能充分地与板片接触并具有预热均匀性好的特点；再者由于上述板片可以采用一体加工而得，而通过设置锯齿形折流板即可实现改变空气流道的作用，无需对外壳进行过多处理，大大降低了生产成本和加工难度。 
附图说明
图1为本发明涉及一种板式空气预热器第一实施例的结构示意图； 
图2为本发明涉及一种板式空气预热器第二实施例中换热器件的结构示意图； 
图3为图2中顶部的放大示意图； 
图4为图2中一块板片的结构示意图； 
图5为图2中第一法兰的结构示意图； 
图6为图2中第一插接板的结构示意图； 
图7为本发明涉及一种烟气热能回收系统的结构示意图。 
图中： 
板式空气预热器   1         外壳             11 
烟气进口         111       烟气出口         112 
空气入口         113       空气出口         114 
换热器件         12        板片本体         121 
第一焊接部       122       第二焊接部       123 
第一突出波纹     124       第二突出波纹     125 
密封凸筋         126       锯齿形折流板     13 
测试组件         14        第一法兰         141 
第二法兰         142       第一插接板       143 
第二插接板       144       连接板           145 
锯齿形插接端     146       弯折板           147 
烟气流道         15        空气流道         16 
旋风分离器       2         高温烟气入口     21 
排灰口           22        高温烟气出口     23 
引风机           3         鼓风机           4 
锅炉             5         第一变径管       6 
第二变径管       7 
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。 
如图1所示，其为本发明一种板式空气预热器1第一实施例，该板式空气预热器1包括外壳11和位于外壳11内的换热器件12，所述外壳11的顶部设有烟气进口111，外壳11的底部设有烟气出口112，外壳11一个侧面的下部设有空气入口113，外壳11另一个侧面的上部设有空气出口114，该换热器件12由多块并排设置的板片构成。 
本发明的主要改进点在于，每一板片均包括板片本体121，该板 片本体121在宽度方向两端均形成有第一焊接部122，该板片本体121在长度方向上两端均形成有第二焊接部123，该板片本体121第一焊接部122与相邻一侧的板片的第一焊接部122密封焊接相连以构建出烟气流道15，该板片本体121第二焊接部123与相邻另一侧的板片的第二焊接部123焊接相连以构建出空气流道16。 
这样，本发明通过成型出两个第一焊接部122和两个第二焊接部123，如此使得两个空气流道16之间设置有烟气流道15，两个烟气流道15之间设置有空气流道16，从而让空气流道16中的空气能充分地与板片接触并具有预热均匀性好的特点；再者由于上述板片可以采用一体加工而得，而通过设置锯齿形折流板13即可实现改变空气流道16的作用，无需对外壳11进行过多处理，大大降低了生产成本和加工难度。 
优选地，为了增加空气流道16和烟气流道15之前的流体扰动，该板片本体121上还突出形成有多组第一突出波纹124和多组第二突出波纹125，每组第一突出波纹124均具有沿板片本体121宽度方向间隔设置的多条，每组第二突出波纹125具有沿板片本体121宽度方向间隔设置的多条，每一第一突出波纹124均和任一第二突出波纹125呈交叉状。如此可以使得从板片之间的空间流动的气体，具体是空气流道16和烟气流道15中通过的空气和烟气，均会形成网状多变的复杂流，大大加强了流体的扰动，大大提高了整个空气预热器的换热性能。为了更进一步提高换热性能，在同一流道空间中，相邻组第一突出波纹124之间设置有一组第二突出波纹125，相邻组第二突出波纹125之间设置有一组第一突出波纹124。 
如图2至图4所示，该板片本体121上还形成有至少一个密封凸筋126，每一密封凸筋126沿板片本体121的宽度方向延伸，相邻板 片上的密封凸筋126刚性抵顶在一起以区隔开空气流道16形成至少两个流程。如此，由于密封凸筋126可以在板片成型过程中一次成型，故根本无需和现有技术一样需再次焊接扁铁或扁钢，其不仅大大减少了安装工序，而且由于减少了焊接次数，在工序复杂度上也大大降低；另外，同时由于无需使用扁铁或扁钢，而是直接在板片本体121上采用诸如冲压等方式成型出密封凸筋126，如此在材料成本也大为减少。更优选地，该至少一密封凸筋126均具有一平面底部，相邻板片上密封凸筋126的平面底部彼此刚性抵顶。 
如图2所示，该板式空气预热器1还包括锯齿形折流板13，该锯齿形折流板13一端呈锯齿形并嵌设在板片第一焊接部122的外侧以隔断相邻流程在一侧的空气流通。在图2所示的第二实施例中，板片本体121的中部一共形成有3个密封凸筋126，而该板片本体121长度方向两端亦形成有密封凸筋126，每一板片本体121端部的密封凸筋126均与一个相邻板片端部的密封凸筋126焊接相连。如此利用上述密封凸筋126，可以形成4个相互独立的通道。在本实施例中，还通过加设3个锯齿形折流板13，可以使得在图2所示的图中，让一道空气进行4次加热。利用上述密封凸筋126与锯齿形折流板13的设计，可以随意选择多个流程的组合，比如可以将多个流程循环相连以提高空气的温度，也可以让多个流程彼此独立而增加空气的流量。 
为了降低烟气堵塞的情形发生，该烟气流道15的截面积大于空气流道16的截面积，该烟气流道15中相邻板片之间的间距大于或等于20mm。如此可以让烟气流道15流动更加顺畅，降低其中烟气积灰堵塞的风险。另外，从介质温度和体积之间关系可知，温度越高，体积越大，如此对于高温的烟气来说，将其横截面积设置地比空气侧的 要大，还可以提高整体的传热性能。 
