CN208620384U - 一种复合板式烟气换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种复合板式烟气换热器，包括上盖板、下盖板、立柱及换热片，所述上盖板、下盖板及立柱构成换热器框架，所述换热片设置有多个并间隔分布设置于所述换热器框架内，并且任意两相邻换热片之间对应设置有密封条，任意相邻两换热片上设置的密封条呈90°错位设置，形成多个相邻交错设置的热流体通道和冷流体通道，所述热流体通道和冷流体通道内均对应设置有扰流体，所述换热片为多边形的复合板片。本实用新型抗露点腐蚀，实现长周期稳定运行，不仅能回收烟气低温余热中的显热，还可以回收烟气中水蒸气的潜热，节能效果显著，减排效果显著，强度高，密封性好，提高设备使用寿命，实现长周期运行；压降小易清洗。

Description

一种复合板式烟气换热器

技术领域

本实用新型涉及一种复合板式烟气换热器。

背景技术

目前各类工业炉排烟温度普遍相对较高（120~150℃），热效率91%~92%。造成烟气低温热能（显热和潜热）不能得到充分利用，造成燃料不必要的消耗及污染物（CO2、SOx、NOx、烟尘颗粒物）排放量及浓度难以进一步下降。

工业炉普遍采用空气预热器来回收烟气中的余热,以达到提高加热炉热效率,节省燃料的目的。然而烟气中的酸性气体（如CO2、SOx等）遇冷结露将腐蚀空气预热器，特别是腐蚀预热器的低温段，在使用高含硫燃料时，这一问题更加突出。

为了延缓或防止这种腐蚀，加热炉的排烟温度不能太低，一般实际排烟温度在120℃~150℃。

另外，为了满足环保排放要求，政府要求原来烧燃料油重油和烧煤炭的各类工业炉和锅炉，均改为烧天然气或者燃料气或者煤气，即，油改气和煤改气。

由于大量的工业炉和锅炉改烧燃料气，造成了燃料气价格上涨，2017年北方取暖季天然气价格一度涨到了7500元/吨。

降低工业炉排烟温度，提高工业炉热效率，节省宝贵的燃料，迫在眉睫。

同时工业炉排烟温度的降低，热效率的提高，不仅节省燃料，同时也减少了烟气及烟气中污染物（如，CO2、SOx、NOx、烟尘颗粒物等）的排放量。

燃料气燃烧产生的烟气中含有10%~20%的H2O。当工业炉排烟温度降低至烟气露点或者水露点时，烟气中水蒸气会产生冷凝现象，即，有冷凝液产生。冷凝液对烟气中的污染物（如，CO2、SOx、NOx、烟尘颗粒物等）有溶解吸收和吸附作用。这样就更进一步减少了这些污染物的排放量，而且使污染物的排放浓度降低。

为延缓或者解决工业炉排烟温度进一步降低后的露点腐蚀问题，现有技术制造的预热器的换热元件材料一般采用不锈钢，铸铁管（板），搪瓷（或搪玻璃）管（板），玻璃（管）板，铝管（板），ND（考登）钢管（板）等。

但是在实际应用中存在以下不足：

1、不锈钢抗露点腐蚀能力比较差，在在短时间内就会产生腐蚀破坏；

2、ND（考登）钢虽然有一定的抗露点腐蚀能力，但是其使用寿命一般不超过两年；

3、铸铁材料由于其在铸造过程中会在其表面形成一层硅酸盐保护膜，提高了铸造表面的耐蚀性。当烟气温度降低至露点以下时，铸铁在长期操作条件下，一样产生腐蚀破坏。而且由于其制造方法和材料本身性能的限制，铸铁预热器笨重、体积庞大、强度低、传热效果差，限制了其应用；

4、搪瓷（或搪玻璃）管（板），其制造工艺决定了其成品表面会有针孔产生，而且其基材只能采用碳钢，在露点腐蚀环境中使用，会很快在针孔处产生腐蚀穿孔，造成破坏失效；

5、玻璃（管）板耐腐蚀性能最好，基本不腐蚀。其材料本身性能决定了其强度差、传热性能差、体积大、运输吊装检修过程中易碎，而且其材料本身价格昂贵，限制了其应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗露点腐蚀，实现长周期稳定运行，不仅能回收烟气低温余热中的显热，还可以回收烟气中水蒸气的潜热，节能效果显著，减排效果显著，强度高，密封性好，提高设备使用寿命，实现长周期运行；压降小易清洗的复合板式烟气换热器。

