CN214470283U

CN214470283U - 一种翅片脉动热管空预器

Info

Publication number: CN214470283U
Application number: CN202023234092.XU
Authority: CN
Inventors: 钱作勤; 刘露; 任杰; 王昕宇; 谢鹏; 何晓宁
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2030-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种翅片脉动热管空预器，包括平行布置的烟气热源箱体和空气冷源箱体，烟气热源箱体和空气冷源箱体之间设置隔板密封装置；位于烟气热源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开齿型螺旋翅片，烟气热源箱体内的脉动热管与锅炉烟气进行换热，内部形成气塞；位于空气冷源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开缝组合翅片，空气冷源箱体内的闭式脉动热管与吹进锅炉的冷空气进行换热，内部形成液塞，在压力差下，气塞和液塞出现循环震荡，均匀的分布在闭式脉动热管的封闭回路中。本实用新型可以应用于电站锅炉中，不仅提高了设备的传热效率，同时改善了传统空预器的低温腐蚀及高温冲蚀的问题，延长了设备的使用寿命。

Description

一种翅片脉动热管空预器

技术领域

本实用新型涉及空气预热器术领域，具体涉及一种利用锅炉尾部烟道的烟气热量加热进入锅炉空气的翅片脉动热管空预器。

背景技术

空气预热器腐蚀和灰堵现象是锅炉运行中普遍存在的问题，困扰着锅炉的长周期运行。尽管在锅炉设计安装和运行中都已充分考虑，并采取了防止腐蚀和堵灰的措施，但实际运行中仍然由于种种原因不能杜绝空预器的腐蚀和堵灰问题，由此带来锅炉热效率偏低、环保排放过大的问题。国内对于锅炉管式空预器的腐蚀，通用做法是封堵，在封堵量超过10％时，进行更换，更换加费用巨大，但仍不能解决腐蚀和高效率的问题。因此针对空预器高温段存在冲刷腐蚀和灰堵，低温段存在露点腐蚀的问题进行结构改进，实现空预器环保、节能、长周期安全运行。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种翅片脉动热管空预器，锅炉尾部烟道的烟气在烟气热源箱体内与开齿型螺旋翅片脉动热管进行换热，管内工质蒸发形成气塞，气塞快速膨胀，翅片脉动热管的蒸发端与冷凝端压力差迅速增大，从而使气塞与液塞快速出现循环震荡，实现高效传热。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种翅片脉动热管空预器，空预器的箱体包括平行布置的烟气热源箱体和空气冷源箱体，所述烟气热源箱体和空气冷源箱体之间设置隔板密封装置；闭式脉动热管整体放置在空预器箱体中，所述闭式脉动热管的蒸发端位于烟气热源箱体中，位于所述烟气热源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开齿型螺旋翅片，烟气热源箱体内的脉动热管与锅炉烟气进行换热，内部形成气塞；所述闭式脉动热管的冷凝端位于空气冷源箱体中，位于所述空气冷源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开缝组合翅片，空气冷源箱体内的闭式脉动热管与吹进锅炉的冷空气进行换热，内部形成液塞，在压力差下，气塞和液塞出现循环震荡，均匀的分布在闭式脉动热管的封闭回路中。

进一步地，所述闭式脉动热管成蛇形分布在空预器内部，形成闭式回路，所述闭式脉动热管为椭圆管，其长短轴比为1.5-1.7。

进一步地，所述闭式脉动热管采用锡基合金管材，采用冷成型法制造工艺，将预先加工好的锡基管，通过机械拉拔或胀接方法使锡管紧紧贴合在碳钢外壁上。

进一步地，所述闭式脉动热管内部抽成真空，所述闭式脉动热管内部抽成真空，注入水、甲醇或乙醇，充液率为30％-70％，能够添加纳米颗粒等或使用混和工质，充罐率不超过70％，造成翅片脉动热管启动困难，也不低于30％，避免引起干烧现象。

