CN106839856B - 换热器、换热板组件及防腐蚀换热板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换热器、换热板组件及防腐蚀换热板，由于在换热板的第二换热壁上与保护区域对应的区域设有滞气盒，滞气盒具有与第二气体相通的开口，其内形成由第二气体组成的气膜，这样；当冷却气体介质流经所述第二换热壁时，滞气盒的内腔中存在滞留其中的冷却气体介质，由于气体的导热系数较低，所以，保护区域处的换热板局部热阻较高，保护区域处的换热板两侧的热气体介质与冷却气体介质之间的热量传递速度较低，保护区域处的第一换热壁温度较高，能够保持在露点温度以上，从而避免第一壁面由于壁温低于热气体介质的露点温度而导致的露点腐蚀。

Description

换热器、换热板组件及防腐蚀换热板

技术领域

本发明涉及一种换热器、换热板组件及防腐蚀换热板，属于热交换器技术领域。

背景技术

换热器，即热交换器是用来使热量从热流体传递到冷流体的热量传递设备，在工业中有着广泛的应用。热交换器可以用来进行气体与气体之间、气体与液体之间、液体与液体之间的热量交换传递。某些气体中由于含有腐蚀性物质，在温度较低时会与气体中的水蒸气一起凝结在换热壁上而腐蚀换热壁。比如，空气预热器是利用燃烧后的烟气加热燃料燃烧所需的空气的一种余热回收设备，具有节能环保的意义。含硫燃料在燃烧过程中会产生二氧化硫，其中一部分会进一步氧化成三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸气结合生产硫酸蒸汽，换热板壁面温度若在酸露点温度或以下，烟气中的硫酸蒸汽会在换热壁面凝结形成硫酸，从而导致强烈的酸露点腐蚀进而导致空气预热器失效。

为防止酸酸露点腐蚀的发生，现有技术中从以下方面对防止酸酸露点腐蚀进行了研究：使用新材料，将空气预热器的材料变更为陶瓷、石墨等非金属材料，如专利CN104266525B和专利CN203837010 U中所描述技术方案，实现了防止酸露点腐蚀的目的；提高壁面温度，如专利CN 201672533 U中所述的空气在进入空气预热器之前，将其温度提高到烟气的露点温度之上。对于上述的两种措施中，使用新材料会使设备的整体造价提高，且非金属材料在温度、压力波动变化时容易发生开裂失效，而对空气进行预热，是针对酸露点腐蚀机理而设计的行之有效方法，但该技术是以改变工艺参数，牺牲换热效率为代价的技术方案，同时还需要增加额外的热源与控制措施。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种换热器、换热板组件及防腐蚀换热板，能够通过提高保护区域的壁温进而防止露点腐蚀的发生，提高换热器的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种换热器的防腐蚀换热板，采用如下技术方案：一种换热器的防腐蚀换热板，所述换热板具有第一换热壁和第二换热壁，第一换热壁用于与热气体介质接触导热，第二换热壁用于与冷却气体介质接触导热；所述第一换热壁上具有保护区域，所述第二换热壁上与保护区域对应的区域设有滞气盒，所述滞气盒具有通入冷却气体介质的介质开口，所述介质开口通向滞气盒的内腔，所述第二换热壁具有介质流入端和介质流出端，所述滞气盒靠近介质流入端。

优选地，所述热气体介质为含有腐蚀性物质的热烟气，所述冷却气体介质为冷空气。

优选地，所述滞气盒的介质开口朝向第二换热壁的介质流出端。

优选地，所述滞气盒包括与换热板相对设置的气膜板、连接于气膜板与换热板之间的围壁，所述围壁沿气膜板的边沿延伸并空出一段缺口构成所述介质开口。

更为优选地，所述气膜板呈三角形、梯形、矩形或扇形，所述围壁连接在换热板的边沿处。

更为优选地，所述气膜板与换热板之间具有0.1至3毫米的间隙。

更为优选地，所述气膜板与换热板之间设有柱状、条状、球状或块状的支撑件。

更为优选地，所述气膜板与换热板为平板或非平板。

与本发明的一种换热器的防腐蚀换热板相应地，本发明还提供一种换热器的换热板组件，包括两个上述的本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的技术方案或其任一优选的技术方案所述的防腐蚀换热板，两个换热板的第二换热壁及第二换热壁上的滞气盒相对设置，两个换热板的边缘之间密封连接，两个热板之间形成供冷却气体介质通过的气体介质通道，气体介质通道具有气体进口和气体出口，所述滞气盒的介质开口与气体介质通道连通，两个换热板上的滞气盒均靠近气体进口或气体出口。