本实用新型的技术方案是，一种复合板式烟气换热器，包括上盖板、下盖板、立柱及换热片，所述上盖板、下盖板及立柱构成换热器框架，所述换热片设置有多个并间隔分布设置于所述换热器框架内，并且任意两相邻换热片之间对应设置有密封条，任意相邻两换热片上设置的密封条呈90°错位设置，形成多个相邻交错设置的热流体通道和冷流体通道，所述热流体通道和冷流体通道内均对应设置有扰流体，所述换热片为多边形的复合板片，所述复合板片由厚度为0.5mm~2mm的不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢或钛合金及在其接触烟气侧或者上下两面涂覆以导热系数不低于20w/m.K的耐酸碱腐蚀涂层组合而成。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述热流体通道和冷流体通道上均对应设置有进口法兰和出口法兰。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述复合板片的耐酸碱腐蚀涂层的厚度为50μm~500μm。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述扰流体为实心或空心柱形或实心或空心条形，柱形为直形、波浪形、S型、Z型、Π型及Σ型，其截面为圆型、椭圆型、长圆型、矩形、多边形、菱形、水滴型、流线型、波浪形、H型、工型、S型、Z型、Π型及Σ型，条形为直形、波浪形、C型及S型。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述扰流体为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料或非金属材料，金属材料为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金，非金属材料为陶瓷、碳化硅、氮化硅、PTFE及石墨。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述密封条呈多边形、子弹形及带密封槽的矩形或子弹形。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述密封条为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料和非金属材料，金属材料为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金，非金属材料为陶瓷、碳化硅、氮化硅、石墨及塑料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述立柱与换热片之间设置柔性密封垫片，所述立柱与柔性密封垫片、换热片与柔性密封垫片之间采用栓接、铆接、胶接或任意两种以上组合连接，所述柔性密封垫片为非金属材料或涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的复合弹簧，所述非金属材料为PTFE及柔性石墨，所述基复合弹簧的基材为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述换热片与密封条之间采用耐高温耐酸碱腐蚀密封胶密封。

本实用新型所述为一种复合板式烟气换热器，本实用新型抗露点腐蚀，实现长周期稳定运行，不仅能回收烟气低温余热中的显热，还可以回收烟气中水蒸气的潜热，节能效果显著，减排效果显著，强度高，密封性好，提高设备使用寿命，实现长周期运行；压降小易清洗。

附图说明

图1为本实用新型一种复合板式烟气换热器一较佳实施例中的爆炸图；

图2为本实用新型一种复合板式烟气换热器一较佳实施例中的立体图。

具体实施方式

下面对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实用新型所述为一种复合板式烟气换热器，如图1结合图2所示，包括上盖板1、下盖板2、立柱3及换热片4，所述上盖板1、下盖板2及立柱3构成换热器框架，所述换热片4设置有多个并间隔分布设置于所述换热器框架内，并且任意两相邻换热片4之间对应设置有密封条5，任意相邻两换热片4上设置的密封条5呈90°错位设置，形成多个相邻交错设置的热流体通道和冷流体通道，所述热流体通道和冷流体通道内均对应设置有扰流体6，所述换热片4为多边形的复合板片，所述复合板片由厚度为0.5mm~2mm的不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢或钛合金及在其接触烟气侧或者上下两面涂覆以导热系数不低于20w/m.K的耐酸碱腐蚀涂层组合而成。

所述热流体通道和冷流体通道上均对应设置有进口法兰和出口法兰（附图未画出）。

所述复合板片的耐酸碱腐蚀涂层的厚度为50μm~500μm，涂覆涂层后的复合板片，根据使用场合及涂层材料性质，通过常温固化或者100℃~200℃固化或者通过 800℃~950℃进行烧结固化后成型。

所述扰流体6为实心或空心柱形或实心或空心条形，柱形为直形、波浪形、S型、Z型、Π型及Σ型，其截面为圆型、椭圆型、长圆型、矩形、多边形、菱形、水滴型、流线型、波浪形、H型、工型、S型、Z型、Π型及Σ型，条形为直形、波浪形、C型及S型。

所述扰流体6为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料或非金属材料，金属材料为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金，非金属材料为陶瓷、碳化硅、氮化硅、PTFE及石墨。

扰流体用以限制两换热片构成的通道间距，并为上下板片提供支撑，提高刚度、强度等性能；另一方面起强化传热作用。

所述密封条5呈多边形、子弹形及带密封槽的矩形或子弹形。

所述密封条5为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料和非金属材料，金属材料为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金，非金属材料为陶瓷、碳化硅、氮化硅、石墨及塑料。

所述立柱3与换热片4之间设置柔性密封垫片（附图未画出），所述立柱3与柔性密封垫片、换热片4与柔性密封垫片之间采用栓接、铆接、胶接或任意两种以上组合连接，所述柔性密封垫片为非金属材料或涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的复合弹簧，所述非金属材料为PTFE及柔性石墨，所述基复合弹簧的基材为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND（考登）钢及钛合金，从而达到柱角的密封，防止热、冷流体短路。

所述换热片4与密封条5之间采用耐高温耐酸碱腐蚀密封胶密封（附图未画出），密封胶的性能和材料根据应用场合的操作条件，如温度、压力、介质腐蚀性等选择。密封胶层不仅起密封作用，也有吸收膨胀的作用。

