CN204535519U - 一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，内部换热芯体由多个标准模块上下叠装后组成，标准模块包括正板、负板，正板在负板的下方，正板和负板相接触的密封边之间设置有密封垫，正板和负板用密封连接件连接，正板与负板对应面的翅片互相内插；正板的上表面翅片A与负板的下表面翅片B互相内插后，形成内部换热芯体内的烟气通道；正板的下表面翅片A与负板的上表面翅片B互相内插后，形成内部换热芯体内的空气通道；内部换热芯体内烟气通道的流通面积大于空气通道的流通面积。本实用新型解决了现有铸铁换热板两侧翅片间流体通道优化问题，耐腐蚀，耐磨损，提高了换热效率、减轻了产品重量，降低了生产成本，提高了使用寿命。

Description

一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器

技术领域

本实用新型属于工业炉技术领域，涉及一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，适用于各类工业炉、锅炉的烟气余热回收系统。

背景技术

本实用新型涉及一种交叉流空气预热器，包括铸造金属材料制成的换热元件。铸造金属材料的换热器在烟气余热回收中已有采用。

技术现状见下面的公开文件：中国专利 《一种铸铁板式空气预热器CN102269420A》；中国专利《一种应用于空气预热器的传热管CN201210027》；中国专利《一种高头翅片铸铁空气预热器CN102121707A》；中国专利《燃气锅炉铸铝换热器CN203928413U》；中国专利《双金属叠加式冷凝换热器CN204027007U》。

中国专利CN102269420A及CN201210027提出的铸铁换热板，其换热板上面翅片和下面翅片高度相等，多组铸铁换热板上下叠合组成换热芯体，换热芯体内形成多条交叉相间的空气通道和烟气通道，单条空气通道流通截面与单条烟气通道流通截面相等。

中国专利CN102121707A提出了一种高头翅片铸铁空气预热器，其换热元件的基板上有高头翅片和低头翅片，高头翅片顶端高于所述密封面，低头翅片顶端低于所述密封面，高头翅片高度高出密封面与基本内侧面之间高度的0.5倍至1倍。多组换热元件上下叠合组成换热芯体，换热芯体内形成多条交叉相间的空气通道和烟气通道，单条空气通道流通截面与单条烟气通道流通截面相等。

在烟气余热回收中，进入空气预热器的烟气不但比空气温度高，而且比空气流量大，现有技术铸铁空气预热器，常采用等边长四边形铸铁换热板组成换热芯体，此时，如果空气通道截面与烟气通道截面按铸铁换热板等数量设计，则空气通道的流通面积与烟气通道的流通面积相等或基本相等，当烟气和空气通过预热器后，如果空气压降适当，则烟气压降就可能过大，造成引风机抽力不足；如果烟气压降适当，则空气流速就可能过低，降低空气侧的换热效率。因此，现有技术铸铁空气预热器在一定情况下，存在着空气侧与烟气侧性能匹配不佳的问题。

另外，铸铁铸造铝合金相比，材质的缺点是密度大、热导率低，因此，铸铁空气预热器换热效率不如铸铝合金空气预热器高，重量也比铸铝合金空气预热器重。如果中温区用铸铝合金替代铸铁，不但可以提高换热效率、降低重量，而且还可以降低空气预热器成本。

但截止目前，还缺少铸铝合金空气预热器的技术支持，铸铝换热器技术也十分有限。

中国专利CN203928413U提出了一种燃气锅炉铸铝换热器，用水和烟气换热。换热芯体中，烟气侧有翅片，水道内没有翅片。

中国专利CN102121707A提出了一种双金属叠加式冷凝换热器，用水和烟气换热，采用铸铝热交换器和铸铁热交换器两种材料组成双金属叠加式冷凝换热器，具有重量轻、换热率高、使用寿命长等特点。其铸铝热交换器和铸铁热交换器中，烟气侧有翅片，水道内没有翅片。

