CN202195501U

CN202195501U - 迷宫模块式空气预热器

Info

Publication number: CN202195501U
Application number: CN2011202722150U
Authority: CN
Inventors: 陈孙艺
Original assignee: Challenge Petrochemical Machinery Corp
Current assignee: Challenge Petrochemical Machinery Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2021-07-29

Abstract

迷宫模块式空气预热器，包括壳体以及设置于壳体内的框架，框架中叠装设置有多个换热模块，换热模块包括基板以及沿基板的四周分别向外延伸的第一换热板翅、第二换热板翅、第三换热板翅和第四换热板翅，第一、三换热板翅分别与基板呈90°的向上折，第二、四换热板翅分别与基板呈90°的向下折；设置有顶部基板和底部基板；其余的换热模块中的第一、三换热板翅分别对应的与相邻上方叠装设置的换热模块中的第二、四换热板翅通过螺栓密封结构固定连接；底部基板和基板均设置有翅片以及流道隔板。与现有技术相比，本实用新型的迷宫模块式空气预热器，能够延长烟气流或者空气流路径，增加换热时间，提高换热效率，同时还能提高抗震强度。

Description

迷宫模块式空气预热器

技术领域

本实用新型涉及石油化工专用装备工程的设备技术，特别是涉及一种迷宫模块式空气预热器。

背景技术

空气预热器用于转化炉、裂解炉、加热炉、钢铁工业的炼钢炉、废气催化焚烧炉、热风炉等，是一种将其产生的高温烟气与燃烧所用的冷空气进行换热的换热设备，可回收烟气余热，降低能耗。将高温烟气冷却，同时也减少了有害气体(如二氧化硫、氮氧化物等)的排放，以达到环保的要求。

现有技术中，空气预热器的结构形式包括管式（扰流子）、热管式、光管式、翅片管式、强化管式、回转式、水热媒式、板式、铸造式等空气预热器，各自分别存在有以下不同的问题：热管式空气预热器容易因渗入不凝气而失效；光管式空气预热器体积庞大；强化管式空气预热器管内阻力大，对鼓风机风压要求较高；翅片管式空气预热器易积灰，难清灰；管式预热器都容易受腐蚀穿孔；回转式空气预热器存在耗电量大、易腐蚀、漏风量大等。因此，上述结构形式的空气预热器已经不能满足节能增效及环境保护的要求。

上述板式空气预热器又包括有波纹板式空气预热器以及平板式空气预热器。

波纹板式空气预热器采是冲压波纹板制造的全焊式预热器，目前使用的均是单程强制换热，热效率较高，占地面积小，可节约钢材，且其泄漏率为3%左右。存在的缺点是：波纹板在压制波纹过程中，使得平板的厚度减薄，导致使用寿命缩短，虽然压制的波纹提高了换热效率，但同时也造成了气流阻力增加，以及积灰严重，影响了设备的运行周期。而且结垢后的钢板换热效率下降，同时发生垢下腐蚀，缩短了使用寿命。另外，单程强制换热无法调节烟气的出口温度，使得排烟温度过高，浪费热能资源。

平板式空气预热器，是一种全焊式的双程式或多程式的板式空气预热器，是采用平行板设计制造的全焊式预热器，可根据烟气的出口和入口温度要求，将换热器分为高温段和低温段，高温段换热效率高达98％以上，低温段除承担换热功能外，更重要的是防止露点腐蚀，根据硫含量的不同，低温段设计使用了冷端空气幕技术，这种空气幕技术是使空气在入口端形成1～1.5mm的滞留空气幕，以降低入口换热板的换热效率，提高换热板的板面温度，有效地防止露点腐蚀。而对于应用于高硫烟气环境中的低温段采用了复合式玻璃管式换热器，提高了设备的抗腐蚀能力，同时也解决了高硫烟气的能量回收过程中的腐蚀问题，扩大了板式空气预热器的适应范围。

而且，板式空气预热器结构的传热元件便于采用抗露点的ND钢、Corten钢、高温钢，容易在其表面进行防腐处理(如涂覆防腐涂料、渗铝以及搪玻璃)，使其具有良好的抗腐蚀性能、耐高低温性能。

