CN109114587A - 一种具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器 - Google Patents

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彭德其
侯家鑫
王志平
刘启
石黎
张凯博
乔硕
杨春霞
徐泽华
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/04—Arrangements of recuperators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明公开了一种具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，涉及换热器制造技术领域，包括使用外螺纹管作为热交换管；在热交换管内内插清灰弹簧；使用控制阀对管内高温烟气流量进行调节，实现周期性波动，带动内插清灰弹簧振动；使用两块结构尺寸不同的导流板改善空气转向室内空气流场分布情况。与现有技术相比，本发明结构简单、适用性强，能够有效避免积灰现象产生，提高冷热流体换热效率，改善流场分布，相比传统空气预热器，换热效率提高了10％～30％。

Description

一种具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器
技术领域
本发明涉及换热器制造技术领域，尤其涉及一种具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器。
背景技术
空气预热器是锅炉烟气系统中余热回收设备的重要组成部分，烟气热能由烟气管壁传递给冷空气。但是，锅炉烟气中含灰量较大，使用烟气与空气进行换热时，普通锅炉空气预热器易出现积灰现象，甚至出现煤灰堵塞，阻碍烟气疏通，造成锅炉排烟温度过高，进而影响设备的换热效率。虽然现有技术方案是通过在空气预热器中设置声波清灰器清除积灰，但是容易造成空气预热器体积庞大、结构复杂、不易装配等问题。另外，现有锅炉空气预热器中导流板结构布置不合理也会影响到设备的换热效率。同时，现有的锅炉空气预热器排烟温度相比出口空气较高且未被二次利用，未能做到充分利用烟气余热。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的问题，提供了一种使用钢制外螺纹直管作为热交换管、在烟气管中内插清灰弹簧、改进导流板结构、使用控制阀对管内高温烟气流量进行调节，实现周期性波动，带动内插清灰弹簧振动的、具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器。该装置结构简单、适用性强，能够有效避免积灰现象产生，增加高温烟气与低温空气换热面积，改善流场分布，高效利用高温烟气余热，相比传统空气预热器大大提高余热回收利用率，减小环境污染。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现。
在空气预热器上使用钢制外螺纹管作为热交换管。
在所述外螺纹管内内插清灰弹簧；所述清灰弹簧首端为锥形且大于管内径；所述清灰弹簧静态长度比热交换管长度短100mm～300mm。
在空气预热器内安装两块导流板，能够有效改善空气转向室中空气流场分布情况。
设置二次烟气通道，通过周期性改变控制阀开度，改变二次烟气管道内烟气流量，进而实现对整个预热器烟气流量进行调节，实现周期性波动，带动内插清灰弹簧振动。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下有点。
结构简单、适用性强，能够避免积灰现象产生，增加高温烟气与低温空气换热面积，改善流场，高效利用高温烟气余热，相比传统空气预热器大大提高余热回收利用率，减小环境污染。
附图说明
图1为空气预热器主视结构图。
图2为空气预热器侧视结构图。
图3为空气预热器内部结构图。
图4为外螺纹管轮廓图。
图5为清灰弹簧的结构示意图。
图6为空气预热器热交换流道示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1、图2、图3所示，展示了空气预热器结构，包括空气进口（1）、空气出口（2）、空气转向室（6）、预热器上板（14）、预热器下板（15）、预热器左侧板（12）、预热器右侧板（13）、主烟气进口（3）、二次烟气进口（4）、主烟气出口（9）、二次烟气出口（10）、清灰箱体（11）、U型壳体（8）、换热芯体（17）、导流板（19）、导流板（20）、中间隔板（16）、二次烟气管道（5）、控制阀（7）、清灰弹簧（18）；所述换热芯体（17）由多根竖直平行排列的热交换管组成；所述主烟气进口（3）、二次烟气进口（4）都设置在所述预热器的上部，所述主烟气出口（9）、二次烟气出口（10）以及清灰箱体（11）设置在所述预热器的底部。
上述预热器上板（14）、预热器下板（15）用以固定换热芯体（17）。
上述热交换管为钢制螺纹直管，如图4所示，展示了上述外螺纹直管轮廓图，外螺纹直管中的沟槽能够使空气横掠过热交换管时在沟槽中产生激烈的旋流，相比光滑直管，不仅能够提高空气与烟气的换热时间，而且能够增加空气与烟气的换热面积，大大提高了空气预热器的换热效率。
上述热交换管中内插清灰弹簧（18），如图5所示，展示了上述清灰弹簧（18）结构图，弹簧首端为锥形且大于管内径，方便与热交换管配合将弹簧悬挂在热交换管中，弹簧静态长度比热交换管长度短200mm。
高温烟气中SO2气体在接触到温度较低管壁时，产生结露，烟气中煤灰粉下行被SO2液体粘住，在管壁内形成堵灰，降低了换热效率；而内插弹簧能够解决上述问题，原理如下：内插弹簧可以扰乱换热管中的流场，提高烟气的扰动和换热效率；同时，当烟气向下流经弹簧时，会促使弹簧向下运动，而弹簧自身具有的拉力又使得弹簧往回缩，管道中烟气为湍流流动，速度波动较大，使得烟气对弹簧向下的推力为波动值，促使弹簧上下振动，不断与管壁碰撞接触，将管壁上的积灰清除，进而解决堵灰问题。
上述导流板（19）和导流板（20）两端分别于预热器左侧板（12）、预热器右侧板（13）焊接并固定空气转向室（6）中，导流板的设置能够有效改善空气转向室（6）中空气流场分布。
如图6所示，展示了空气预热器中热交换流道示意图，通过周期性改变控制阀（7）开度，改变二次烟气管道（5）内烟气流量，进而实现对整个预热器烟气流量进行调节，实现周期性波动，带动内插清灰弹簧振动。
在预热器外部包裹保温层，减弱预热器内部高温流体与外部低温空气的换热，减少热量损失，提高换热效率。
虽然以上通过实例性实施例对本发明作了说明，但是上述说明并非用以限定本发明的，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做出很多改变和替换，本发明保护范围由所附权利要求及其等同技术方案限定。