与本发明的一种换热器的防腐蚀换热板和本发明的一种换热器的换热板组件相应地，本发明还提供一种换热器，包括上述的本发明的一种换热器的换热板组件的技术方案或其任一优选的技术方案所述的换热板组件。

如上所述，本发明涉及的一种换热器、换热板组件及防腐蚀换热板，具有以下有益效果：由于在换热板的第二换热壁上与保护区域对应的区域设有滞气盒，滞气盒具有通入冷却气体介质的介质开口，这样；当冷却气体介质流经所述第二换热壁时，冷却气体介质从介质流入端进入到滞气盒的内腔中并在其中滞留而形成气膜，由于气体的导热系数低，所以，保护区域处的换热板局部热阻较高，保护区域处的换热板两侧的热气体介质与冷却气体介质之间的热量传递速度较低，保护区域处的第一换热壁的壁温能够保持在露点温度以上，避免热气体介质中的腐蚀物质与水蒸气在保护区域处的第一换热壁上凝结而侵蚀换热板。

附图说明

图1显示为本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的立体结构示意图。

图2显示为本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的俯视图，图中虚线范围表示保护区域。

图3显示为本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的局部剖视图，换热板和气膜板均为平板，图中虚线范围表示保护区域。

图4显示为本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的局部剖视图，换热板和气膜板均为具有连续的弧形凹槽的板，图中虚线范围表示保护区域。

图5显示为本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的局部剖视图，换热板和气膜板均为具有间隔排布的凹槽的板，图中虚线范围表示保护区域。

图6显示为本发明的一种换热器的换热板组件的立体结构示意图，图中虚线范围表示保护区域。

附图标记说明

1 换热板 22 第二顶点

11 第一边沿 23 连线

12 第二边沿 24 介质开口

13 第三边沿 3 围壁

14 第一角点 4 内腔

15 第二角点 41 气膜

16 第一换热壁 5 气体介质通道

17 第二换热壁 6 气体进口

18 滞气盒 7 气体出口

2 气膜板 8 支撑件

21 第一顶点 9 保护区域

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，本发明提供一种换热器的防腐蚀换热板，所述换热板1具有第一换热壁16和第二换热壁17，第一换热壁16用于与热气体介质接触导热，第二换热壁17用于与冷却气体介质接触导热；所述第一换热壁16上具有保护区域9，所述第二换热壁17上与保护区域9对应的区域设有滞气盒18，所述滞气盒18具有通入冷却气体介质的介质开口24，所述介质开口24通向滞气盒18的内腔4，所述第二换热壁17具有介质流入端和介质流出端，所述滞气盒18靠近介质流入端。由于在第二换热壁17上与保护区域9对应的区域(即保护区域在第二换热壁17上的投影区域)设有滞气盒18，滞气盒18具有通入冷却气体介质的介质开口24，这样；当冷却气体介质流经所述第二换热壁17时，冷却气体介质从介质开口24进入到滞气盒18内腔4中并在其中滞留而形成气膜41，由于气体的导热系数低，所以，滞气盒18中所滞留的气体使得保护区域9处的换热板1的局部热阻较高，保护区域9处的换热板1两侧的冷热流体的热量传递速度较低，保护区域9处的第一换热壁16的壁面温度能够保持在露点温度以上，避免热气体介质中的腐蚀物质(比如三氧化硫，三氧化硫等硫化物)与水蒸气在保护区域9处的第一换热壁16的壁面上凝结而侵蚀换热板1。本发明的一种换热器的防腐蚀换热板通过结构的改变而防止第一换热壁16的表面被腐蚀，而无需使用成本昂贵的耐腐蚀材料，或额外的加热系统，极大的降低了设备成本。