进一步地，所述闭式脉动热管的蒸发端采用高频焊接技术将锡基管与开齿型螺旋翅片焊接，所述开齿型螺旋翅片管束顺列式布置。

进一步地，所述开缝组合翅片热套于所述闭式脉动热管的冷凝端基管上，基管两侧布置有三角开缝结构和三角涡发生器，所述三角开缝结构与三角涡发生器组合错排分布。

进一步地，所述的隔板密封装置与翅片脉动热管的径向密封采用带螺纹密封的固定圈固定，闭式脉动热管采用托环支撑；轴向密封采用柔性石墨密封环，与所述闭式脉动热管过盈配合。

与现有技术相比，本实用新型至少包括以下有益效果：

1、采用闭式脉动热管，管内可以实现气塞与液塞的循环流动，闭式脉动热管蒸发端与冷凝端温差小，热阻低，闭式脉动热管采用椭圆管，传热性能和阻力性能良好，有效避免空气冷源箱体内开缝组合翅片脉动热管出现低温腐蚀。

2、闭式脉动热管采用锡基合金管材，生产工艺比较简单，制造方便，并且锡在空气中能够钝化形成氧化锡，其难溶于酸或碱溶液，对热很稳定，具有抗露点腐蚀作用。

3、脉动热管蒸发端采用高频焊接技术将锡基管与开齿型螺旋翅片焊接起来，螺旋翅片管束顺列式布置，便于清灰。

4、空预器的密封考虑到锡与铁的熔点不同，采用柔性密封，使得空气泄漏到烟气中必须经过径向带螺纹密封的垫片，再经过轴向密封圈，泄露量很少。

附图说明

图1为本实用新型实施例中翅片脉动热管空预器结构示意图；

图2为本实用新型实施例中翅片脉动热管具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例中烟气热源箱体内部开齿型螺旋翅片脉动热管元件俯视示意图；

图4为本实用新型实施例中空气冷源箱体内部开缝组合翅片脉动热管元件俯视示意图；

图5为本实用新型实施例中翅片脉动热管空预器结构示意图主视示意图；

图6为本实用新型实施例中翅片脉动热管空预器结构示意图左剖视示意图；

图7为本实用新型实施例中工质在管路中的分布图；

图中，1-闭式脉动热管，2-开缝组合翅片，3-开齿型螺旋翅片，4-液塞，5-空气进口，6-空气出口，7-烟气进口，8-烟气出口，9-空气冷源箱体，10-烟气热源箱体，11-隔板密封装置，12-三角开缝结构，13-三角涡发生器，14-气塞。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，一种翅片脉动热管空预器，本实施例中，闭式脉动热管1成蛇形整体放置在空预器箱体中，其中闭式脉动热管为椭圆管，其长短轴比为1.5-1.7，管内抽成真空，注入水、甲醇或乙醇，充液率为30％-70％，能够添加纳米颗粒，其中纳米颗粒包括Cu、SiC、Fe₂O₃等，或使用混和工质，充罐率不超过70％，造成翅片脉动热管启动困难，也不低于30％，避免引起干烧现象，空气预热器箱体中布置隔板密封装置11，使得烟气热源箱体10与空气冷源箱体9平行布置于翅片脉动热管空预器内，翅片脉动热管的蒸发端位于烟气热源箱体10中，内部布置的开齿型螺旋翅片3与脉动热管采用高频焊接技术焊接起来，锅炉尾部烟道的烟气从翅片脉动热管空预器的烟气进口7进入空预器的烟气热源箱体10中，与开齿型螺旋脉动热管换热，管内工质吸收热量蒸发，形成气塞14；所述翅片脉动热管的冷凝端位于空气冷源箱体9中，内部布置的开缝组合翅片2与脉动热管套合，吹进锅炉的空气从空气进口5进入空预器中，与开缝组合翅片脉动热管进行换热，管内形成液塞4，气塞14和液塞4在一定的压力差下，出现循环震荡，均匀地分布在蛇形封闭回路中。

