CN1099577C - 一种换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全塑自洁轴流式换热器，换热器本体为圆柱形多层螺旋换热板结构，在本体的端面各设置6个扇形区并交替间隔密封部分环形空间，端面法兰连接带有与本体扇形区相对应且部分被封闭的扇形区和环形通道的上下封头，内环板围成锥形烟气进出口，烟气经上封头锥孔进入本体螺旋板夹层，经下封头锥孔排出，空气经上封头环形通道进入螺旋板另一夹层，再经下封头环形通道流出，达到换热目的，本发明节省能源提高换热效率，减少有害气体排放且不受腐蚀。
Description
本发明涉及热工设备，具体涉及到一种锅炉用换热器。
目前，各类锅炉的排烟温度一般多在150度以上，而烟气中含有大量的二氧化硫、三氧化硫及氮氧化物等含酸成份和水蒸汽，使得烟气露点温度，较高可达150度，如排烟温度较低，则酸气体和水蒸汽遇冷凝结成硫酸、腐蚀受热面，为避免低温腐蚀，就必须提高排烟温度，这样就会降低锅炉的热效率，同时将大量有害气体排向大气，严重污染环境，且浪费能源。为了解决这些问题，出现了换热器技术，即将换热器连接于各类锅炉尾部排烟口，利用烟气余热加热进入锅炉的空气，参加燃烧，来提高锅炉热效率，并降低排烟温度，现在常用的换热器有管壳式和扳式换热器，管壳式换热器是由多根钢管插入钢板围成的壳体中构成，烟气从钢管中通过，空气从壳体中钢管之间通过。利用管壁达到换热目的，而板式换热器则是在壳体中设置换热板，空气和烟气分别从板的两面通过，利用板壁传热，达到换热的目的，这两类换热器虽然能解决一些锅炉热效率问题，但是存在着以下的缺点，如果锅炉排烟温度较高，则换热器的排烟温度也高，因为结构的限制其换热效率较低，热能损失较大，而有害气体排放严重，若提高换热器的换热效率，降底其排烟温度，则发生低温腐蚀，损坏换热器，同时因为材料的限制其换热面上的结垢现象也会降低换热器的热效率，清垢也是麻烦问题。
本发明的目的是提供一种能降低排烟温度，提高热效率，减少有害气体排放，且不被腐蚀的自洁式新型换热器。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：包括换热器本体、换热板及流体介质进出口的轴流式换热器，其特点是：换热器本体为圆柱形塑料外壳，在外壳中心设一与外壳等高的塑料中心柱，在中心柱上轴向连接塑料换热板，换热板以中心柱为中心，以一定的间隔环绕多圈后与本体外壳内壁连接，形成换热板横截面为螺旋结构并具有多层环形空间的换热器本体，换热板螺旋间距用球状或柱状支撑固定，换热器本体上下端面各被放射状的多根塑料密封条分割成多个对称的扇形区，在扇形区内，用环状塑料密封板对称性的交替并间隔密封部分环形层状空间，换热器本体的上下端面通过法兰分别连接具有扁圆柱形状的塑料封头端部，封头是由柱形外环板和内环板及上下环形平板围成具有环形密封通道的封头端部和由柱形内环板围成并延伸构成锥形通孔的封头顶部构成。在外环板上对称开有几个介质进口或出口，在封头端部的内环板内壁上连接呈放射状的多根密封隔板将内环板围成的空间对称分割成多个扇形区并与换热体端面的扇形区相对应，用塑料扇形板间隔密封部分封头扇形区的端部，形成与锥形通孔隔开而与换热器本体相通的密封空间，在被密封的扇形内环板上开有通孔与环形通道相通，未被密封的扇形区则与锥形孔相通。
上述的多个封头扇形区以及对应的本体端面扇形区的数量，其优化数量为6-8个。而上述的塑料材质为聚四氟乙烯(PTFE)，也可选用其它耐腐蚀传热好的其它材料代替。
本发明的工作原理是这样的，当具有一定温度的烟气从上封头顶端的锥形通孔进入换热器封头后，通过未被封住的封头扇形区轴向进入换热器本体层状螺旋空间的一侧，经换热板支撑的扰动，再经下封头未被封住的扇形区从下封头锥形孔排入大气，由于轴向流通烟气，阻力很小，流速快，使得换热板上不会结垢，而空气则是通过上封头的进气口进入环形通道后经封头内环板上的通孔进入被密封的封头扇形区再轴向进入换热器本体的层状螺旋空间的另一侧，经下封头被密封的扇形区，从内环板上的通孔进入环形通道后从下封头排气口排出进入锅炉参加燃烧，由于烟气和空气从螺旋换热板两边形成的环形空间通过，使换热板两板面吸热及放热，将高温烟气介质的温度传递给低温的空气介质，实现两种流体介质间的换热，而螺旋板形式则增大了换热面积，螺旋板夹层间的支撑对流过的流体介质起到扰动作用，增加了换热效率。如改变支撑的大小也可改变换热板层状间距，从而改变换热器本体的换热面积，当需要增大换热面积大幅降低排烟温度时，可将几个换热器本体通过连接法兰串联使用，或是将几个换热器并联使用。