在本发明的一种换热器的防腐蚀换热板使用在换热器中时，在换热板1上最可能凝结腐蚀性物质的区域为所述保护区域9。保护区域9在第二换热壁17上对应的介质流入端附近的区域处的冷却气体介质温度较低，所以，保护区域9处的第一换热壁16表面温度容易降至露点温度以下，保护区域9处的热气体介质中的腐蚀性物质容易与水蒸气发生凝结而腐蚀换热板1。所述保护区域9是根据实际的设计及工程参数而确定的，保护区域9的具体形状与大小在实际情况中无法一一列举，对于不同规格、不同结构、不同换热介质的换热器，所述保护区域9的具体位置、形状和尺寸均可能存在差异。

本发明的一种换热器的防腐蚀换热板可用于冷、热气体介质之间的热量交换。比如，本发明的一种换热器的防腐蚀换热板可用于烟气换热器中，将本发明的一种换热器的防腐蚀换热板用于烟气换热器中时，所述热气体介质为含有腐蚀性物质的热烟气，所述冷却气体介质为冷空气，用热烟气对冷空气进行预热，热烟气中含有二氧化硫、三氧化硫等硫化物，低温工况运行时，一般的金属材质都难以抵抗酸露点腐蚀，热烟气从换热板1的第一换热壁16上流过，烟气从第一换热壁16的进气端进入并从出气端流出，出气端附近的第一换热壁16处的烟气温度最低，若此区域或此区域内部分位置处的换热板1的第一换热壁16温度处于酸露点条件下，则烟气中的含硫物质与水蒸气最可能在此区域凝结而对换热板1的第一换热壁16造成侵蚀而发生酸露点腐蚀的现象。在这种情况下，出气端附近的第一换热壁16处为保护区域9，保护区域9靠近第一换热壁16的出气端。在烟气换热器中，冷空气从第二换热壁17上流过，第二换热壁17具有介质流入端和介质流出端，冷空气从介质流入端进入而从介质流出端流出，靠近介质流入端的换热板的第一换热壁16温度较低，若此区域或此区域内部分位置处的换热板1的第一换热壁16温度处于酸露点条件下，则烟气中的含硫物质与水蒸气最可能在此区域凝结而对换热板1的第一换热壁16造成侵蚀而发生酸露点腐蚀的现象，因此，冷空气进入端附近处的第一换热壁16为保护区域9。在实际的工程应用中，通过理论计算结果显示，采用本发明的一种换热器的防腐蚀换热板，可将换热板1的保护区域9处的壁面温度提高20-50度左右，从而使保护区域9处的换热板1壁面温度保持在酸露点温度之上，防止保护区域9处的换热板1壁面受到酸露点腐蚀。

在本发明的一种换热器的防腐蚀换热板中，为了使保护区域9处的换热板的局部热阻较大，保护区域9所对应的第二换热壁17上设有滞气盒18，滞气盒18在第二换热壁17上的覆盖区域应该大于或者等于保护区域9。作为一种优选的方式，如图1至图5所示，所述滞气盒18包括与换热板1相对设置的气膜板2、连接于气膜板2与换热板1之间的围壁3，所述围壁3沿气膜板2的边沿延伸并空出一段缺口构成所述介质开口24。当冷却气体介质流经第二换热壁17时，一部分冷却气体介质从介质开口24进入到滞气盒18中，在滞气盒18中形成滞留的气膜41。当然，介质开口24的具体位置可以根据实际的情况设计，比如，也可以将滞气口设置在气膜板2上。为了使保护区域9处的换热板1壁面温度保持在较高的温度，应该尽量减少进入到滞气盒18中的气膜41的湍动以减少保护区域9处的热量交换，为此，滞气盒18上的介质开口24应该尽量地避开冷却气体介质在第二换热壁17表面的流动方向，不要使介质开口24的朝向冷却气体介质的流动方向，以减小冷却气体介质的流动对滞气盒18中的气膜41的扰动，因此，优选地，滞气盒18的介质开口24朝向第二换热壁17的介质流出端。

