CN104534905B - 一种清灰便捷式板式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清灰便捷式板式换热器，属于含尘热烟气余热回收领域，包括壳体，壳体内部的换热器芯体及分别设置在换热器高温烟气通道两端的烟气进口(1)和烟气出口(6)，其特征在于换热板片(2)的折边方向为三正一反，换热器芯体由平行排列的换热板片(2)焊接组成，换热器芯体三正方向通道的一端连接烟气进口(1)，其相对方向连接烟气出口(6)，另一方向设置清灰门(3)，一反方向的通道两端分别连接空气进口(7)与空气出口(8)。本装置具有结构形式简单新颖，制作方便，成本低廉，传热效率高且清灰方便等优点。

Description

一种清灰便捷式板式换热器

技术领域

本发明属于含尘热烟气余热回收领域，尤其适用于高温含尘烟气的余热回收，具体地说涉及一种用于含尘热烟气余热回收的清灰便捷式板式换热器。

技术背景

随着国家大力推进“节能减排”战略方针，企业的节能意识显著提高，主动性节能改造大幅度增加，因此，市场对换热器的需求量很大。但节能改造过程中，不可避免会遇到高温含尘烟气需要余热回收的情况，热烟气中含尘容易造成换热器堵塞。

就现阶段而言，不论哪种形式的尾气余热回收装置(板换，列管或热管)都无法防止设备结垢堵塞，且清灰较为困难，使得节能改造后的系统无法稳定运行，而且烟气温度相对较高时，也无法使用袋式除尘器和静电除尘器等除尘效果较好的除尘设备对烟气提前除尘，而普通旋风或多管除尘器对5微米以下的细小粉尘去除率较低；如采用宽通道板式换热器，设备结垢堵塞情况可以有所缓解，但余热回收效果则大打折扣，原因在于：板片通道过大，单位横截面积的烟气流道中换热板片的数量要大幅减少，换热面积不足，达不到预期的节能效果；如在换热面积不变的情况下大幅增加烟气流道截面积，则烟气在换热器中的流速大幅下降，流速下降导致总传热系数K大幅减小，还是达不到预期的节能效果，而企业节能改造在排烟系统中增加换热器的目的就是回收烟气余热。

因此，高温含尘烟气余热回收领域亟需一种结构形式简单新颖，制作方便，成本低廉，传热效率高且清灰方便的换热器。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有换热器在含尘热烟气余热回收领域存在的不足，提供一种清灰便捷的板式换热器。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种可清灰式板式换热器，包括壳体，壳体内部的换热器芯体及分别设置在换热器高温烟气通道两端的烟气进口和烟气出口，换热板片的折边方向为三正一反(换热板片焊接组合成的换热器芯体三个方向上的通道互通(此为三正)，另一反向通道与上述三个正面通道完全不通(此为一反))，换热器芯体由平行排列的换热板片焊接组成，换热器芯体三正方向通道的一端连接烟气进口，其相对方向连接烟气出口，另一方向连接清灰门，一反方向的通道两端分别连接空气进口与空气出口。清灰门为一扇或多扇，清灰门具体可位于空气进口与空气出口的相对方向。不设空气风道。清灰门底部设有集液槽，集液槽的液体出口连接排液口。清灰门可设为快开门结构形式。空气通道内部设有多个折流板。

本发明主要是通过对传统板式(板片型式)换热器板片的折边方向进行改进(见图1)，由传统二正二反折边(换热板片左右两边向一个方向压折边，上下两边反向压折边)改为三正一反(换热板片三边向一个方向压折边，一边向反向压折边)折边：两两换热板片的一反折边搭接全焊构成一个换热单元，在该换热单元中间形成使高温烟气流动的腔体，而相邻的两个换热单元之间，各相对的换热板片的三正折边搭接全焊，分别形成使空气相对高温烟气呈垂直方向流动的腔体。焊接组合后的换热器芯体三个方向上的通道互通，其中相对方向的两个通道为含尘高温烟气的进出口方向，另一方向上连接清灰门，用来清理换热器运行过程中附着在烟气通道换热板片表面上的灰尘；另一反向通道与上述三个正面通道完全不通，此通道为被加热空气侧流道，通道两侧设有空气进出口，且空气通道内设有多个折流板，用以气流分布及增加气流湍流程度见图2。

本发明所述换热板片三正一反折边的大小主要由冷热两侧的气体风量和所需换热面积决定，折边宽度优选取在6-15mm之间，也就是说板间通道一般在12-30mm之间，这样既不会由于板片通道过大影响换热效果，同时也方便压缩空气或高压水对板间通道进行冲刷清洗；板片厚度优选为0.5-1.5mm之间，最优选0.7-1.2mm，若板片过薄，制作过程中整个焊接难度太大，板片太厚且折边又小，折边压制过程中难度加大。

本发明中设置折流板的作用主要有两点：1.用以防止空气侧气体不能覆盖整个板片从而减少有效换热面积的情况；2.同时增加空气侧扰流程度，从而提高空气侧传热系数进而提高总传热膜系数K。

其中，清灰门设计为快开门的结构形式，开关门时方便快捷，清灰门可设计为一扇或多扇门，但清灰门的整体大小优选与换热板片的布置大小相当，这样在清灰时不会留下死角。

换热器中换热板片可垂直或水平或倾斜放置，清理粉尘时，可用压缩空气或高压水进行清洗，如板片水平放置即烟气和空气侧均水平进出时，设备制作过程中换热板片可做成有适当的倾斜角度，有利于排污，水通过集液槽和排液口排出，不会在换热器内部集聚存储。倾斜角度以水平方向为基准，原则上板片与水平方向的倾斜角不大于15°，可保证清洗过程中的清洗污水可以顺利流出，清洗完成后烟气测板片通道内没有水存留的同时避免了影响整个换热组件的支撑。