由于上述技术方案中全部部件均采用了耐腐蚀的塑料材质制造，又采用了上下封头设置扇形区以及螺旋换热板的换热器本体结构，使得本换热器换热效率高，降低了排烟温度且能有效的冷凝有害气体，而不受腐蚀，减少了向大气排放有害物质，据测定经本换热器排出的烟气中，二氧化硫含量降低20-30％，氮氧化物含量降低15-20％，锅炉热效率可提高5％以上，效果明显，达到了节省能源，保护环境且延长换热器寿命的目的。
下面结合附图详述本发明：
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明换热器本体端面的扇形区示意图。
图3为本发明封头中的扇形区示意图。
图1和图2以及图3显示出本换热器的结构，包括换热器本体(1)，封头(4)螺旋换热板(2)以及烟气介质进口(7)、出口(19)、空气进口(10)、空气出口(13)，换热器本体(1)的外壳中设置中心柱，在中心柱上连接换热板(2)、换热板一端轴向连接在中心柱上，并绕中心柱以3毫米的间距环绕6圈后与本体外壳内壁连接，构成螺旋板结构，直径为3毫米的环形支撑(8)固定在螺旋板(2)夹层中，换热器本体(1)的上下端面被呈放射状的6根密封条分割成6个对称的扇形区，在扇形区上用环状密封板(12)对称性的交替并间隔密封部分扇形区形成多个环形层状空间(11)，从图2中可详细看出这一结构，换热器本体(1)上下端通过法兰分别连接具有扁圆柱的上下封头(4)的端部，上下封头(4)的端部是由外环板和内环板以及上下环形板围成的具有环形通道(9)的结构，在外环板的圆周面上设有3个对称的空气进口(10)，以及空气出口(13)，在内环板内壁上连接呈放放射状的6根密封隔板，将内环板围成的空间分割成6个扇形区(5)，6个封头扇形区与换热器本体端面扇形区相对应，用扇形密封板(6)间隔密封三个封头扇形区(5)的端部，图3则显示出这一结构。被密封的扇形区内环板上开有通孔(3)与环形通道(9)相通，环形内环板延伸至封头(4)顶部构成上封头烟气进口(7)和下封头的烟气出口(14)，上述的换热器中各个部件均为聚四氟乙稀塑料，本换热器除用于各类锅炉废气余热回收和净化外还可用于造纸行业、化工行业的废气余热回收及净化。
Claims (3)
1.一种换热器，包括换热器本体、换热板及流体介质进出口的轴流式换热器，其特征在于：换热器本体(1)为圆柱形塑料外壳，在外壳中心设一与外壳等高的塑料中心柱，在中心柱上轴向连接塑料换热板(2)，换热板以中心柱为中心以一定的间隔环绕多圈后与本体外壳内壁连接，形成换热板(2)横截面为螺旋结构并具有多层环形空间(11)的换热器本体(1)，换热板螺旋间距用球状或柱状支撑(8)固定，换热器本体(1)上下端面各被放射状的多根塑料密封条分割成多个对称的扇形区，在扇形区内，用环状塑料密封板(12)对称性的交替并间隔密封部分环形层状空间(11)，换热器本体(1)的上下端面通过法兰分别连接具有扁圆柱形状的塑料封头(4)端部，封头(4)是由柱形外环板和内环板及上下环形平板围成具有环形密封通道(9)的封头端部和由柱形内环板围成并延伸构成锥形通孔的封头顶部构成。在外环板上对称开有几个介质进口或出口，在封头端部的内环板内壁上连接呈放射状的多根密封隔板将内环板围成的空间对称分割成多个扇形区并与换热体端面的扇形区相对应，用塑料扇形板(6)间隔密封部分封头扇形区的端部，形成与锥形通孔隔开而与换热器本体(1)相通的密封空间，在被密封的扇形内环板上开有通孔(3)与环形通道(9)相通，未被密封的扇形区则与锥形孔相通。
2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述的封头扇形区以及对应的本体端面扇形区数目其优化值为6-8个。
3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述塑料材质为聚四氟乙烯材料。
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