CN108036353B - 新型板式大风量空气预热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型板式大风量空气预热器，用于气‑气换热，属于热交换领域。它包括由若干板束按一定形式堆叠形成的板式换热芯体；每组板束由两块单个板片错位叠放焊接而成；单个板片包括间隔设置的凹凸纹与凸纹。单个板片错位叠放形成空气通道；凹凸纹和凸纹分别波峰对波峰、波谷对波谷对向叠放构成烟气通道，两种介质为错流。本发明提供的新型板式大风量空气预热器适用于风量较大，要求压降低，换热水平高的领域；由于空气侧近似于平板通道，且板片上冲压形成的凹凸纹在增大空气湍流的同时对空气侧压降的增加较小，因此换热系数高，压降低；烟气侧为直通道，压降较低，不会产生积灰的问题，即使积灰也容易清理，在大风量下具有明显优势。

Description

新型板式大风量空气预热器

技术领域

本发明属于电站锅炉余热回收节能设备技术领域，尤其涉及一种新型板式大风量空气预热器。

背景技术

目前，电站锅炉现有的空气预热器主要是回转式、管式和翅片管式。回转式空气预热器适用于大风量工况，但是结构复杂工艺要求高，设备工作过程为动态，容易出现故障，耗电严重，且空气与烟气有掺混，漏风率高；管式与翅片管空气预热器换热效率低，体积大，易积灰，且积灰后难以处理，烟气入口换热管磨损较大，影响空气预热器的工作效率和寿命。

板式换热器结构紧凑、占地面积小、传热效率高，但是流道复杂，烟气侧和空气侧的流动阻力较大，适用于大风量下的板式空气预热器极其稀少。传统板式换热器虽然结构紧凑，换热效率高，但由于流动阻力较大，故大风量下传统板式换热器并不适用；且传统板式换热器由于橡胶垫圈的使用过程中的老化现象，不适用于高温烟气与空气的换热过程；同时烟气侧易积灰的问题也是限制传统板式换热器用于电厂的重要因素，因此需要开发适用于电站锅炉的新型板式空气预热器。

申请公布号为CN 103759288A的发明公开了一种板式空气预热器，该板式空气预热器中的换热板片为形式单一的波纹板，空气走波纹通道，烟气走一种椭圆形直通道。但此发明专利具有一定的技术缺陷：空气走波纹通道，且波纹较密，在通道内不断改变流速和方向，压降较大，在大风量情况下，空气侧压降比烟气侧压降大很多，而在工程实际中要求烟气侧与空气侧压降尽量保持一致，故在电厂大风量情况下该板式空气预热器并不适用；同时由于该板式空气预热器的烟气通道为波纹板束堆叠而成的椭圆通道，烟气侧的进风面积较小，在实际工程应用中压降较大。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，解决传统板式空气预热器适用范围窄，尤其在大风量情况下烟气侧压降较大且烟气侧压降与空气侧压降相差较大，以及高温情况下不适用的弊端，提供一种适用于电站大风量工况下的新型板式大风量空气预热器。

本发明提供的新型板式大风量空气预热器空气走类平面通道，由于存在凹凸纹与凸纹，阻力小的同时增加了湍流度；烟气走板束间堆叠形成的直通道，压降较小，而且不容易积灰，即使出现积灰也很容易清扫；因此，该新型板式大风量空气预热器具有压降小、换热系数高、结构紧凑、生产成本低、不易积灰且容易清理等优势。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案:

一种新型板式大风量空气预热器，包括板式换热芯体、空气预热器壳体、烟气进入板式换热芯体的烟气进口喇叭口和烟气出口喇叭口，空气进入板式换热芯体的空气进口喇叭口和空气出口喇叭口：

所述板式换热芯体设置在所述空气预热器壳体内部；所述空气预热器壳体的上下两端分别设置烟气进入所述板式换热芯体的烟气进口喇叭口和烟气出口喇叭口；所述空气预热器壳体的左右两端分别设置空气进入所述板式换热芯体的空气进口喇叭口和空气出口喇叭口；

所述板式换热芯体由若干组板束按一定方式对叠焊接而成；每组板束由两块单个板片错位叠放焊接而成；所述单个板片是由平板冲压而成的波纹板；所述波纹板包括若干间隔设置的凹凸纹和凸纹；

所述单个板片被分割成左右平面区，上下平面区和波纹区；所述波纹区的左右两侧设置左右平面区，其上下两侧设置上下平面区；

所述上下平面区内，相邻的两块单个板片之间错位叠放，并在上下平面区内焊接形成空气通道；所述在左右平面区内，相邻的两组板束之间，通过两者的波峰对波峰、波谷对波谷对向叠加，并在左右平面区内焊接后形成烟气直通道。