本实用新型所述为一种复合板式烟气换热器，本实用新型具有如下优点：

1、抗露点腐蚀，实现长周期稳定运行：由于采用复合板作为换热板片，复合板的复合涂层的耐酸碱腐蚀性强，某些方面耐蚀性要比玻璃强，抗酸露点腐蚀性能优异，能保证其在低温烟气环境中实现长周期稳定运行；

2、不仅能回收烟气低温余热中的显热，在烟气露点温度区间应用时，还可以回收烟气中水蒸气的潜热，节能效果显著：由于复合板的复合涂层的耐酸碱腐蚀性强，某些方面耐蚀性要比玻璃强，抗酸露点腐蚀性能优异，不会受到酸露点腐蚀的影响，因此排烟温度可大大降低，可在排烟温度低于烟气露点或者水露点场合长期运行，节能效果显著提高，能最大限度回收烟气余热。由于本换热器能够大大降低排烟温度，使工业炉烟气余热得到充分利用，因此可把工业炉热效率由现在的 90%~91%提高至95%~100%以上；

3、减排效果显著：由于本换热器能够在排烟温度低于烟气露点或者水露点场合长期运行而不产生露点腐蚀现象，把工业炉热效率由现在的 90%~91%提高至 95%~100%以上，使得工业炉烟气排放量大大减少，而且当排烟温度降低至烟气露点或者水露点，工业炉烟气中的水蒸气会发生冷凝而产生冷凝液，该冷凝液可吸收烟气中污染物，如SOx,CO2,NOx，烟尘颗粒物等，使这些污染物的排放浓度降低，进一步地减少了污染物排放，可以满足苛刻的环保排放要求；

4、复合板片强度高：由于复合板基板为强度高的金属材料，而其复合涂层与基板结合非常紧密，所以复合板的强度基本与基材相当，在运输吊装和运行过程中，与普通管束式及热管式预热器的方式一样；

5、密封性能好：传热板片之间通过二者之间的密封条通过间隔一定距离布置的若干铆钉连接，在换热板与密封条接触面上涂覆耐温耐酸碱腐蚀的强力密封胶，密封垫片、板片间密封条与四角设置的立柱通过换热板间密封条用螺栓和/或铆钉连接，在密封条与之间接触面上涂覆耐温耐酸碱腐蚀的强力密封胶；

6、换热片可在刚性框架内自由涨缩，减小热应力破坏，提高设备使用寿命，实现长周期运行；

7、压降小易清洗:复合板涂层表面光滑，流体流动阻力小，从而流体压降小；传热表面上不易结垢，几乎不需要清洗；压降小可使泵或风机动力消耗减少，降低了操作费用。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种复合板式烟气换热器，包括上盖板、下盖板、立柱及换热片，其特征在于：所述上盖板、下盖板及立柱构成换热器框架，所述换热片设置有多个并间隔分布设置于所述换热器框架内，并且任意两相邻换热片之间对应设置有密封条，任意相邻两换热片上设置的密封条呈90°错位设置，形成多个相邻交错设置的热流体通道和冷流体通道，所述热流体通道和冷流体通道内均对应设置有扰流体，所述换热片为多边形的复合板片，所述复合板片由厚度为0.5mm~2mm的不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND钢或钛合金及在其接触烟气侧或者上下两面涂覆以导热系数不低于20w/m.K的耐酸碱腐蚀涂层组合而成。

2.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述热流体通道和冷流体通道上均对应设置有进口法兰和出口法兰。

3.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述复合板片的耐酸碱腐蚀涂层的厚度为50μm~500μm。

4.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述扰流体为实心或空心柱形或实心或空心条形，柱形为直形、波浪形、S型、Z型、Π型及Σ型，其截面为圆型、椭圆型、长圆型、矩形、多边形、菱形、水滴型、流线型、波浪形、H型、工型、S型、Z型、Π型及Σ型，条形为直形、波浪形、C型及S型。

5.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述扰流体为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料或非金属材料，金属材料为不锈钢、低合金钢、碳钢、铝合金、ND钢及钛合金，非金属材料为陶瓷、碳化硅、氮化硅、PTFE及石墨。

6.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述密封条呈多边形、子弹形及带密封槽的矩形或子弹形。

7.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述密封条为涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的金属材料和非金属材料。

8.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述立柱与换热片之间设置柔性密封垫片，所述立柱与柔性密封垫片、换热片与柔性密封垫片之间采用栓接、铆接、胶接或任意两种以上组合连接，所述柔性密封垫片为非金属材料或涂覆以耐酸碱腐蚀涂层的复合弹簧。

9.根据权利要求1所述的复合板式烟气换热器，其特征在于：所述换热片与密封条之间采用耐高温耐酸碱腐蚀密封胶密封。