综上所述，现有技术的铸铁空气预热器存在着空气侧与烟气侧性能匹配不佳的问题，而且重量重，而密度仅有铸铁三分之一的铸铝合金空气预热器，目前还缺少成熟技术支持。

发明内容

本实用新型的目的要解决上述技术问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，包括内部换热芯体，其特征在于：所述的内部换热芯体由多个标准模块上下叠装后组成，标准模块包括铸造金属换热板的正板、铸造金属换热板的负板，正板在负板的下方，正板和负板相接触的密封边之间设置有密封垫，正板和负板用密封连接件连接，正板与负板对应面的翅片互相内插；标准模块具有六个面，包括两个实体面和四个开口面，其中两个开口面为矩形框，另外两个开口面为横置的工字形；所述的正板中间设置有中间换热板A，中间换热板A为传热部位，中间换热板A的顶面设置有上表面翅片A，中心换热板A的底面设置有下表面翅片A，上表面翅片A的翅片高度尺寸为A，下表面翅片A的翅片高度尺寸为B，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A大于翅片高度尺寸B的10%～100%；上表面翅片A的翅片数量大于下表面翅片A的翅片数量；所述的负板中间设置有中间换热板B，中间换热板B为传热部位，中间换热板B的顶面设置有上表面翅片B，中心换热板B的底面设置有下表面翅片B，上表面翅片B的翅片高度尺寸为B，下表面翅片B的翅片高度尺寸为A，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A大于翅片高度尺寸B的10%～100%；上表面翅片B的翅片数量大于下表面翅片B的翅片数量。

所述的正板的上表面翅片A与负板的下表面翅片B互相内插后，形成内部换热芯体内的烟气通道。

    所述的正板的下表面翅片A与负板的上表面翅片B互相内插后，形成内部换热芯体内的空气通道。

    所述的内部换热芯体内烟气通道的流通面积大于空气通道的流通面积。

本实用新型具有易于制造，易于密封，易于组装的特点，解决了现有铸铁换热板两侧翅片间流体通道优化问题，解决了单一材质铸铁换热板密度大、产品笨重等问题，解决了现有铸铁空气预热器在一定情况下空气侧与烟气侧性能匹配不佳的问题；耐腐蚀，耐磨损，提高了换热效率、减轻了产品重量，降低了生产成本，提高了使用寿命，能组装成大型空气预热器。

附图说明

图1为本实用新型标准模块的高翅片内部通道剖视图。

图2为图1的高翅片内部通道中翅片位置三维图。

图3为本实用新型正板的三维图。

图4为图3的分解示意图。

图5为本实用新型负板的三维图。

图6为图5的分解示意图。

图7为本实用新型标准模块的低翅片内部通道剖视图。

图8为图7的矮翅片内部通道中翅片位置三维图。

图9为本实用新型标准模块和1件正板叠合组装后的三维剖视图。

图10为本实用新型内部换热芯体的三维图。

图11为本实用新型实施例二的空气预热器结构示意图。。

    图中：1、正板；2、负板；3、密封连接件；4、密封垫；11、四角高度尺寸H1；12、长度尺寸L；13、上表面翅片A；14、中间换热板A；15、翅片高度尺寸A；16、下表面翅片A；17、翅片高度尺寸B；18、边连接螺栓孔；19、带曲边密封边A；20、角连接螺栓孔；21、四角；22、长条平板密封边A；23、带曲边密封边B；24、长条平板密封边B；31、四角高度尺寸H2；32、上表面翅片B；33、中间换热板B；34、下表面翅片B；35、长条平板密封边C；36、带曲边密封边C；37、长条平板密封边D；38、带曲边密封边D；50、烟气通道；60、空气通道；70、铸铁换热芯体；71、集气箱；72、预热器第二管程壳体；73、铸铝合金换热芯体；74、烟气入口；75、空气出口；76、预热器第一管程壳体；77、空气入口；78、烟气出口；100、内部换热芯体；200、标准模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限制：