进一步，相邻凹凸纹与凸纹之间的距离包括10-2000mm内的所有长度。

进一步，所述空气通道的左右两端分别与所述空气进口喇叭口、空气出口喇叭口连通。

进一步，所述烟气通道的上下两端分别与烟气进口喇叭口、烟气出口喇叭口连通。

本发明采用的以上技术方案，与现有技术相比，作为举例而非限定，具有以下的有益效果：

(1)在大风量情况下，本发明所述新型板式大风量空气预热器的空气侧压降远小于现有板式大风量空气预热器的空气侧压降，而且风量越大，压降优势越明显，可以达到实际工程中需要烟气侧压降与空气侧压降一致的要求，克服了传统板式空气预热器在大风量下不适用的缺陷；(2)本发明中空气走类平面通道，即在不增加压降的同时达到湍流，发挥出板式换热器传热效率高的优点，克服了压降较大的缺点；(3)本发明中烟气走直通道，摩擦和流阻较小，不容易积灰，即使积灰，通过简单的吹洗即可处理；(4)本发明所述新型板式大风量预热器中的板片均为焊接而成，高温情况下可以适用，克服了传统板式空预器需要橡胶条密封，不适用于高温换热的缺陷；(5)本发明所述新型板式大风量空气预热器的制造工艺简单，材质要求低，加工成本低，易于模块化，安装方便；同时板片通过自身平面区焊接，无需添加边条和垫片，焊接量小，结构简单；(6)本发明所述新型板式大风量空气预热器不仅可以用于电厂气-气换热，对于气-液，液-液换热领域也同样适用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的板式大风量空气预热器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的板束堆叠示意图；

图3为本发明实施例提供的单个板片的俯视图；

图4为本发明实施例提供的单个板片的主视图；

图5为本发明实施例提供的单个板片的左视图。

附图标记说明：

1板式换热芯体、2空气预热器壳体、3烟气进口喇叭口、3’烟气出口喇叭口、4空气进口喇叭口、4’空气出口喇叭口、5板束、6空气通道、7烟气通道、8单个板片、9左右平面区、10上下平面区、11波纹区、12波峰、13波谷、14凹凸纹、15凸纹。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的新型板式大风量空气预热器的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本发明优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本发明实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。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效果及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本发明各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，本发明提供一种新型板式大风量空气预热器。该新型板式大风量空气预热器包括板式换热芯体1、空气预热器壳体2、烟气进入板式换热芯体1的烟气进口喇叭口3和烟气出口喇叭口3’，空气进入板式换热芯体1的空气进口喇叭口4和空气出口喇叭口4’。

其中，板式换热芯体1设置在空气预热器壳体2内部；空气预热器壳体2的上下两端分别设置烟气进入板式换热芯体1的烟气进口喇叭口3和烟气出口喇叭口3’；空气预热器壳体2的左右两端分别设置空气进入板式换热芯体1的空气进口喇叭口4和空气出口喇叭口4’。

如图2至图5所示，板式换热芯体1由若干组板束5按一定方式对叠焊接而成；每组板束5由两块单个板片8错位叠放焊接而成。单个板片8是由平板冲压而成波纹板；所述波纹板包括若干间隔设置的凹凸纹14和凸纹15；所述凹凸纹14与凸纹15包括各种形式和各个长度，且相邻凹凸纹14与凸纹15之间的距离包括10-2000mm内的所有长度。

进一步，单个板片8可以被分割成左右平面区9，上下平面区10和波纹区11。其中，波纹区11的左右两侧设置左右平面区9，上下两侧设置上下平面区10；上下平面区10内，相邻的两块单个板片8之间错位叠放，并在上下平面区10内焊接形成板束5，板束5内通道形成空气通道6；左右平面区9内，相邻的两组板束5之间，通过两者的波峰12对波峰12、波谷13对波谷13对向叠加，并在左右平面区9内焊接后形成烟气直通道7。由于，相邻板束5之间的堆叠方式为波峰12对波峰12对叠，因此，可以通过调整单个板片8的波峰12的高度任意改变烟气通道7的大小，进而改变空气通道6的大小。

进一步，空气通道6的左右两端分别与空气进口喇叭口4、空气出口喇叭口4’连通；烟气通道7的上下两端分别与烟气进口喇叭口3、烟气出口喇叭口3’连通。

在本发明中，空气走板束5内的类平面通道，仅在凹凸纹与凸纹处走波纹通道；烟气走板束5与板束5之间的近椭圆形直通道以及类六边体直通道；两种介质为错流形式。

本发明所述新型板式大风量空气预热器与现有板式大风量空气预热器，在相同烟气进口流速下的烟气侧压降对比参见表1，在相同空气进口流速下空气侧压降对比参见表2。

表1 相同烟气进口流速下烟气侧压降对比

表2 相同空气进口流速下空气侧压降对比

从上述表1和表2可以看出，在大风量情况下，本发明所述新型板式大风量空气预热器的烟气侧由于进风面积的增大，压降小于现有板式大风量空气预热器的烟气侧压降；同样，在大风量情况下，本发明所述新型板式大风量空气预热器的空气侧压降远小于现有板式大风量空气预热器的空气侧压降，而且风量越大，压降优势越明显；在大风量情况下，本发明所述新型板式大风量空气预热器可以达到实际工程中，烟气侧压降与空气侧压降一致的要求。