通常使用质量好的板式空气预热器一般不会出现泄漏，其密封结构可将漏风系数降低到低于1％；且其操作周期长，即使出现漏点，也容易找到并予以迅速解决。板式空气预热器特殊的波纹设计及传热表面光滑，使其板式预热装置不易积灰，即便积灰也很方便清洗，可以进行在线清洗，维修性能及可靠性高。然而，这种板式空气预热器由于耗用钢材较多，结构不紧凑，焊缝多且易渗漏，因此，现在已很少采用。

铸造板式空气预热器，是一种具有耐烟气低温腐蚀的高效空气预热器，其结构包括有预热器壳体、弹性密封结构和铸造翅片板换热元件，铸造翅片板由基板和翅片组成，铸造翅片板两两之间通过螺栓紧固连接，其中换热元件的材质为铸造；基板可采用平面型或波浪型；翅片是非连续的，其单个翅片的形状的外轮廓可以为矩形、舌形、扇形、圆形、或者针形等；横截面可以为完全纺锤流线型、部分纺锤流线型或者扁弓型等。现有技术中的铸造式空气预热器存在抗震强度低和换热效率仍然较低的问题。

因此，在铸造式空气预热器结构的基础上，结合其存在的抗震强度低和换热效率仍然较低的问题进行改进，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种换热效率高，且抗震强度高的迷宫模块式空气预热器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种迷宫模块式空气预热器，包括有壳体以及设置于所述壳体内的框架，其中，

所述框架中叠装设置有多个换热模块，所述换热模块包括有基板以及沿所述基板的四周分别向外延伸的第一换热板翅、第二换热板翅、第三换热板翅和第四换热板翅，所述第一换热板翅和所述第三换热板翅分别与所述基板呈90°向上折，所述第二换热板翅和所述第四换热板翅分别与所述基板呈90°向下折；

位于所述框架顶部固定设置有顶部基板，所述顶部基板分别与相邻的换热模块中的第一换热板翅的翅端缘和第三换热板翅的翅端缘固定连接；

其余的换热模块中的第一换热板翅和第三换热板翅均分别与对应的相邻上方叠装设置的换热模块中的第二换热板翅和第四换热板翅通过螺栓密封结构固定连接；

位于所述框架底部固定设置有底部基板，所述底部基板分别与相邻的换热模块中的第二换热板翅的翅端缘和第四换热板翅的翅端缘固定连接；

所述底部基板和所述基板均分别设置有翅片以及流道隔板。

其中，所述流道隔板设置为分流式流道隔板。

其中，

所述分流式流道隔板包括有设置于所述基板的第一分流隔板、第二分流隔板和第三分流隔板；

所述第一分流隔板与所述第二分流隔板平行相对设置，所述第一分流隔板的一侧端与所述第一换热板翅连接，所述第二分流隔板的一侧端与所述第三换热板翅连接，相对的所述第一分流隔板的另一侧端与所述第二分流隔板的另一侧端之间形成流道口；

所述第三分流隔板与所述第一分流隔板和所述第二分流隔板平行相错设置，所述第三分流隔板的一侧端与所述第一换热板翅之间形成分流道口，所述第三分流隔板的另一侧端与所述第三换热板翅之间形成分流道口。