一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，包括内部换热芯体100，所述的内部换热芯体100由多个标准模块200上下叠装后组成，标准模块200包括铸造金属换热板的正板1、铸造金属换热板的负板2，正板1在负板2的下方，正板1和负板2相接触的密封边之间设置有密封垫4，正板1和负板2用密封连接件3连接，正板1与负板2对应面的翅片互相内插；标准模块200具有六个面，包括两个实体面和四个开口面，其中两个开口面为矩形框，另外两个开口面为横置的工字形；所述的正板1中间设置有中间换热板A14，中间换热板A14为传热部位，中间换热板A14的顶面设置有上表面翅片A13，中心换热板A14的底面设置有下表面翅片A16，上表面翅片A13的翅片高度尺寸为A，下表面翅片A16的翅片高度尺寸为B，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A15大于翅片高度尺寸B17的10%～100%；上表面翅片A13的翅片数量大于下表面翅片A16的翅片数量；所述的负板2中间设置有中间换热板B33，中间换热板B33为传热部位，中间换热板B33的顶面设置有上表面翅片B32，中心换热板B33的底面设置有下表面翅片B34，上表面翅片B32的翅片高度尺寸为B，下表面翅片B34的翅片高度尺寸为A，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A15大于翅片高度尺寸B17的10%～100%；上表面翅片B32的翅片数量大于下表面翅片B34的翅片数量；所述的正板1的上表面翅片A13与负板2的下表面翅片B34互相内插后，形成内部换热芯体100内的烟气通道50；所述的正板1的下表面翅片A16与负板2的上表面翅片B32互相内插后，形成内部换热芯体100内的空气通道60；所述的内部换热芯体100内烟气通道50的流通面积大于空气通道60的流通面积。

    具体实施时，铸造金属换热板的正板1、负板2的材质包括铸铁、铸钢和铸造有色合金。铸造金属换热板中的每一种材质各有优缺点：铸铁耐低温露点腐蚀，但密度大、重量重；铸造铝合金密度小、重量轻、热导率高、成本低，但耐低温露点腐蚀性能低于铸铁；铸钢耐高温，但重量重、成本高。组成空气预热器换热芯体时，需要因材施用，扬长避短。

实施例一、标准模块200：

    如图1所示，正板1的长条平板密封边与负板2的带曲边密封边对应（正板1的长条平板密封边B24与负板2的带曲边密封边D38对应，正板1的长条平板密封边A22与负板2的带曲边密封边C36对应）的原则叠加，通过密封连接件3和密封垫4密封连接后，形成内部高翅片烟气通道50，烟气通道50的方向沿Y轴布置，正板上表面翅片A与负板下表面翅片B位于烟气通道50内。

如图2所示，在烟气通道50内，正板上表面翅片A13与负板下表面翅片B34之间交错间隔、互为内插。

如图3所示，正板1的四边长均为L，四角高度为H1。

如图4所示，正板1由中心换热板A14、四角21、带曲边密封边A19、长条平板密封边A22、带曲边密封边B23、长条平板密封边B24组成，中间为传热部位，四边和四角为承重、密封、连接部位。

中心换热板A14的上表面设置有上表面翅片A13，其翅片长度方向沿Y轴布置；下表面翅片A16，其翅片长度方向沿X轴布置，上表面翅片A13与下表面翅片A16的翅片长度方向成90°夹角。

四角21中分别有同径的角连接螺栓孔20，角连接螺栓孔20的轴心线均位于X轴；带曲边密封边A19、长条平板密封边A22、带曲边密封边B23、长条平板密封边B24上分别有同径的边连接螺栓孔18；带曲边密封边A19和带曲边密封边B23镜像对称，长条平板密封边A22与长条平板密封边B24镜像对称；相对于中心换热板A14，带曲边密封边A19和带曲边密封边B23在中心换热板A14下表面之上。

