CN106969370B - 一种三维变空间变结构烟气余热回收器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维变空间变结构烟气余热回收器，包括一壳体、以及布置在该壳体中用于作为烟气流道的三维变形管束，所述三维变形管束之间至少具有供空气流通的空间，所述壳体设有一空气入口及一空气出口，后侧板与上管板所形成的梯形流通断面为所述空气入口，布置在所述烟气流道下游端的一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递增，前侧板与下管板所形成的梯形流通断面为所述空气出口，布置在所述烟气流道上游端的另一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递减。本发明的优点是：在低负荷时，变空间设计导致流场内的换热有效面积下降，不降低排烟温度的同时，减轻了露点腐蚀。

Description

一种三维变空间变结构烟气余热回收器
技术领域
本发明涉及一种烟气余热回收器，特别是一种三维变空间变结构烟气余热回收器。
背景技术
随着经济的发展和工业化进程的加快，能源短缺及环境污染日益凸显，为实现社会的可持续发展的需要，节能减排工作已被提升至国家战略的高度，工业锅炉的要求也在不断提高。然而目前小型工业锅炉的排烟温度较高，其热损失大。烟气余热回收器是利用烟气余热来加热助燃风以提高锅炉效率的换热设备，长期以来，传统的管式空气预热器换热管通常采用普通光管，换热效率不佳，体积庞大，金属耗量多，而且在回收烟气余热过程中，因锅炉负荷的二次变化，烟气余热回收量变小时容易导致露点腐蚀等问题，影响锅炉的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提出一种三维变空间变结构烟气余热回收器，实现变负荷调节运行，以期达到高效、低阻、节能、紧凑、防磨损等技术效果。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种三维变空间变结构烟气余热回收器，包括一壳体、以及布置在该壳体中用于作为烟气流道的三维变形管束，所述三维变形管束之间具有供空气流通的空间，所述壳体设有一空气入口及一空气出口，后侧板与上管板所形成的梯形流通断面为所述空气入口，布置在所述烟气流道下游端的一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递增，前侧板与下管板所形成的梯形流通断面为所述空气出口，布置在所述烟气流道上游端的另一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递减。
进一步地,所述壳体包括上管板、下管板、前侧板、后侧板、左侧板及右侧板，所述三维变形管束的下游端穿过上管板；所述三维变形管束的上游端穿过下管板，并留一定的长度，所述空气出口设置在前侧板的前侧并与前侧板的斜边相接，所述空气入口设置在后侧板的后侧并与后侧板的斜边相接。
进一步地，所述三维变形管束上游端布置有烟气进口，该烟气进口底部设有清灰口；所述三维变形管束下游端布置有烟气出口，该烟气出口表面固定设有吹灰口。
进一步地，所述三维变形管束由多个三维变形管排列组合而成，其排列方式为正方形或三角形，所述三维变形管由椭圆管经螺旋扭曲而成，其在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。
本发明的优点是：回收烟气余热过程中，因锅炉负荷的二次变化，烟气余热回收量变小时容易导致露点腐蚀，通过三维变空间变结构设计，在低负荷时，变空间设计导致流场内的换热有效面积下降，不降低排烟温度的同时，减轻了露点腐蚀。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的左视图；
图3是本发明的俯视图；
图4是前侧板、后侧板示意图；
图5是三维本发明的布管示意图；
图6是三维变形管示意图；
图7是三维变形管束示意图；
图中附图标记含义：1、上管板；2、吹灰口；3、空气入口；4、左侧板；5、空气出口；6、前侧板；7、烟气进口；8、下管板；9、清灰口；10、三维变形管束；11、右侧板；12、后侧板；13、烟气出口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例
参照图1至图7，一种三维变空间变结构烟气余热回收器，包括一壳体、以及布置在该壳体中用于作为烟气流道的三维变形管束10，所述三维变形管束10之间具有供空气流通的空间，所述壳体设有一空气入口3及一空气出口5，后侧板12与上管板1所形成的梯形流通断面为所述空气入口3，布置在所述烟气流道下游端的一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递增，前侧板6与下管板8所形成的梯形流通断面为所述空气出口5，布置在所述烟气流道上游端的另一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递减。