其中，所述第三分流隔板设置于所述第一分流隔板的另一侧端与所述第二分流隔板的另一侧端之间相对的正中位置。

其中，所述流道隔板设置为折流式流道隔板。

其中，

所述折流式流道隔板包括有平行相错设置于所述基板的第一折流隔板和第二折流隔板；

所述第一折流隔板的一侧端与所述第一换热板翅连接，所述第一折流隔板的另一侧端与所述第三换热板翅之间形成流道口；

所述第二折流隔板的一侧端与所述第三换热板翅连接，所述第二折流隔板的另一侧端与所述第一换热板翅之间形成流道口。

其中，所述壳体布设有保温层。

其中，所述翅片为钉头状的翅片、片状的翅片、圆柱状的翅片和四棱柱状的一种或者几种组合的翅片。

其中，所述底部基板的下方以及所述底部基板的四个角与所述框架之间均分别设置有弹性胶垫。

其中，所述顶部基板的四个角与所述框架之间均分别设置有高强度吊紧弹簧。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的迷宫模块式空气预热器，包括有壳体以及设置于壳体内的框架，其中，框架中叠装设置有多个换热模块，换热模块包括有基板以及沿基板的四周分别向外延伸的第一换热板翅、第二换热板翅、第三换热板翅和第四换热板翅，第一换热板翅和第三换热板翅分别与基板呈90°向上折，第二换热板翅和第四换热板翅分别与基板呈90°向下折；位于框架顶部固定设置有顶部基板，顶部基板分别与相邻的换热模块中的第一换热板翅的翅端缘和第三换热板翅的翅端缘固定连接；其余的换热模块中的第一换热板翅和第三换热板翅均分别与对应的相邻上方叠装设置的换热模块中的第二换热板翅和第四换热板翅通过螺栓密封结构固定连接；位于框架底部固定设置有底部基板，底部基板分别与相邻的换热模块中的第二换热板翅的翅端缘和第四换热板翅的翅端缘固定连接；底部基板和基板均分别设置有翅片以及流道隔板。

与现有技术相比，本实用新型的迷宫模块式空气预热器，解决了较大平面的薄壁铸造双侧板翅式空气预热器的抗震强度低及换热效率低的问题。将多个换热模块叠装设置在一起构成互相垂直的两条S形换热流程，烟气流程由上向下沿S形路程流动，空气流程则由下向上沿S形路程流动，空气流多次与烟气流垂直相交，使烟气流与空气流形成逆向流动，从而使得本实用新型的迷宫模块式空气预热器具有较好的传热效率；设置流道隔板的作用，是使得每个换热模块内的流程通道的截面形状通过流道隔板由单一的矩形形成宽窄变化的矩形，构成一个类似迷宫式的结构，从而使得流程通道能够延长气流路径，增加换热时间，使流道空间改善流态，强化空气与高温烟气的传热，从而显著提高了换热效率，能够充分降低烟气温度，节省燃料的消耗；在框架的顶部以及底部增设顶部基板以及底部基板，有利于提高整体迷宫模块式空气预热器的抗震强度。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的迷宫模块式空气预热器的部分结构示意图。

