CN110220400B - 一种全焊接板式气气换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全焊接板式换热器技术领域，尤其涉及一种用于烟气和空气换热的全焊接板式气气换热器，包括空气进口管箱、空气出口管箱、烟气进口管箱、烟气出口管箱、板束、伸缩部件，本发明有效解决了烟气换热器流道堵塞、积灰、热膨胀失效等问题。

Description

一种全焊接板式气气换热器

技术领域

本发明涉及全焊接板式换热器应用领域，尤其涉及一种用于烟气换热的全焊接板式气气换热器应用领域。

背景技术

排烟损失是工业锅炉使用中很重要的一项热损失，降低排烟温度，不仅可以有效节约能源、提高经济性，而且可以带来显著的环保效益、社会效益，而回收烟气余热的重要设备就是烟气换热器。

随着环保政策的实施，降低排烟温度和余热回收利用不再是唯一需求。目前，对各个行业的烟气对消白要求逐步显现，其中湿法脱硫的烟气(包括排烟温度在45℃～75℃之间的湿烟气)要求消白后排放，以减少对空气的污染，而现有的消白技术路线主要有：湿烟气冷凝消白工艺、湿烟气加热消白工艺、MGGH(烟气降温-脱硫-烟气升温)消白技术工艺，这些工艺系统里，烟气换热器都是非常关键的换热设备。

由于烟气的成分的复杂性，大多含有大量的粉尘、NOx、SO2、SO3，烟气换热器普遍存在的低温腐蚀、积灰、堵塞、传热效率低，阻力降高等问题。

而对于现有应用于气气换热器的全焊接板式换热器，由于传热元件的壁厚与外部加强件的壁厚差异很大，相应的热容差异很大，在升温、降温过程中出现由于热响应问题而产生的热膨胀差问题成为影响设备安全可靠性的一个关键问题。

发明内容

针对气气换热器，尤其是针对烟气换热器，在解决烟气积灰、堵塞的前提下，为了解决传热元件与结构件之间的热膨胀差问题，提供了一种用于烟气换热的全焊接板式气气换热器。

针对烟气积灰、堵塞问题，本发明采用直通道结构来解决，以烟气/空气换热器为例，通常情况下空气含尘量小、体积流量较小、允许阻力降较高，而烟气含尘量大、体积流量大、允许阻力降较小，因此在结构设计时，空气沿行程较长的通道流动，烟气沿行程较短的通道流动，在控制烟气通道积灰方面，一方面通过消除烟气绕流或流动驻点来减少积灰，同时通过设置扰流波纹，一方面可以加强传热，另外一方面可以起到扰流和清洁作用，一举多得。

针对热膨胀问题，基于全焊接板式换热器的结构特殊性，无法按照管壳式换热器设置外部矩形膨胀节和内部矩形膨胀节(管壳式换热器管束有一定的轴向刚度，同时在折流板的加强作用下，可以独立于外部壳体，所以可以采用外部矩形膨胀节和内部矩形膨胀节来吸收热膨胀，而焊接板式换热器的波纹板片刚性差、几乎没有承压能力，不能脱离压紧板而单独存在，且压紧板外再无壳体，所以不能直接采用管壳式换热器的热膨胀结构)，本发明采用固定端和滑动端方式解决热膨胀，不仅解决了波纹板片承压和支撑问题，还解决了热膨胀问题。

综上，本发明的创造性与新颖性如下：

(1)本发明创造性地直通道结构气气换热器结构，即，沿着烟气流动方向(介质B流动方向)，烟气依次通过换热器烟气进口大小头、传热元件叠落后形成的烟气流道、换热器烟气出口大小头时，烟气的流向基本保持不变，同时在烟气流道内，两两相对的波纹板片的凸起波纹与凸起波纹之间留有间隙，即沿烟气流动的方向没有波纹触点及触点产生的流场驻点，消除了由于流场驻点产生的积灰问题。

