CN202267394U - 用于烟气余热回收的一次表面换热器 - Google Patents

用于烟气余热回收的一次表面换热器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于烟气余热回收的一次表面换热器，其包括壳体、芯体、烟气进出口管路和介质进出口管路，芯体外侧套设壳体，烟气进出口管路设于壳体的上下两端，介质进出口管路设于壳体的左右两侧，芯体由若干波纹板片依次叠放而成，波纹板片包括中间的波纹区以及位于左右两侧的平面区。相邻两波纹板片之间的左右端设有平面边框边条，且平面边框边条按层间隔设置；或者相邻两波纹板片之间的上下端设有波纹边框边条，相邻两波纹板片之间的左右端设有平面边框边条，且波纹边框边条和平面边框边条按层间隔交错设置。本实用新型结构紧凑，换热面积增大，重量轻，不易结垢，耐温、耐压能力增强，换热效率高且可靠性增强。

Description

用于烟气余热回收的一次表面换热器
技术领域
本实用新型属于热交换设备领域，涉及一种利用烟气余热进行热交换的换热装置。
背景技术
目前用于烟气余热回收的换热器大致有：热管式、光管式、板片式、翅片管式。其中热管式、光管式换热器紧凑度低，产品体积庞大，不适应现代工业的发展趋势，并且这两种换热器多为碳钢制作，不耐腐蚀，换热器寿命较低。一般板片式烟气回收器采用不锈钢板压制成波纹形以提高换热系数，但波纹受板材延伸率的限制不可能做的太大，所以板间流道缝隙较小，烟气压损较大，带尘烟气很容易堵塞流道，并且板片换热器对于两侧体积流量相近时，换热效果较好，但是若两侧体积流量差别较大时，如用烟气余热来加热水时，烟气流速与水的流速相差3-10倍，换热效果明显下降。翅片管式换热器目前大多采用焊接缠绕翅片或胀管翅片，但翅片根部热阻较大，传热效果欠佳，并且紧凑度低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于烟气余热回收的一次表面换热器，其结构紧凑、传热性能好、烟气压损小，不容易结垢、满足介质间任何体积流量差、以及耐温、耐压能力好。
为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：
一种换热器，其包括壳体、芯体、烟气进出口管路和介质进出口管路，芯体外侧套设壳体，烟气进出口管路设于壳体的上下两端，介质进出口管路设于壳体的左右两侧，芯体由若干波纹板片依次叠放而成，波纹板片包括中间的波纹区以及位于左右两侧的平面区。
进一步，所述波纹板片的波谷相对波谷叠放，波峰接触波峰叠放形成当量直径相同的管状通道，相邻两波纹板片之间所形成空间的左右端设有平面边框边条，且平面边框边条按层间隔设置，其中相邻两波纹板片为一层。
所述波纹板片的波谷平行波谷叠放，波峰平行波峰叠放形成板间距相同的波形通道，相邻两波纹板片之间所形成空间的上下端设有波纹边框边条，相邻两波纹板片之间所形成空间的左右端设有平面边框边条，且波纹边框边条和平面边框边条按层间隔交错设置，其中相邻两波纹板片为一层。
所述波纹板片厚度为0.5-2mm。
所述波纹边框边条与波纹板片具有相同的波纹。
所述波纹边框边条的厚度为1-5mm，宽度为5-8mm。
所述平面边框边条为直边条。
所述平面边框边条宽度为5-8mm。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：1)烟气和工质在换热器芯体内所有换热表面都是一次表面，换热效率大幅提高，结构紧凑。2)汇集了管式和板式换热器的优点，烟气流通过管状通道，压损低，不易积灰，而且清灰方便，介质流波形通道可以调整板间隙，很好地解决了板式换热器对于两种介质体积流量相差较大，传热效率低的问题。3)波纹板片四周不用冲压成平面区，不受材料延伸率限制，因而材料使用范围较广。4)波纹板片没有拉伸缺陷，并且采用全焊接密封，换热器耐高温、耐高压能力大幅提高，提高了换热器的使用寿命。5)本实用新型一次表面换热器可以用作省煤器、蒸发器、冷凝器和空冷器等。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构及组装示意图。
图2为本实用新型换热器芯体的结构示意图。
图3为本实用新型波纹板片的结构示意图。
图4为本实用新型管状通道结构示意图。
图5为本实用新型板间波形通道结构示意图。
图6为本实用新型波纹边框边条的结构示意图。
图7为本实用新型平面边框边条的结构示意图。
图8为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-如图8所示，本实用新型包括：换热器芯体1、换热器壳体2、烟气进出口管路3、介质进出口管路4。换热器芯体1位于换热器内部中心，其是由多块波纹板片5依次叠放而成，波纹板片5包括中间横向波纹区51和左右两侧的平面区52；换热器芯体1的外侧套设换热器壳体2；烟气进出口管路3位于换热器的上、下端，与换热器壳体2焊接固定；介质进出口管路4位于换热器两侧，同样与换热器壳体2焊接固定。