Claims (5)

1.一种具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，其特征在于，所述新型锅炉节能空气预热器为U型管式空气预热器，包括：空气进口（1）、空气出口（2）、空气转向室（6）、预热器上板（14）、预热器下板（15）、预热器左侧板（12）、预热器右侧板（13）、主烟气进口（3）、二次烟气进口（4）、主烟气出口（9）、二次烟气出口（10）、清灰箱体（11）、U型壳体（8）、换热芯体（17）、导流板（19）、导流板（20）、中间隔板（16）、二次烟气管道（5）、控制阀（7）、清灰弹簧（18）；
所述换热芯体（17）由多根竖直平行排列的热交换管组成；
所述主烟气进口（3）、二次烟气进口（4）都设置在所述预热器的上部，所述主烟气出口（9）、二次烟气出口（10）以及清灰箱体（11）设置在所述预热器的底部。
2.根据权利要求1所述的具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，其特征在于，所述热交换管为钢制外螺纹管。
3.根据权利要求1所述的具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，其特征在于，所述热交换管内插清灰弹簧（18），弹簧首端为锥形且大于热交换管内径，能够保证弹簧在烟气管道内不脱落，弹簧静态长度比热交换管长度短100mm～300mm。
4.根据权利要求1所述的具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，其特征在于，将两种结构尺寸不同的导流板（19）和导流板（20）焊接固定在预热器左侧板（12）和预热器右侧板（13）之间。
5.根据权利要求1所述的具有自动清灰和强化传热功能的锅炉空气预热器，其特征在于，通过二次烟气管道（5）再次利用预热器出口烟气，实现对高温烟气二次利用，同时，通过周期性改变控制阀（7）开度对管内烟气流量实现调节，实现周期性波动，带动内插清灰弹簧振动。
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