在本实施例中，上表面的翅片高度尺寸A15大于下表面的翅片高度尺寸B17，四角高度尺寸H1大于下表面的翅片高度尺寸B。

如图5所示，负板2的四边长均为L，四角高度为H2。

在本实施例中，负板2的四角高度为H2大于正板1的四角高度为H1。

如图6所示，负板2由中间换热板B33、四角21、长条平板密封边C35、带曲边密封边C36、长条平板密封边D37、带曲边密封边D38组成，中间为传热部位，四边和四角为承重、密封、连接部位。

中心换热板B33的上表面设置有上表面翅片B32，其翅片长度方向沿X轴布置；下表面翅片B34，其翅片长度方向沿Y轴布置，上表面翅片B32与下表面翅片B34的翅片长度方向成90°夹角。

四角21中分别有同径的角连接螺栓孔20，角连接螺栓孔20的轴心线均位于Y轴；长条平板密封边C35、带曲边密封边C36、长条平板密封边D37、带曲边密封边D38上分别有同径的边连接螺栓孔18；长条平板密封边C35和长条平板密封边D37镜像对称，带曲边密封边C36与带曲边密封边D38镜像对称；相对于中心换热板B33，带曲边密封边C36与带曲边密封边D38在中心换热板B33下表面之上。

在本实施例中，下表面的翅片高度尺寸A15大于上表面的翅片高度尺寸B17，四角高度尺寸H2大于下表面的翅片高度尺寸A。

如图7所示，正板1的下方连接负板2，负板2的长条平板密封边与正板1的带曲边密封边对应（正板1的带曲边密封边A19与负板2的长条平板密封边C35对应，正板1的带曲边密封边B23与负板2的长条平板密封边D37对应）的原则叠加，通过密封连接件3和密封垫4密封连接后，形成内部矮翅片空气通道60，空气通道60的方向沿X轴布置，正板下表面翅片A与负板上表面翅片B位于烟气通道50内。

如图8所示，在空气通道60内，正板下表面翅片A16与负板上表面翅片B32之间交错间隔、互为内插。

如图9所示，标准模块200和1件正板1叠合组装后，一条烟气通道50邻接一条空气通道60；烟气通道50的方向沿Y轴布置，空气通道60的方向沿X轴布置，烟气通道50与空气通道60十字交叉。

在本实施例中，烟气通道50的流通截面积大于空气通道60的流通截面积。

实施例二、内部换热芯体100：

如图10所示，内部换热芯体100由多个标准模块200上下叠装后组成，芯体内多条烟气通道50与多条空气通道60相间布置；烟气通道50的方向沿Y轴布置，空气通道60的方向沿X轴布置，烟气通道50与空气通道60十字交叉。

在本实施例中，多条烟气通道50的总流通截面积大于多条空气通道60的总流通截面积。

实施例三、由单一材质的换热板组装而成的内部换热芯体100：

    铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸铁换热板，组成铸铁换热芯体，或者，铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸造铝合金换热板，组成铸铝合金换热芯体。

实施例四、由两种材质的换热板组装而成的内部换热芯体100：

    铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸铁换热板组成的，组成铸铁换热芯体；铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸造铝合金换热板，组成铸铝合金换热芯体；铸铁换热芯体和铸铝合金换热芯体组装使用，铸铝合金换热芯体布置在烟气中温区，铸铁换热芯体布置在烟气低温区。

实施例五、由多种材质的换热板组装而成的内部换热芯体100：

    铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸铁换热板组成的，组成铸铁换热芯体；铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸造铝合金换热板，组成铸铝合金换热芯体；铸造金属换热板的正板1、负板2均采用铸钢换热板，组成铸钢换热芯体；铸钢换热芯体布置在烟气高温区，铸铝合金换热芯体布置在烟气中温区，铸铁换热芯体布置在烟气低温区。

实施例六、空气预热器：

如图11所示，空气预热器采用内部换热芯体100的结构。

铸铁换热芯体70的正板1、负板2均采用铸铁换热板，布置在预热器第一管程壳体76内，在烟气低温区工作；铸铝合金换热芯体73的正板1、负板2均采用铸造铝合金换热板，布置在预热器第二管程壳体72内，在烟气中温区工作，避开烟气低温区。