换热器芯体1的波纹板片5厚度根据具体工况可在0.5-2mm之间选择，并可根据需要依照多种方式进行叠放。一种方式是：波纹板片5的波谷相对波谷叠放，波峰接触波峰叠放形成当量直径相同的管状通道6，通过间隔焊接波纹板左右平面边框边条9而形成介质进出口，管状通道6作为烟气进出口。如芯体由10片波纹板片叠放而成，其中从下而上的第一片和第二片波纹板片之间所形成空间的左右端设置有波纹板左右平面边框边条9，第三片和第四片波纹板片之间所形成空间的左右端也设置有波纹板左右平面边框边条9，如此间隔重复设置。另一种方式是：波纹板片5的波谷平行波谷，波峰平行波峰叠放形成板间距相同的波形通道7，波纹板片5留有焊接及密封的边框条，通过间隔焊接波纹板上下波纹边框边条8而形成烟气进出口，通过间隔焊接波纹板左右平面边框边条9而形成介质进出口，且波纹板上下波纹边框边条8与波纹板左右平面边框边条9不处于同一层内。如芯体由10片波纹板片5叠放而成，其中从下而上的第一片和第二片波纹板片之间所形成空间的上下端(与换热器的上下端相对应)设置有波纹板上下波纹边框边条8，第二片和第三片波纹板片之间所形成空间的左右端则设置有波纹板左右平面边框边条9，第三片和第四片波纹板片之间所形成空间的上下端又设置有波纹板上下波纹边框边条8，第四片和第五片波纹板片之间所形成空间的左右端再设置有波纹板左右平面边框边条9，如此间隔重复设置。
波纹边框边条8是由厚度为1mm-5mm的板片经与波纹板片5同样的工艺加工后切割成宽度为5-8mm的窄条，焊接于两层板片之间，主要用于烟气进出口边框的密封，板片较长的情况下还可间隔一定距离在板间通道内添加波纹边框边条8，以增加介质流波形通道7的刚度。平面边框边条9是宽度为5-8mm的直边条，主要用于介质进出口边框焊接密封作用。
芯体是换热器的重要部件，本实用新型芯体采用一次表面结构形式，即本实用新型芯体内部的换热表面都是由单一厚度的材料组成，材料表面双侧分别流过冷流体和热流体。芯体由多个波纹板片叠放而成，形成烟气流管状通道和介质流波形通道。烟气由上端烟气进口垂直进入芯体管状入口，烟气流管状通道呈椭圆形或正弦波形，经过直通道或S形通道与介质交换热量，再由下端烟气出口垂直流出，烟气流管状通道的当量直径在5mm-30mm，管状通道有利于烟气的顺畅流动，这样降低了烟气流阻，防止了烟尘积聚堵塞流道，两块波纹板叠放形成的通道成直通形或S形，形成S形通道可以产生二次流动，这样对边界层的生成产生扰动作用，可以到达强化传热的作用。介质由左端的介质进口垂直进入芯体波纹状入口，经过介质流波形通道与烟气交换热量，再由右端介质出口垂直流出，介质流波形通道，视介质属性可以调整波纹边条厚度控制波纹板片间距，板片间距在1mm-20mm，两块波纹板叠放形成的通道为波浪形，这有利于提高烟气与介质的传热效果。介质流道是一个波形曲折的流道，能有效的使介质在流速不大的情况下产生强烈的湍流，加快了流体边界层的破坏，起到了强化传热的作用。烟气、介质垂直进入或流出芯体，这有利于降低压损，尤其烟气流在管形通道内的畅通无阻，有利于减少积灰，对防止烟尘堵塞和清灰处理十分有利。
本实用新型所述的波纹是直通的，不受材料延伸率的限制，波纹板的四周不需要压平，只要间隔焊接波纹边条就能形成烟气进出口，可以采用铝合金板、普通钢板、不锈钢板及低合金耐酸腐蚀钢等。这解决了波纹板一直以来为了焊接密封必须压平波纹板四周而容易导致板片破裂、强度下降的问题，同时也解决了以往烟气进入管状通道之前必须通过板片间隙而引起由于板片间隙小而造成的压损增加，容易积灰的问题。另外，由于波纹板片成形没有拉伸，板片承压能力提高，由于采用板片全焊密封，换热器承受温度能力也大幅提高，视板片属性不同，可以承受温度范围为-100°-1000°。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型的范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换热器，其包括壳体、芯体、烟气进出口管路和介质进出口管路，芯体外侧套设壳体，烟气进出口管路设于壳体的上下两端，介质进出口管路设于壳体的左右两侧，其特征在于：芯体由若干波纹板片依次叠放而成，波纹板片包括中间的波纹区以及位于左右两侧的平面区。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述波纹板片的波谷相对波谷叠放，波峰接触波峰叠放形成当量直径相同的管状通道，相邻两波纹板片之间所形成空间的左右端设有平面边框边条，且平面边框边条按层间隔设置，其中相邻两波纹板片为一层。
3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述波纹板片的波谷平行波谷叠放，波峰平行波峰叠放形成板间距相同的波形通道，相邻两波纹板片之间所形成空间的上下端设有波纹边框边条，相邻两波纹板片之间所形成空间的左右端设有平面边框边条，且波纹边框边条和平面边框边条按层间隔交错设置，其中相邻两波纹板片为一层。
4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于：所述波纹板片厚度为0.5-2mm。
5.如权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述波纹边框边条与波纹板片具有相同的波纹。
6.如权利要求3所述的换热器，其特征在于：所述波纹边框边条的厚度为1-5mm，宽度为5-8mm。
7.如权利要求2或3所述的换热器，其特征在于：所述平面边框边条为直边条。
8.如权利要求7所述的换热器，其特征在于：所述平面边框边条宽度为5-8mm。
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