(2)本发明创造性地提出：构成板束的板叠与压紧板一端连接后形成固定端，另外一端通过伸缩部件连接后形成滑动端，伸缩部件可以吸收传热元件与压紧板之间的膨胀差，由于介质B的操作压力高于介质A的操作压力，压紧板对伸缩部件起到支撑与加强作用，提高伸缩部件的承压能力。

(3)采用本发明提出的结构方案，通过调整波纹板片长度、宽度、板束数量等多种手段，在保证烟气通道(介质B通道)为直通道的前提下，可以实现不同操作参数条件下的介质组合，很大程度上提高了设备适用范围。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种全焊接板式气气换热器，包括介质A入口管箱、介质A出口管箱、介质B入口管箱、介质B出口管箱、板束以及伸缩部件，其中，

所述板束包括板叠和压紧板，所述板叠由波纹板片组成，每两张所述波纹板片对扣形成一个板对，多个所述板对叠落形成横截面为矩形的板叠，位于波纹板片的两侧为介质A流道与介质B流道；

所述介质A入口管箱、介质A出口管箱分别与介质A流道的进出口连通，介质B入口管箱、介质B出口管箱分别与介质B流道的进出口连通；

所述压紧板沿波纹板片轴线方向的两端，一端与板叠固定连接，形成固定端，与固定端相对应的另外一端通过伸缩部件与板叠连接，形成滑动端，当板叠和压紧板存在膨胀差时，滑动端沿波纹板片轴线方向向外侧滑动。

根据上述技术方案，优选地，所述伸缩部件为矩形膨胀节，压紧板一端通过矩形膨胀节与板叠连接，当板叠和压紧板存在膨胀差时，所述滑动端沿波纹板片的轴线方向滑动；所述矩形膨胀节为反向波形结构，即矩形膨胀节的波纹相对于矩形膨胀节的连接直边为内凹状。

根据上述技术方案，优选地，所述波纹板片包括等间距的凸起支撑波纹、下凹的承压波纹、凸起的传热波纹，所述板对叠落形成的介质A流道与介质B流道内，凸起支撑波纹高度之和等于介质B流道高度，下凹的承压波纹深度之和等于介质A流道高度，凸起的传热波纹高度之和小于介质B流道高度，介质B沿流动方向的通道为直通道。

根据上述技术方案，优选地，沿介质B流动方向，设有多个平行的板叠，上、下相邻的板叠的一端通过介质B管箱连通，形成介质B的翻转集箱。

根据上述技术方案，优选地，所述板束还包括与压紧板外端连接的介质A入口侧板、介质A出口侧板、介质B入口侧板以及介质B出口侧板，其中，

所述介质A入口侧板与压紧板形成介质A入口的矩形接口，介质A入口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质A出口侧板与压紧板形成介质A出口的矩形接口，介质A出口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质B入口侧板与压紧板形成介质B入口的矩形接口，介质B入口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质B出口侧板与压紧板形成介质B出口的矩形接口，介质B出口管箱通过该矩形接口与板叠连接。

根据上述技术方案，优选地，所述矩形膨胀节内口设有加强板。

本发明的有益效果是：

(1)由波纹板片组成板叠，在波纹板片的两侧为介质A流道与介质B流道，换热效率高；利用内置的滑动端(在伸缩部件结构基础上)，从而有效解决全焊接板式换热器热膨胀问题；

(2)解决现有技术中气气换热器，尤其是烟气/空气换热器普遍存在的积灰、堵塞和阻力降大的问题；

(3)利用波纹板片长度、宽度、板束数量等多种组合方式，满足不同应用需求。

附图说明

图1是本发明的实施例的实施方案。

图2是本发明的实施例的纵向剖视图。

图3、图4是本发明的另外两种实施例的实施方案。

图5是构成本发明的波纹板片的结构示意图。

图6是构成本发明的板束的直通道结构示意图。

图中：1、介质A入口管箱；2、压紧板；3、波纹板片；301、传热波纹；302、承压波纹；303、支撑波纹；4、介质B出口管箱；5、矩形膨胀节；6、介质B出口侧板；7、介质A出口侧板；8、介质A出口管箱；9、介质B入口管箱；10、介质B入口侧板；11、介质A入口侧板；12、翻转联箱；13、矩形膨胀节加强板；