由于，本发明所述单个板片8大部分是平板直段，因此烟气侧的进风面积相对于现有技术较大，在实际工程应用中烟气侧压降较小；并且空气在通道内的直段不改变流动方向，故而空气侧压降也较小；而且由于空气侧存在极少的波纹段，在部分破坏层流边界层，增加湍流度强化换热的同时，不会大幅增大压降。相较于现有技术，本发明在换热损失较小的情况下，极大的降低了压降，在大风量下可以满足实际工程中烟气侧与空气侧压降尽量保持一致的要求。

本发明的技术方案，作为举例而非限定，具有如下有益效果：

(1)在大风量情况下，本发明所述新型板式大风量空气预热器的空气侧压降远小于现有板式大风量空气预热器的空气侧压降，而且风量越大，压降优势越明显，可以达到实际工程中需要烟气侧压降与空气侧压降一致的要求，克服了传统板式空气预热器在大风量下不适用的缺陷；(2)本发明中空气走类平面通道，即在不增加压降的同时达到湍流，发挥出板式换热器传热效率高的优点，克服了压降较大的缺点；(3)本发明中烟气走直通道，摩擦和流阻较小，不容易积灰，即使积灰，通过简单的吹洗即可处理；(4)本发明所述新型板式大风量预热器中的板片均为焊接而成，高温情况下可以适用，克服了传统板式空预器需要橡胶条密封，不适用于高温换热的缺陷；(5)本发明所述新型板式大风量空气预热器的制造工艺简单，材质要求低，加工成本低，易于模块化，安装方便；同时板片通过自身平面区焊接，无需添加边条和垫片，焊接量小，结构简单；(6)本发明所述新型板式大风量空气预热器不仅可以用于电厂气-气换热，对于气-液，液-液换热领域也同样适用。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (3)

1.一种新型板式大风量空气预热器，包括板式换热芯体(1)、空气预热器壳体(2)、烟气进入板式换热芯体(1)的烟气进口喇叭口(3)和烟气出口喇叭口(3’)，空气进入板式换热芯体(1)的空气进口喇叭口(4)和空气出口喇叭口(4’)，其特征在于：

所述板式换热芯体(1)设置在所述空气预热器壳体(2)内部；所述空气预热器壳体(2)的上下两端分别设置烟气进入所述板式换热芯体(1)的烟气进口喇叭口(3)和烟气出口喇叭口(3’)；所述空气预热器壳体(2)的左右两端分别设置空气进入所述板式换热芯体(1)的空气进口喇叭口(4)和空气出口喇叭口(4’)；

所述板式换热芯体(1)由若干组板束(5)按一定方式对叠焊接而成；每组板束(5)由两块单个板片(8)错位叠放焊接而成；所述单个板片(8)是由平板冲压而成的波纹板；所述波纹板包括若干间隔设置的凹凸纹(14)和凸纹(15)，且相邻凹凸纹(14)与凸纹(15)之间的距离包括10-2000mm内的所有长度；

所述单个板片(8)被分割成左右平面区(9)，上下平面区(10)和波纹区(11)；所述波纹区(11)的左右两侧设置左右平面区(9)，其上下两侧设置上下平面区(10)；

所述上下平面区(10)内，相邻的两块单个板片(8)之间错位叠放，并在上下平面区(10)内焊接形成空气通道(6)；在所述 左右平面区(9)内，相邻的两组板束(5)之间，通过两者的波峰(12)对波峰(12)、波谷(13)对波谷(13)对向叠加，并在左右平面区(9)内焊接后形成烟气直通道(7)；

空气走板束(5)内的类平面通道，仅在凹凸纹与凸纹处走波纹通道；烟气走板束(5)与板束(5)之间的近椭圆形直通道以及类六边体直通道；两种介质为错流形式。

2.根据权利1要求所述的新型板式大风量空气预热器，其特征在于：所述空气通道(6)的左右两端分别与所述空气进口喇叭口(4)、空气出口喇叭口(4’)连通。

3.根据权利1要求所述的新型板式大风量空气预热器，其特征在于：所述烟气直 通道(7)的上下两端分别与烟气进口喇叭口(3)、烟气出口喇叭口(3’)连通。