作为一种具体实施例，所述空气冷源箱体9内部布置脉动热管的冷凝端，其中开缝组合翅片2热套于锡基管上，接缝处采用镀锡处理；基管两侧布置三角开缝结构12和三角涡发生器13，两者组合错排分布，从而破坏速度和热边界层的发展和形成，使空气与翅片和脉动热管充分接触，强化换热效果。

作为一种具体实施例，所述烟气热源箱体10内部布置脉动热管的蒸发端，其中开齿型螺旋翅片3采用高频焊接技术与脉动热管的锡基管焊接起来，这种高频焊接螺旋翅片生产效率高，传热性能好且耐高温。

本实用新型采用这样的结构设置，隔板密封装置11与翅片脉动热管的径向密封采用带螺纹密封的固定圈固定，管子采用托环支撑；轴向密封采用柔性石墨密封环，与换热管过盈配合。

本实用新型的工作原理和流程：

锅炉尾部烟道的烟气从烟气进口7进入翅片脉冲热管空预器的烟气热源箱体10中，与开齿型螺旋脉动热管换热，管内工质吸收热量蒸发，形成气塞14；吹进锅炉的空气从空气进口5进入空预器中，与开缝组合翅片脉动热管进行换热，管内形成液塞4；气塞14和液塞4在一定的压力差下，出现循环震荡，均匀地分布在蛇形封闭回路中。参与换热结束后的烟气从烟气出口8离开空预器，从空气出口6出来的热空气进入锅炉中参与燃烧。脉动热管外套锡基管有效避免空预器低温段露点腐蚀，开齿型螺旋翅片脉动热管顺列式布置，易于清灰，有效解决空预器灰堵问题。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：空预器的箱体包括平行布置的烟气热源箱体和空气冷源箱体，所述烟气热源箱体和空气冷源箱体之间设置隔板密封装置；闭式脉动热管整体放置在空预器箱体中，所述闭式脉动热管的蒸发端位于烟气热源箱体中，位于所述烟气热源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开齿型螺旋翅片，烟气热源箱体内的脉动热管与锅炉烟气进行换热，内部形成气塞；所述闭式脉动热管的冷凝端位于空气冷源箱体中，位于所述空气冷源箱体内的闭式脉动热管外壁上布置开缝组合翅片，空气冷源箱体内的闭式脉动热管与吹进锅炉的冷空气进行换热，内部形成液塞，在压力差下，气塞和液塞出现循环震荡，均匀的分布在闭式脉动热管的封闭回路中。

2.如权利要求1所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述闭式脉动热管成蛇形分布在空预器内部，形成闭式回路，所述闭式脉动热管为椭圆管，其长短轴比为1.5-1.7。

3.如权利要求1所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述闭式脉动热管采用锡基合金管材，采用冷成型法制造工艺，将预先加工好的锡基管，通过机械拉拔或胀接方法使锡管紧紧贴合在碳钢外壁上。

4.如权利要求1所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述闭式脉动热管内部抽成真空，注入水、甲醇或乙醇，充液率达到30％-70％，能够添加纳米颗粒或使用混和工质，充罐率不超过70％，造成翅片脉动热管启动困难，也不低于30％，避免引起干烧现象。

5.如权利要求1所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述闭式脉动热管的蒸发端采用高频焊接技术将锡基管与开齿型螺旋翅片焊接，所述开齿型螺旋翅片管束顺列式布置。

6.如权利要求1所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述开缝组合翅片热套于所述闭式脉动热管的冷凝端基管上，基管两侧布置有三角开缝结构和三角涡发生器，所述三角开缝结构与三角涡发生器组合错排分布。

7.如权利要求6所述的一种翅片脉动热管空预器，其特征在于：所述的隔板密封装置与翅片脉动热管的径向密封采用带螺纹密封的固定圈固定，闭式脉动热管采用托环支撑；轴向密封采用柔性石墨密封环，与所述闭式脉动热管过盈配合。