如图1所示，气膜板2、围壁3与换热板1可以是单独的零件，气膜板2、围壁3与换热板1之间采用焊接方式连接在一起；也可以自气膜板2的边沿翻边弯折成所述围壁3，围壁3的底部与换热板1焊接在一起；还可以自换热板1的边沿翻边弯折成所述围壁3，将气膜板2焊接在围壁3的顶部。为了使保护区域9的换热板1具有合适的导热性能，气膜板2与换热板1之间具有0.1至3毫米的间隙。气膜板2的形状及其与换热板1之间的间隙决定着滞气盒18内腔4中的气膜41的形状大小和厚度，滞气盒18具体结构形式以及气膜板2与换热板1之间的间隙的确定，需根据冷侧进口温度、烟气出口温度、壁面温度，以及烟气成分确定。

为了防止气膜板2相对换热板1变形，如图3所示，可以在气膜板2与换热板1之间设置支撑件8，可以在气膜板2与换热板1之间分散地设置多个支撑件8，支撑件8可以是由气膜板2的局部冲压成型而成，也可以是单独的零件，支撑件8固定在气膜板2与换热板1之间，支撑件8可以是柱状、条状、球状或块状。支撑件8还能够保证气膜板2与换热板1之间的间隙在设计范围之内，防止气膜板2与换热板1的中间部位局部贴合在一起。一般地，如图2所示，换热板1多为矩形，保护区域9大多设置在换热板1的边角处，所述气膜板2可以呈三角形、梯形、矩形或扇形，如图1和2所示，换热板1包括第一边沿11、第二边沿12和第三边沿13，第三边沿13包括第一角点14和第二角点15，第三边沿13与第二边沿12相交于所述第一角点14；气膜板2包括第一顶点21和第二顶点22，第一顶点21位于第一角点14与第二角点15之间，第二顶点22位于第二边沿12上，也可在第一边沿11上，第一顶点21与第二顶点22之间的连线23与第三边沿13形成一夹角α(见图2)，α角的范围为0-90°，当α角小于90度时，所述气膜板呈三角形，当α角等于90度时，所述气膜板呈矩形，所述围壁3连接在换热板1的边沿处，所述介质开口24朝向第二换热壁17的介质流出端。所述滞气盒18具有空腔，用以容纳从介质开口24进入的冷却气体介质，如图1和图2所示，优选地，滞气盒18的空腔在第一顶点21与第二顶点22之间的连线23处敞开形成介质开口24，第一角点14至第一顶点21、第一角点14至第二顶点22之间具有围壁3，围壁3与换热板1的边沿焊接在一起。这样，冷却气体介质从介质开口24进入滞气盒18的空腔内而不能从第一角点14至第一顶点21之间的区域或第一角点14至第二顶点22之间的区域流出。

如图3至图5所示，所述气膜板2与换热板1可以为平板或非平板，可以将气膜板2与换热板1平行相对地设置。当换热板1为选用平板结构时，气膜板2可以为平板结构或非平板结构；当换热板1为非平板结构时，气膜板2可以为平板结构或非平板结构；换热板1和气膜板2选择平板或非平板结构是应用工况的具体换热要求以及承受的载荷确定的，非平板结构较之平板结构的传热效果好、承载能力较强，可考虑应用于温度和压力较高的场合。换热板1和气膜板2可以均为具有连续的弧形凹槽的板或具有间隔凹槽的板，气膜板2和换热板1上的弧形凹槽既可以是向上凸起，也可以是向下凹陷，优选地，气膜板2和换热板1的表面上具有凸起或凹陷的波纹形凹槽。

