CN208087465U - 一种高效烟气冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效烟气冷却器，包括烟气进口、烟气出口，及设置于烟气进口与烟气出口之间的换热模块，换热模块包括若干排由高比表面高效管组成的管排，高比表面高效管轴向与烟气流动方向垂直，空气在高比表面高效管内流动，烟气在由管板、侧板及高比表面高效管外表面组成的空间内流动。本实用新型高效烟气冷却器采用模块化，标准化设计、生产，并且可以根据实际需要进行灵活组装，缩短制造、供货与安装时间，降低成本。高比表面高效管换热效率高；管排防振性能好，烟气流场均匀，不易积灰；烟气侧进出口特殊布管形式，管束采用不同的管间距，缩小了不同区域流速差距。

Description

一种高效烟气冷却器

技术领域

本实用新型涉及一种高效烟气冷却器，主要应用于玻璃窑炉的生产系统。

背景技术

传统技术中，玻璃窑炉的烟气含尘量比较高，并且含有二氧化硅等硬度比较高的粉尘，含碱较高，黏附性较强，清灰不易。

随着国家的的环保要求越来越高，原先的污染企业要重新进行技术更行，大力整治污染工艺严重的企业。玻璃窑炉的企业是一个高污染的企业，玻璃窑炉目前的排烟温度过高，没有除尘、脱硝和脱硫，为了满足国家的环保要求，必须针对排烟温度过高的烟气进行除尘、脱硝和脱硫处理，然而从玻璃窑炉出来的烟气高达600℃，均不能满足除尘、高温脱硝和脱硫的工艺要求，因此必须采用高效换热器把烟气温度降低。

目前现有的空气预热器大部分遍采用光管或者波纹管作为其换热元件，并且通过烟气横向冲刷其管束来进行换热。由于光管没有强化换热，换热效率极低换热系数一般为15～20W/(㎡.℃)，导致空预器的重量和体积急剧增大。波纹管换热系数比光管有所增大，有一定的强化效果，但是效果不是明显，反而波纹带来的管内与管外的阻力增大，也容易结垢，腐蚀严重。为了解决常规空气预热器或者烟气冷却器换热效率低造成重量和体积庞大，阻力大，容易结垢腐蚀而导致本来空间比较紧张的现场条件的问题，要引进一种高效换热管是目前气-气换热器问题的当务之急。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效烟气冷却器，以解决玻璃窑炉系统有限安装空间问题，解决阻力，减轻磨损和堵灰，延长设备寿命，又能降低排烟温度，满足环保升级改造的工艺要求，同时避免了烟气冷却器因堵灰、磨损、换热效率低而导致失效问题。

为实现以上目的，本实用新型提出了以下的技术方案：

一种高效烟气冷却器，包括烟气进口、烟气出口，及至少一块设置于烟气进口与烟气出口之间的换热模块，换热模块包括一个立方框架，立方框架内设置有若干排由高比表面高效管组成的管排，高比表面高效管轴向与烟气流动方向垂直，垂直于高比表面高效管轴向的框架端面设置有管板，框架顶端与底端设置有侧板，空气在高比表面高效管内流动，烟气在由管板、侧板及高比表面高效管外表面组成的空间内流动。

高比表面高效管为螺旋形结构。

管排与管排之间的间距大于高比表面高效管最大外径。

管排的管与管之间的间距与高比表面高效管最大外径相等，管与管之间通过凸点接触，凸点之间通过焊接固定，使管排形成一整体。

每一管排离烟气进口最近的高比表面高效管外侧均设置防磨瓦。

顺着烟气流动方向，框架内的管排密度逐渐增大。

将低温省煤器的换热面采用高比表面高效管作为烟气冷却器的换热元件，解决了烟气冷却器的换热系数小，节省换热器的换热面积以及空间问题。采用先进的布管方式，减小阻力、防止冷却器的换热面结垢而导致积灰，实现三维变空间的设计理念，使流场

高比表面高效管之间是“凸点”接触，不需要外来支撑结构，管之间点焊形成一个整体，提高了管片刚度，这样使得管与管之间互相支撑，即使管外流体的流速非常高也不会形成对换热管束的振动冲击。

流体在管内或者管外流动时，由于受到高比表面管内特殊的螺旋形结构的影响，使得破坏了热边界层，使得热边界层变薄，强化了冷热流体的热交换。并且提高了管内外流体传热有效距离。因为普通圆管的管内中心部分的流体基本上是没有参与热量交换，因此换热效率低。三维高效管正是因为通过优化变形，缩短了管内外的热量传输有效距离，提高了传热效率。

由于烟气冷却器进口是高温端，体积流量非常大，对换热管的冲击非常大，磨损加剧，阻力增大，因此在进口端的换热管布置采用灵活的“导流”式布管，增加流通面积，引导烟气比较顺畅、舒服进入换热管束，减少涡流而导致阻力损失，并且调大换热管间距，降低烟气流速到合理范围。而在烟气冷却器出口端的烟气体积流量变小，适当增加换热管的密度，减小流通面积，提高烟气流速到合理范围。通过管烟气冷却器的进口和出口与中间管束采用不同的布管方式，增大进口和出口流通面积的的差距，进而减小流速差距，使得整个换热管束的流速处于比较均匀程度，优化了流场。