空气预热器工作时：1）、烟气首先由烟气入口74进入预热器第二管程壳体72内的铸铝合金换热芯体73，在铸铝合金换热芯体73的多条烟气通道50内放热给铸铝合金换热板，之后进入预热器第一管程壳体76内的铸铁换热芯体70，在铸铁换热芯体70的多条烟气通道50内放热给铸铁换热板，最后从烟气出口78流出预热器第一管程壳体76；2）、空气首先由空气入口77进入预热器第一管程壳体76内的铸铁换热芯体70，在铸铁换热芯体70的多条空气通道60内吸收铸铁换热板传递的热量，之后通过集气箱71，进入预热器第二管程壳72内的铸铝合金换热芯体73，在铸铝合金换热芯体73的多条空气通道60内进一步吸收铸铝合金换热板传递的热量后，从空气出口75流出。

本实用新型的效果：第一，本实用新型的空气预热器烟气通道的流通面积大于空气通道的流通面积，与等流通面积的现有技术相比，在同等烟气条件（温度、流量、压力）下，烟气流速下降，压降减小，与同在烟气余热回收系统中的引风机抽力匹配性提高，引风机抽力不足的问题可以得到解决；第二，空气预热器采用同一规格的两种材质或多种材质的内部换热芯体，有利于提高换热效率、减轻重量、降低成本、延长使用寿命，例如：低温换热芯体有发生露点腐蚀的风险，采用铸铁换热板比较耐腐蚀；中温换热芯体采用铸造铝合金换热板，导热性能好、重量轻、成本低。由这两种材质组成的整台空气预热器，即耐腐蚀长寿命，又可以提高换热效率、减轻预热器重量，降低成本，一举多得。

    显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，包括内部换热芯体（100），其特征在于：所述的内部换热芯体（100）由多个标准模块（200）上下叠装后组成，标准模块（200）包括铸造金属换热板的正板（1）、铸造金属换热板的负板（2），正板（1）在负板（2）的下方，正板（1）和负板（2）相接触的密封边之间设置有密封垫（4），正板（1）和负板（2）用密封连接件（3）连接，正板（1）与负板（2）对应面的翅片互相内插；标准模块（200）具有六个面，包括两个实体面和四个开口面，其中两个开口面为矩形框，另外两个开口面为横置的工字形；所述的正板（1）中间设置有中间换热板A（14），中间换热板A（14）为传热部位，中间换热板A（14）的顶面设置有上表面翅片A（13），中心换热板A（14）的底面设置有下表面翅片A（16），上表面翅片A（13）的翅片高度尺寸为A，下表面翅片A（16）的翅片高度尺寸为B，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A（15）大于翅片高度尺寸B（17）的10%～100%；上表面翅片A（13）的翅片数量大于下表面翅片A（16）的翅片数量；所述的负板（2）中间设置有中间换热板B（33），中间换热板B（33）为传热部位，中间换热板B（33）的顶面设置有上表面翅片B（32），中心换热板B（33）的底面设置有下表面翅片B（34），上表面翅片B（32）的翅片高度尺寸为B，下表面翅片B（34）的翅片高度尺寸为A，同一面上的翅片高度相等，翅片高度尺寸A（15）大于翅片高度尺寸B（17）的10%～100%；上表面翅片B（32）的翅片数量大于下表面翅片B（34）的翅片数量。

2.    根据权利要求1所述的一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，其特征在于：所述的正板（1）的上表面翅片A（13）与负板（2）的下表面翅片B（34）互相内插后，形成内部换热芯体（100）内的烟气通道（50）。

3.    根据权利要求1所述的一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，其特征在于：所述的正板（1）的下表面翅片A（16）与负板（2）的上表面翅片B（32）互相内插后，形成内部换热芯体（100）内的空气通道（60）。

4.根据权利要求1所述的一种铸造金属换热板及其组装的空气预热器，其特征在于：所述的内部换热芯体（100）内烟气通道（50）的流通面积大于空气通道（60）的流通面积。