与本发明的一种换热器的防腐蚀换热板相应地，本发明还提供一种换热器的换热板组件，换热板组件是空气预热器冷热介质进行热量交换的基本部件，如图6所示，所述换热板组件包括上述本发明的一种换热器的防腐蚀换热板，所述防腐蚀换热板1可以是上述本发明的一种换热器的防腐蚀换热板的技术方案或任一项优选的技术方案所述的防腐蚀换热板1，两个换热板1的第二换热壁17及第二换热壁17上的滞气盒18相对设置，两个换热板1的边缘之间密封连接，两个热板之间形成供所述冷却气体介质通过的气体介质通道5，所述滞气盒18的介质开口24与气体介质通道5连通，气体介质通道5具有气体进口6和气体出口7，两个换热板1上的滞气盒18均靠近冷却气体介质的介质流入端。所述换热板组件中的两个换热板1的第二换热壁17之间、两个滞气盒18之间为所述气体介质通道5，冷却气体介质从气体进口6流经气体介质通道5而从气体出口7流出。

与上述本发明的一种换热器的防腐蚀换热板及换热板组件相应地，本发明还提供一种换热器，所述换热器包括上述本发明的一种换热器的换热板组件的技术方案或任一项优选的技术方案所述的换热板组件。本发明的一种换热器包括上述的本发明的一种换热器的防腐蚀换热板与本发明的一种换热器的换热板组件，也就当然具有上述的本发明的一种换热器的防腐蚀换热板与本发明的一种换热器的换热板组件的技术效果，此处不再赘述。作为一种具体的实施方式，本发明的一种换热器包括多组换热板组件，将各换热板组件焊接组装，配置上外框架及相关部件，即可形成换热器。相邻的两个换热板组件相对设置，相邻的两个换热板组件之间形成供热气体介质通过的换热介质通道，换热介质通道具有介质开口和介质出口，热气体介质从介质开口进入而从介质出口流出。

基于上述实施例的技术方案，发明的一种换热器、换热板组件及防腐蚀换热板能够防止换热器中的换热介质对换热板的腐蚀，特别是能够防止换热器中的换热介质在换热板壁面发生酸露点腐蚀，能够有效提高换热器的使用寿命。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种换热器的防腐蚀换热板，所述换热板（1）具有第一换热壁（16）和第二换热壁（17），第一换热壁（16）用于与热气体介质接触导热，第二换热壁（17）用于与冷却气体介质接触导热；其特征是：所述第一换热壁（16）上具有保护区域（9），所述第二换热壁（17）上与保护区域（9）对应的区域设有滞气盒（18），所述滞气盒（18）具有通入冷却气体介质的介质开口（24），所述介质开口（24）通向滞气盒（18）的内腔（4），所述第二换热壁（17）具有介质流入端和介质流出端，所述滞气盒（18）靠近介质流入端。

2.根据权利要求1所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述热气体介质为含有腐蚀性物质的热烟气，所述冷却气体介质为冷空气。

3.根据权利要求1所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述滞气盒（18）的介质开口（24）朝向第二换热壁（17）的介质流出端。

4.根据权利要求1所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述滞气盒（18）包括与换热板（1）相对设置的气膜板（2）、连接于气膜板（2）与换热板（1）之间的围壁（3），所述围壁（3）沿气膜板（2）的边沿延伸并空出一段缺口构成所述介质开口（24）。

5.根据权利要求4所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述气膜板（2）呈三角形、梯形、矩形或扇形，所述围壁（3）连接在换热板（1）的边沿处。

6.根据权利要求4所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述气膜板（2）与换热板（1）之间具有0.1至3毫米的间隙。

7.根据权利要求5所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述气膜板（2）与换热板（1）之间设有柱状、条状、球状或块状的支撑件（8）。

8.根据权利要求5所述的防腐蚀换热板，其特征在于：所述气膜板（2）与换热板（1）为平板或非平板。

9.一种换热器的换热板组件，其特征是，包括两个如权利要求1至8任一项所述的防腐蚀换热板，两个换热板（1）的第二换热壁（17）及第二换热壁（17）上的滞气盒（18）相对设置，两个换热板（1）的边缘之间密封连接，两个换热板之间形成供冷却气体介质通过的气体介质通道（5），气体介质通道（5）具有气体进口（6）和气体出口（7），所述滞气盒（18）的介质开口（24）与气体介质通道（5）连通，两个换热板（1）上的滞气盒（18）均靠近气体进口（6）或气体出口（7）。

10.一种换热器，其特征是，包括如权利要求9所述的换热板（1）组件。

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