H1.介质B流道高度，H2.介质B流道一侧波纹凸起高度，H3.介质B流道另一侧波纹凸起高度，H4.凸起波纹间隙。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括介质A入口管箱1，压紧板2，波纹板片3,介质B出口管箱4，矩形膨胀节5，介质B出口侧板6，介质A出口侧板7，介质A出口管箱8，介质B入口管箱9，介质B入口侧板10，介质A入口侧板11，其中，每两张波纹板片3对扣后一个板对，多个板对叠落后形成横截面为矩形的板叠并在波纹板片3的两侧分别形成介质A流道与介质B流道，板叠在沿介质A流动方向为波纹板片3长度方向，沿介质B流动方向为波纹板片3宽度方向，板叠的最外侧是压紧板2，压紧板2对板叠起到压紧和加强作用，压紧板2沿长度方向和/宽度方向，一端和板叠直接连接，另外一端通过伸缩部件与板叠相连，相应地，直接连接的一端作为板叠的固定端，连接伸缩部件的一端作为板叠的滑动端。

根据上述实施例，优选地，伸缩部件优选为反向的矩形膨胀节5(相对于焊接直边，波纹向介质A侧内凹)，压紧板2一端和板叠直接连接，另一端通过矩形膨胀节5与板叠相连，相应地，直接连接的一端作为板叠的固定端(图示的左端)，连接矩形膨胀节5的一端作为板叠的滑动端。

结合图2，板叠和矩形膨胀节5均贴着压紧板2，而在另外一个方向，矩形膨胀节5的外侧设有介质A出口侧板7，压紧板2和介质A出口侧板7对矩形膨胀节5起到支撑与加强作用，而压紧板2紧贴板叠还保证了板叠的整体刚性，当板叠和压紧板2之间出现膨胀差时，板叠可沿轴向滑动而消除热膨胀问题；如图1所示，介质A入口侧板11与压紧板2形成介质A入口的矩形接口，介质A入口管箱1通过该矩形接口与板叠连接；介质A出口侧板7与压紧板2形成介质A出口的矩形接口，介质A出口管箱8通过该矩形接口与板叠连接；介质B入口侧板10与压紧板2形成介质B入口的矩形接口，介质B入口管箱9通过该矩形接口与板叠连接；介质B出口侧板6与压紧板2形成介质B出口的矩形接口，介质B出口管箱4通过该矩形接口与板叠连接。一般情况下，介质A操作压力大于介质B操作压力，由于矩形膨胀节5外部与压紧板2、介质A出口侧板7相邻，压紧板2和介质A出口侧板7对矩形膨胀节5起到加强作用，保证矩形膨胀节5的承压能力。

优选地，介质A入口侧板11可以与介质A入口管箱1做成一体，介质A出口侧板7可以与介质A出口管箱8做成一体，介质B入口侧板10可以与介质B入口管箱9做成一体，介质B出口侧板6可以与介质B出口管箱4做成一体，能够有效增强密封效果和结构的刚性。

如图3所示，结合图1说明，沿介质B流动方向，设有两个平行的板叠，两个板叠的尾部用翻转联箱12相连，通过调整波纹板片3宽度、长度和板叠数量，在保证介质B直通道结构的前提下，满足不同流量、不同操作参数的操作需求，提高换热器的应用范围。