与现有技术比较本发明的有益效果：本发明具有结构形式简单新颖，制作方便，成本低廉，传热效率高且清灰方便等优点。

附图说明

图1为本发明的换热板片折边结构图。

图2为本发明换热板片组成换热器芯体的结构及运行原理图。

图3为本发明换热器的俯视图。

图中：1-烟气进口；2-换热板片；3-清灰门；4-集液槽；5-排液口；6-烟气出口；7-空气进口；8-空气出口；9-折流板。

具体实施方式

如图1-3所示，一种清灰便捷式板式换热器，属于含尘热烟气余热回收领域，包括壳体，壳体内部的换热器芯体及分别设置在换热器高温烟气通道两端的烟气进口1和烟气出口6，换热板片2的折边方向为三正一反，换热器芯体由平行排列的换热板片2焊接组成，换热器芯体三正方向形成的通道的一端连接烟气进口1，其相对方向连接烟气出口6，另一方向连接清灰门3，一反方向形成的通道两端分别连接空气进口7与空气出口8。

三正一反具体为换热板片三边向一个方向压折边，一边向反向压折边，焊接组合成换热器芯体时，两两换热板片的一反折边搭接全焊构成一个换热单元，在该换热单元中间形成使高温烟气流动的腔体，而相邻的两个换热单元之间，各相对的换热板片的三正折边搭接全焊，分别形成使空气相对高温烟气呈垂直方向流动的腔体。

换热板间通道在12-30mm之间，换热板片厚度为0.5-1.5mm之间。换热板片垂直或水平或倾斜放置，当倾斜放置时，与水平方向的倾斜角不大于15°，清灰门3为一扇或多扇，清灰门3位于空气进口7与空气出口8的相对方向。清灰门3底部设有集液槽4，集液槽4的液体出口处连接排液口5。清灰门3设为快开门结构形式。空气通道内部设有多个折流板9。

具体是这样来实现的：含尘热烟气节能改造中，增加本换热器，同时烟气侧与本装置并联增加烟气旁通管道，烟气进口并联处安装切换风阀。正常情况下，关掉旁通，打开换热器侧风道，烟气由烟气进口1进入换热器，含灰高温烟气通过三正一反换热板片2将余热置换给低温空气侧，烟气通过换热后经过烟气出口6排出；洁净空气通过空气进口7进入设备，通过三正一反换热板片2吸收烟气中所带的热量，升温后的空气进入工艺系统。当换热器两侧设备阻力降大幅增加时，说明烟气通道附着有大量粉尘，有部分通道被堵塞的可能，这时，首先把烟气切换到旁通管道，关闭换热器前部烟气阀门，然后打开清灰门3，利用压缩空气或者高压水枪对三正一反换热板片2的烟气通道进行清理，附着的灰尘或污水会通过设备的集液槽4与排液口5排掉，清理完成后，关上清灰门，再把烟气切回来，恢复正常情况。整个清理过程不会超过一个小时，既简单又便捷，而且不需要停车不影响整个工艺系统的运行。

对比例

风量为10000Nm³/h的含尘烟气，温度为350℃，对烟气余热进行节能回收；吸热侧为气量相等的室温空气(即空气量同为10000Nm³/h；空气温度为20℃)。采用以下两种方案进行对比：

方案一、采用传统设备余热回收：

为了防止烟气中的粉尘堵塞换热设备，采用宽通道板式换热器对烟气进行余热回收。

烟气侧板间通道设计为40mm，当换热面积为200m²时，达到的换热效果为：把空气温度从20℃加热到170℃，烟气温度从350℃降到210℃，对应的温度效率(或热效率)为45％。

方案二、本发明换热器余热回收：

采用上述实施例清灰便捷式三正一反折边板式换热器对烟气进行余热回收。

烟气侧板间通道设计为14mm，换热面积跟上述宽通道板式换热器的面积一样，同为200m²时，达到的换热效果为：把空气温度从20℃加热到225℃，烟气温度从350℃降到155℃，对应的温度效率(或热效率)为62％。

由上述两种节能方案对比明显可以看出，方案二比方案一热效率要高的多；此外方案一中板片采用宽通道虽不至于堵塞设备，但并不能彻底清理板片通道中附着的灰尘，随着板片上附着的灰尘越来越多，污垢热阻也会越来越大，热效率也会衰减。

Claims (5)

1.一种可清灰式板式换热器，包括壳体，壳体内部的换热器芯体及分别设置在换热器高温烟气通道两端的烟气进口（1）和烟气出口（6），其特征在于换热板片（2）的折边方向为三正一反，换热器芯体由平行排列的换热板片（2）焊接组成，换热器芯体三正方向通道的一端连接烟气进口（1），其相对方向连接烟气出口（6），另一方向设置清灰门（3），一反方向的通道两端分别连接空气进口（7）与空气出口（8）；清灰门（3）为一扇或多扇，空气通道内部设有多个折流板（9）。

2.根据权利要求1所述的可清灰式板式换热器，其特征在于换热板间通道在12-30mm之间。

3.根据权利要求1所述的可清灰式板式换热器，其特征在于换热板片（2）厚度为0.5-1.5mm之间。

4.根据权利要求1所述的可清灰式板式换热器，其特征在于清灰门（3）底部设有集液槽（4），集液槽（4）的液体出口连接排液口（5）。

5.根据权利要求1所述的可清灰式板式换热器，其特征在于清灰门（3）设为快开门结构形式。