如图5和图6所示，为了起到便于密封性能测试的功效，该板式空气预热器1还包括设置在板片上下两侧的各一测试组件14，每一测试组件14均具有第一法兰141、第二法兰142、第一插接板143和第二插接板144，该第一法兰141和第二法兰142均具有连接板145，该第一法兰141和第二法兰142的连接板145分别与多块板片中位于两侧的一块板片密封相连，该第一插接板143和第二插接板144则均具有锯齿形插接端146，该锯齿形插接端146可密封插接在多个板片的一侧，该第一法兰141、第二法兰142、第一插接板143和第二插接板144还都具有弯折板147，该第一法兰141、第二法兰142、第一插接板143和第二插接板144的弯折板147具有同等高度平面。这样，本发明在需要进行焊接密封性测试时，只需要将测试设备连接在一侧的测试组件14上，然后将另一侧测试组件14堵住，如此再往多块板片直接充入高压气体，保持住后通过检测气体压力变化即可迅速得到焊接性能的好坏。与现有技术相比，本发明通过设置第一法兰141、第二法兰142、第一插接板143和第二插接板144之后，大大提高了整个板式空气预热器1在密封性测试时的方便程度。 
如图7所示，本发明还公开一种具有该预热器的烟气热能回收系统，其中，还包括旋风分离器2、板式空气预热器1、引风机3和鼓风机4，该旋风分离器2具有高温烟气入口21、排灰口22以及高温烟气出口23，该旋风分离器2的高温烟气入口21与锅炉5排气口相连通，该高温烟气出口23与板式空气预热器1的烟气进口111相连，该鼓风机4的出口与板式空气预热器1的空气入口113相连，该板式空气预热器1的空气出口114与锅炉5的进气口相连通，该板式空气预热器1的烟气出口112则与引风机3相连通。 
更优选地，该烟气热能回收系统还还包括第一变径管6和第二变径管7，该第一变径管6设置在烟气进口111处，该第二变径管7设置在烟气出口112处。如此，本发明不仅能实现热量回收，而且由于灰尘不少都直接排出，故还具有降低空气污染的功效。 
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。 

Claims (10)

1.一种板式空气预热器，包括外壳和位于外壳内的换热器件，所述外壳的顶部设有烟气进口，外壳的底部设有烟气出口，外壳一个侧面的下部设有空气入口，外壳另一个侧面的上部设有空气出口，该换热器件由多块并排设置的板片构成；其特征在于，每一板片均包括板片本体，该板片本体在宽度方向两端均形成有第一焊接部，该板片本体在长度方向上两端均形成有第二焊接部，该板片本体第一焊接部与相邻一侧的板片的第一焊接部密封焊接相连以构建出烟气流道，该板片本体第二焊接部与相邻另一侧的板片的第二焊接部焊接相连以构建出空气流道。
2.如权利要求1所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该板片本体上还突出形成有多组第一突出波纹和多组第二突出波纹，每组第一突出波纹均具有沿板片本体宽度方向间隔设置的多条，每组第二突出波纹具有沿板片本体宽度方向间隔设置的多条，每一第一突出波纹均和任一第二突出波纹呈交叉状。
3.如权利要求2所述的一种板式空气预热器，其特征在于，在同一流道空间中，相邻组第一突出波纹之间设置有一组第二突出波纹，相邻组第二突出波纹之间设置有一组第一突出波纹。
4.如权利要求1所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该板片本体上还形成有至少一个密封凸筋，每一密封凸筋沿板片本体的宽度方向延伸，相邻板片上的密封凸筋刚性抵顶在一起以区隔开空气流道形成至少两个流程。
5.如权利要求4所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该至少一密封凸筋均具有一平面底部，相邻板片上密封凸筋的平面底部彼此刚性抵顶。
6.如权利要求1所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该板式空气预热器还包括锯齿形折流板，该锯齿形折流板一端呈锯齿形并嵌设在板片第一焊接部的外侧以隔断相邻流程在一侧的空气流通。
7.如权利要求1所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该烟气流道的截面积大于空气流道的截面积，该烟气流道中相邻板片之间的间距大于或等于20mm。
8.如权利要求1所述的一种板式空气预热器，其特征在于，该板式空气预热器还包括设置在板片上下两侧的各一测试组件，每一测试组件均具有第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板，该第一法兰和第二法兰均具有连接板，该第一法兰和第二法兰的连接板分别与多块板片中位于两侧的一块板片密封相连，该第一插接板和第二插接板则均具有锯齿形插接端，该锯齿形插接端可密封插接在多个板片的一侧，该第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板还都具有弯折板，该第一法兰、第二法兰、第一插接板和第二插接板的弯折板具有同等高度平面。
9.一种具有如权利要求1至8中任一项所述板式空气预热器的烟气热能回收系统，其特征在于，还包括旋风分离器、板式空气预热器、引风机和鼓风机，该旋风分离器具有高温烟气入口、排灰口以及高温烟气出口，该旋风分离器的高温烟气入口与锅炉排气口相连通，该高温烟气出口与板式空气预热器的烟气进口相连，该鼓风机的出口与板式空气预热器的空气入口相连，该板式空气预热器的空气出口与锅炉的进气口相连通，该板式空气预热器的烟气出口则与引风机相连通。
10.如权利要求9所述的一种烟气热能回收系统，其特征在于，该烟气热能回收系统还还包括第一变径管和第二变径管，该第一变径管设置在烟气进口处，该第二变径管设置在烟气出口处。
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