烟气冷却器的管束采用管排布置，也就是管束由管排组成，管排与管排之间的排间距大于高比表面高效管最大外径，目的是降低管外流速，减少管束的阻力损失。管排的管与管之间的间距与高比表面高效管最大外径相等，也就是管与管之间相互接触，相互支撑，并且管排的管之间相接触点采用焊接固定形成一个整体，目的是增加管排的刚性，杜绝烟气冷却器产生振动的可能性，减少涡流形成，减少管外阻力损失，减缓换热管磨损，延长烟气冷却器的寿命。

烟气冷却器采用模块化，标准化设计、生产，并且可以根据实际需要进行灵活组装，缩短制造、供货与安装时间，降低成本。

本实用新型的有益效果为：

第一，换热元件换热效率高；

第二，防振性能好，体积小；

第三，烟气流场非常均匀，不易积灰；

第四，烟气侧进出口特殊布管形式，管束采用不同的管间距，缩小管束不同区域流速差距。

附图说明

图1是本实用新型高效烟气冷却器结构示意图；

图2是换热模块主视图；

图3是换热模块主视图；

图4是换热模块俯视图；

图5是图4中管排的局部放大图B

图6是管排的剖面图；

图7是图3的进口布管局部放大图A；

图8是管束的布管图。

附图标记说明：1、换热模块；2、框架；3、定位销；4、吊耳；5、高比表面高效管；6、侧板；7、管板；8、焊接点；9、防磨瓦。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

如图1所示，一种高效烟气冷却器，它由上下两个换热模块1，喇叭状的烟气进口与烟气出口组成，烟气走高比表面高效管外，空气走高比表面高效管内。烟气沿着管排之间的间隙流动与走管内的空气呈交叉流换热方式。烟气冷却器的换热模块可以自由组合，可以并列组合，也可以串联组合。

如图2-图4所示，是烟气冷却器其中一个换热模块。换热模块由进口框架 2、定位销3、吊耳4、高比表面高效管5、侧板6、管板7、等构件组成，模块的外形是规则的立方体。烟气沿模块厚度方向的进口进入，沿着由高效管5组成的换热管排之间的缝隙流动。由管排组成并形成的烟气流通通道，该通道使得烟气流动顺畅，减少了烟气流动的阻力损失，同时减少高含尘的烟气对高效管5的磨损。由于形成的通道死角比较少，换热元件的外边面比较光滑，所以积灰也比较少。被加热介质——空气沿着高比表面高效5的内侧(管内)流动，与烟气形成了交叉流间壁式换热。管板7与高比表面高效管5起着密封作用，有效的防止了两种介质流体的相互泄漏，也就是防止空气往烟气侧泄漏串流现象出现，实现了绝对密封。而侧板6是防止了室外空气向模块2烟气侧串流。由于换热元件换热的高效性能，使得模块的耗材量大大减少，结构紧凑，体积小。

如图5-图6所示，它是图2管排的局部放大图。它描述了管排之间的高比表面高效管5之间的固定，每根高比表面高效管5垂直轴向的每个截面都具有最大凸点，换热管之间的凸点可以相互接触，并且对这些接触的凸点进行点焊连接，这个连接点就是焊接点8。通过换热管的两端与管板7连接后，再采用点焊把同一平面上互相接触的换热管连接固化在一起，形成了一个强度极大的管排构件，防止了振动。

另外，烟气在管排之间的通道流动时候，管排的管与管之间还存在着微通道n，在各管排之间形成互相混合串流，进一步破坏了管外流体的边界层，实现了管外流体的强化换热，并且同时使得换热管束无涡流和死角，不易积灰。

如图7所示，模块进口端的管板布管局部放大图A，进口端采用减少布管数目办法，用灵活的“导流”式布管，增加流通面积，引导烟气比较顺畅、舒服进入换热管束，减少涡流而导致阻力损失，并且调大换热管间距，降低烟气流速到合理范围。垂直烟气流动方向第一排管设置防磨瓦9，减轻受冲击及磨损量最大的第一排管破坏程度。

如图8所示，由于烟气随着不断冷却，它的体积流量不断缩小，为了实现模块当中的烟气流量趋于一致，模块的不同区域的换热管疏密程度必须不一样。如图中的1区域2区，两个区域的纵向管间距S相等，而横向管间距δ1≥δ2。使得两个区域的流通面积1区≥2区，因此流速趋于一致，减少了由于流速变化而导致的阻力损失。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种高效烟气冷却器，其特征在于：包括烟气进口、烟气出口，及至少一块设置于烟气进口与烟气出口之间的换热模块，所述换热模块包括一个立方框架，所述立方框架内设置有若干排由高比表面高效管组成的管排，所述高比表面高效管轴向与烟气流动方向垂直，垂直于高比表面高效管轴向的框架端面设置有管板，框架顶端与底端设置有侧板，空气在所述高比表面高效管内流动，烟气在由所述管板、侧板及高比表面高效管外表面组成的空间内流动。

2.根据权利要求1所述的高效烟气冷却器，其特征在于：所述高比表面高效管为螺旋形结构。

3.根据权利要求1所述的高效烟气冷却器，其特征在于：所述管排与管排之间的间距大于高比表面高效管最大外径。

4.根据权利要求1所述的高效烟气冷却器，其特征在于：所述管排的管与管之间的间距与高比表面高效管最大外径相等，管与管之间通过凸点接触，所述凸点之间通过焊接固定，使管排形成一整体。

5.根据权利要求1所述的高效烟气冷却器，其特征在于：每一所述管排离所述烟气进口最近的高比表面高效管外侧均设置防磨瓦。

6.根据权利要求1所述的高效烟气冷却器，其特征在于：顺着烟气流动方向，框架内的管排密度逐渐增大。