其中,所述壳体包括上管板1、下管板8、前侧板6、后侧板12、左侧板4及右侧板11，所述三维变形管束10的下游端穿过上管板1；所述三维变形管束10的上游端穿过下管板8，并留一定的长度，所述空气出口5设置在前侧板6的前侧并与前侧板6的斜边相接，所述空气入口3设置在后侧板12的后侧并与后侧板12的斜边相接。
所述三维变形管束10上游端布置有烟气进口7，该烟气进口7底部设有清灰口9；所述三维变形管束10下游端布置有烟气出口13，该烟气出口13表面固定设有吹灰口2。
所述三维变形管束10由多个三维变形管排列组合而成，其排列方式为正方形或三角形，所述三维变形管由椭圆管经螺旋扭曲而成，其在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。
如图2所示，所述三维变形管束10穿出下管板8一定长度，用以阻挡部分烟灰进入管道内部。
如图3所示，所述三维变形管束10在空气入口3侧和空气出口5侧为非对称设计，即空气入口3侧减少了一些三维变形管束10，减小所述空气入口处的换热面积，避免烟气在所述空气入口处因换热效率高而形成管道酸露点腐蚀。
如图4所示，所述前侧板6、所述后侧板12均为梯形钢板，其上分别设置所述空气出口5和所述空气入口3，可有效的实现近、远端空气流程相等或相近，充分利用有效的换热面积。
如图7所示，所述三维变形管束10采用三维变形管作为换热管，遵循正方形或三角形排列的原则，以非对称设计的方式形成三维变形管束；三维变形管管程截面由圆变扁，且呈周期性螺旋结构，比圆形光管的防磨损性能和防积灰性能更优异；三维变形管的螺旋形结构，使得流体在垂直于主流方向产生二次流，破坏了热边界层，强化了冷热流体的热交换，提升换热效率20％～40％；三维变形管采用特殊的布管形式，管束之间形成自支撑，结构紧凑，体积相对减小。所述三维变形管束在一定的螺距内，变径长轴凸点相互接触，形成自支撑，管束采用钢带捆扎，提高了设备整体刚度，减少了管束的震动。
本发明三维变空间变结构烟气余热回收器在工作过程中，烟气经省煤器降温后，从烟气进口7进入烟气余热回收器三维变形管束10内，经壳程冷空气降温冷却后，从烟气出口13排至下一个烟气处理设备。低温冷空气从空气入口3进入烟气余热回收器壳程空间，因三维变形管扭曲螺旋状结构，管内外流体将形成螺旋绕流，即产生二次旋流，破坏热边界层，强化传热，被加热后的空气从空气出口5送至锅炉。从图可以看出三维变形管束10在空气入口3侧换热管数量减少，形成非对称变空间竖直通道，该预留管束空间因空气流动阻抗小，从而实现满负荷运行时，空气流速高，横向冲刷管束距离较远，可有效利用全部的换热面积；在变负荷工况条件下，空气流速低，横向冲刷管束距离近，较大部分冷空气沿阻抗较小的预留管束空间流向空气出口，有效换热面积随负荷、空气量的变化而改变，从而在不降低排烟温度的同时，减轻了因锅炉负荷二次变化时烟气余热回收量降低而导致的露点腐蚀。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种三维变空间变结构烟气余热回收器，其特征在于，包括一壳体、以及布置在该壳体中用于作为烟气流道的三维变形管束(10)，所述三维变形管束(10)之间具有供空气流通的空间，所述壳体设有一空气入口(3)及一空气出口(5)，后侧板(12)与上管板(1)所形成的梯形流通断面为所述空气入口(3)，布置在所述烟气流道下游端的一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递增，前侧板(6)与下管板(8)所形成的梯形流通断面为所述空气出口(5)，布置在所述烟气流道上游端的另一侧，且流通截面沿空气流通方向依次递减，三维变形管束在空气入口侧换热管数量减少。
2.根据权利要求1所述的三维变空间变结构烟气余热回收器,其特征在于,所述壳体包括上管板(1)、下管板(8)、前侧板(6)、后侧板(12)、左侧板(4)及右侧板(11)，所述三维变形管束(10)的下游端穿过上管板(1)；所述三维变形管束(10)的上游端穿过下管板(8)，并留一定的长度，所述空气出口(5)设置在前侧板(6)的前侧并与前侧板(6)的斜边相接，所述空气入口(3)设置在后侧板(12)的后侧并与后侧板(12)的斜边相接。
3.根据权利要求1所述的三维变空间变结构烟气余热回收器，其特征在于，所述三维变形管束(10)上游端布置有烟气进口(7)，该烟气进口(7)底部设有清灰口(9)；所述三维变形管束(10)下游端布置有烟气出口(13)，该烟气出口(13)表面固定设有吹灰口(2)。
4.根据权利要求1所述的三维变空间变结构烟气余热回收器，其特征在于，所述三维变形管束(10)由多个三维变形管排列组合而成，其排列方式为正方形或三角形，所述三维变形管由椭圆管经螺旋扭曲而成，其在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。
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