图2是本实用新型的迷宫模块式空气预热器的实施例1的换热模块的结构示意图。

图3是本实用新型的迷宫模块式空气预热器的实施例2的换热模块的结构示意图。

在图1、图2和图3中包括有：

1——框架、

2——顶部基板、

3、301、302、303——换热模块、

31——第一换热板翅、32——第二换热板翅、33——第三换热板翅、

34——第四换热板翅、35——基板、

4——底部基板、

5——翅片、

6——第一分流隔板、

7——第二分流隔板、

8——第三分流隔板、

9——第一折流隔板、

10——第二折流隔板、

A——空气流程、B——烟气流程。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

本实用新型的迷宫模块式空气预热器的具体实施方式之一，如图1和图2所示，包括有壳体以及设在于壳体内的框架1，其中，框架1中叠装设置有多个换热模块3，换热模块3包括有基板35以及沿基板35的四周分别向外延伸的第一换热板翅31、第二换热板翅32、第三换热板翅33和第四换热板翅34，第一换热板翅31和第三换热板翅33分别与基板35呈90°的向上折起，第二换热板翅32和第四换热板翅34分别与基板35呈90°的向下折起；位于框架1顶部固定设置有顶部基板2，顶部基板2分别与相邻的换热模块3中的第一换热板翅31的翅端缘和第三换热板翅33的翅端缘固定连接；其余的换热模块3中的第一换热板翅31和第三换热板翅33分别对应的与相邻上方叠装设置的换热模块3中的第二换热板翅32和第四换热板翅34通过螺栓密封结构固定连接；位于框架1底部固定设置有底部基板4，底部基板分别与相邻的换热模块3中的第二换热板翅32的翅端缘和第四换热板翅34的翅端缘固定连接；底部基板4和基板35均设置有翅片5以及流道隔板。与现有技术相比，本实用新型的迷宫模块式空气预热器，解决了较大平面的薄壁铸造双侧板翅式空气预热器的抗震强度低及换热效率低的问题。将多个换热模块3叠装设置在一起构成互相垂直的两条S形换热流程，烟气流程B由上向下沿S形路程流动，空气流程A则由下向上沿S形路程流动，空气流多次与烟气流垂直相交，使烟气流程B与空气流程A形成逆向流动，从而使得具有较好的传热效率；设置流道隔板的作用，是使得每个换热模块3内的流程通道的截面形状通过流道隔板由单一的矩形形成宽窄变化的矩形，构成一个类似迷宫式的结构，从而使得流程通道能够延长气流路径，增加换热时间，使流道空间改善流态，强化空气与高温烟气的传热，从而显著提高了换热效率，能够充分降低烟气温度，节省燃料的消耗；在框架1的顶部以及底部增设顶部基板2以及底部基板4，有利于提高整体迷宫模块式空气预热器的抗震强度。

另，外壳可以采用具有保温功能的材料制成，或者在外壳的外部增设保温层。

具体的，流道隔板为分流式流道隔板。分流式流道隔板所起的作用是将烟气流或者空气流分流成两种或者两种以上的路径，从而延长空气流或者烟气流的路径。

具体的，分流式流道隔板包括有设置于基板35的第一分流隔板6、第二分流隔板7和第三分流隔板8，第一分流隔板6与第二分流隔板7平行相对设置，第一分流隔板6的一侧端与第一换热板翅31连接，第二分流隔板7的一侧端与第三换热板翅33连接，相对的第一分流隔板6的另一侧端与第二分流隔板7的另一侧端之间形成流道口；第三分流隔板8与第一分流隔板6和第二分流隔板7平行相错设置，第三分流隔板8的一侧端与第一换热板翅31之间形成分流道口，第三分流隔板8的另一侧端与第三换热板翅33之间形成分流道口。优选的，第三分流隔板8可设置于第一分流隔板6与第二分流隔板7的后方。分流式流道隔板的第一分流隔板6、第二分流隔板7和第三分流隔板8均与基板35垂直设置。第一分流隔板6与第二分流隔板7之间形成的距离较窄，较窄的流程通道有利于烟气流或者空气流穿过后的分流。

具体的，壳体布设有保温层。壳体可以采用具有保温功能的材料制成，或者在壳体的外部增设保温层。

另外，底部基板4和框架1底部的换热模块3均由钢板制成，其余的换热模块3均由铸铁制成。底部基板4以及框架1底部的换热模块3采用强度足够的钢板制成，进一步提高其抗震防裂性能。

具体的，翅片5为钉头状的翅片5、片状的翅片5、圆柱状的翅片5和四棱柱状的翅片5中的一种或者几种。底部基板4设置的翅片5优选钉头状的翅片5，设置的钉头状的翅片5大小高低规格一致，纵横整齐有序地排列，采用钉头状的翅片5能显著增加换热模块3的换热面积，扰乱稳定的层状气流，从而提高换热效果。翅片5可设置于基板35的上表面或者是下表面还可以是上表面和下表面均设置。

具体的，底部基板4的下方以及底部基板4的四个角与框架1之间均设置有弹性胶垫。弹性胶垫的设置便于迷宫模块式空气预热器在运输和装卸的过程中起到缓冲防震的作用。

具体的，顶部基板2的四个角与框架1之间均设置有高强度吊紧弹簧。高强度吊紧弹簧的设置便于迷宫模块式空气预热器在运输和装卸的过程中起到缓冲防震的作用。

本实用新型可用于炼油厂新建或改造的各类装置的烟气预热回收系统中，其新的结构原理及制造技术能全面克服传统设备的泄漏缺点，有效延长单体设备的使用周期,减少检修与维护费用，将为各类装置加热炉部分节能降耗起到很好的效果，必将也产生显著的经济效益。