如图4所示，结合图1，当介质A操作压力小于介质B操作压力时，在矩形膨胀节5的内口设置矩形膨胀节5加强板13，用于保证矩形膨胀节5的承压能力。

如图5、图6所示，为解决介质B流道内积灰和堵塞问题，同时兼顾传热效率问题，波纹板片3包括等间距的凸起的支撑波纹303、下凹的承压波纹302、凸起的传热波纹301，每两张波纹板片3对扣形成一个板对，多个板对叠落后在波纹板片3的两侧分别形成烟气流道与空气流道，下凹的承压波纹302在空气流道内形成触点，触点起到支撑与承压作用，而凸起的支撑波纹303高度之和等于烟气流道高度，即形成烟气侧的支撑与承压作用点，而凸起的传热波纹301向烟气流道内突出，凸起的传热波纹301的高度之和小于烟气流道的高度，即介质B流道一侧波纹凸起高度H2与介质B流道另一侧波纹凸起高度H3之和小于介质B流道高度H1，凸起波纹间隙H4大于零，这样不仅在气气换热器的烟气进出口大小头，而且在烟气流道内，除了支撑波纹303相互接触外，没有其它接触点，进而保证了烟气的流向基本不变和流场均匀性，这对于消除积灰、堵塞、磨损等问题有着较为理想的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种全焊接板式气气换热器，其特征在于，包括介质A入口管箱、介质A出口管箱、介质B入口管箱、介质B出口管箱、板束以及伸缩部件，其中，

所述板束包括板叠和压紧板，所述板叠由波纹板片组成，每两张所述波纹板片对扣形成一个板对，多个板对叠落形成横截面为矩形的板叠，位于波纹板片的两侧为介质A流道与介质B流道；

所述介质A入口管箱、介质A出口管箱分别与介质A流道的进出口连通，介质B入口管箱、介质B出口管箱分别与介质B流道的进出口连通；

所述压紧板沿波纹板片轴线方向的两端，一端与板叠固定连接，形成固定端，与固定端相对应的另外一端通过伸缩部件与板叠连接，形成滑动端，当板叠和压紧板存在膨胀差时，滑动端沿波纹板片轴线方向向外侧滑动；

沿介质B流动方向，设有多个平行的板叠，上、下相邻的板叠的一端通过介质B管箱连通，形成介质B的翻转集箱。

2.根据权利要求1所述的一种全焊接板式气气换热器，其特征在于，所述伸缩部件为矩形膨胀节，压紧板一端通过矩形膨胀节与板叠连接，当板叠和压紧板存在膨胀差时，所述滑动端沿波纹板片的轴线方向滑动；所述矩形膨胀节为反向波形结构，即矩形膨胀节的波纹相对于矩形膨胀节的连接直边为内凹状。

3.根据权利要求1或2所述的一种全焊接板式气气换热器，其特征在于，所述波纹板片包括等间距的凸起支撑波纹、下凹的承压波纹、凸起的传热波纹，所述板对叠落形成的介质A流道与介质B流道内，凸起支撑波纹高度之和等于介质B流道高度，下凹的承压波纹深度之和等于介质A流道高度，凸起的传热波纹高度之和小于介质B流道高度，介质B沿流动方向的通道为直通道。

4.根据权利要求1或2所述的一种全焊接板式气气换热器，其特征在于，所述板束还包括与压紧板外端连接的介质A入口侧板、介质A出口侧板、介质B入口侧板以及介质B出口侧板，其中，

所述介质A入口侧板与压紧板形成介质A入口的矩形接口，介质A入口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质A出口侧板与压紧板形成介质A出口的矩形接口，介质A出口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质B入口侧板与压紧板形成介质B入口的矩形接口，介质B入口管箱通过该矩形接口与板叠连接；

所述介质B出口侧板与压紧板形成介质B出口的矩形接口，介质B出口管箱通过该矩形接口与板叠连接。

5.根据权利要求2所述的一种全焊接板式气气换热器，其特征在于，所述矩形膨胀节内口设有加强板。