本实用新型的迷宫模块式空气预热器的具体制造工艺步骤如下：

首先，下料压制单块底部基板4，并在底部基板4上焊接钉头。

第二，制造底部第一件换热模块3，按照设计压力和温度的高低确定钢板厚度，下料压制单块基板35，并将基板35的第一换热板翅31和第三换热板翅33向上呈90°翻边，第二换热板翅32和第四换热板翅34向下呈90°翻边，同时在基板35的第一换热板翅31和第三换热板翅33的翻边上钻孔、攻螺纹，检查和修正各配合尺寸。

第三，焊接第一件换热模块3中的钉头，焊接翅片5时需注意控制焊接电压、电流等参数在工艺评定的范围内，不要使熔深太大以免烧伤钢板。

第四，铸造除底部第一件换热模块3外的其它换热模块3，同样在需叠装安装的换热板翅上钻孔、攻螺纹。

第五，在基板35或底部基板4的钉头之间安装流道隔板。

第六，组焊主体的框架1，安装底部基板4，并在底部基板4下方及四个角与框架1之间安装弹性胶垫。

第七，把各个换热模块3逐步叠装进框架1的底部基板4上，从下到上叠在一起，并与框架1连成一体，最后安装顶部基板2。

第八，在顶部基板2的上部安装流程进出口等附件，组装完成后在专门设置的工装上进行设备本体和密封面的气密试验、气流压降检测。

第九，把壳体通过螺栓紧固到框架1上构成封闭外壳，即制成一台迷宫模块式空气预热器。

实施例2

本实用新型的迷宫模块式空气预热器的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，第三分流隔板8设置于第一分流隔板6的另一侧端与第二分流隔板7的另一侧端之间相对的正中位置。使得分流均匀。

实施例3

本实用新型的迷宫模块式空气预热器的具体实施方式之三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述，本实施例与实施例1的区别在于，流道隔板为折流式流道隔板。折流式流道隔板所起的作用是将烟气流或者空气流的走向改变路径，从而延长空气流或者烟气流的路径。

具体的，折流式流道隔板包括有平行相错设置于基板35的第一折流隔板9和第二折流隔板10，第一折流隔板9的一侧端与第一换热板翅31连接，第一折流隔板的另一侧端与第三换热板翅之间形成流道口；第二折流隔板10的一侧端与第三换热板翅33连接，第二折流隔板的另一侧端与所述第一换热板翅之间形成流道口。这种交错设置的折流式流道隔板，便于烟气流或者空气流的路径的改变。优选的，第二折流隔板10设置于第一折流隔板9的后方。

实施例4

本实用新型的迷宫模块式空气预热器的具体实施方式之四，如图3所示，本实施例的主要技术方案与实施例2相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例2中的解释，在此不再进行赘述，而且在图3中与图1和图2相同的部件采用相同的标号。本实施例与实施例2的区别在于，流道隔板为折流式流道隔板。折流式流道隔板所起的作用是将烟气流或者空气流的走向改变路径，从而延长空气流或者烟气流的路径。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1. 一种迷宫模块式空气预热器，包括有壳体以及设置于所述壳体内的框架，其特征在于：

所述底部基板和所述基板均分别设置有翅片以及流道隔板。

2. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述流道隔板设置为分流式流道隔板。

3. 根据权利要求2所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：

4. 根据权利要求3所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述第三分流隔板设置于所述第一分流隔板的另一侧端与所述第二分流隔板的另一侧端之间相对的正中位置。

5. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述流道隔板设置为折流式流道隔板。

6. 根据权利要求5所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：

7. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述壳体布设有保温层。

8. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述翅片为钉头状的翅片、片状的翅片、圆柱状的翅片和四棱柱状的一种或者几种组合的翅片。

9. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述底部基板的下方以及所述底部基板的四个角与所述框架之间均分别设置有弹性胶垫。

10. 根据权利要求1所述的迷宫模块式空气预热器，其特征在于：所述顶部基板的四个角与所述框架之间均分别设置有高强度吊紧弹簧。