本發(fā)明涉及電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、化工及工業(yè)窯爐等的煙氣余熱回收技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種涉及高含塵的煙氣、并對(duì)換熱元件產(chǎn)生嚴(yán)重磨損的工藝環(huán)境特點(diǎn)的余熱回收的高效耐磨低溫省煤器。

背景技術(shù)：

隨著國家的不斷發(fā)展，人民的生活越來越好，在此同時(shí)對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來越高。由于隨著現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，對(duì)能源的依賴越來越嚴(yán)重，并且這些能源對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。電站鍋爐的燃料一般為燃煤，燃煤燃燒后產(chǎn)生的煙氣中含有對(duì)人體、動(dòng)物和植物都有害的成分。例如：SOx、NOx、煙塵等。這樣的成分如果不經(jīng)過處理直接排放到大氣中，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成煙氣污染。SOx、NOx會(huì)在大氣中形成酸雨，對(duì)水源，土地和人畜造成不可恢復(fù)的傷害，特別是煙塵會(huì)形成嚴(yán)重的霧靄，近來對(duì)人體健康造成了嚴(yán)重的威脅。為了不讓經(jīng)濟(jì)發(fā)展是建立在環(huán)境污染的代價(jià)上悲劇發(fā)生，國家投入巨資進(jìn)行環(huán)境治理和預(yù)防，其中燃煤電站鍋爐的治理和預(yù)防是首當(dāng)其沖，對(duì)其提高了前所未有的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)“503510”。為了能讓燃煤電站鍋爐順利達(dá)標(biāo)，必須對(duì)鍋爐尾部煙氣進(jìn)行深度冷卻，使得滿足除塵設(shè)備和脫硫設(shè)備處于最佳工況下工作。另外，為了防止煙氣對(duì)煙囪的腐蝕，和不利于煙氣在大氣中的擴(kuò)散等原因，在煙氣進(jìn)入煙囪之前利用前面進(jìn)行深度冷卻并吸收的熱量對(duì)煙氣進(jìn)行加熱后再排放。

目前現(xiàn)有的低溫省煤器普遍采用H型鰭片管作為其換熱元件，并且通過煙氣橫向沖刷其管束來進(jìn)行換熱。由于H型鰭片管結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，死角多，導(dǎo)致流場不好，容易產(chǎn)生積灰、堵灰，換熱效果在短時(shí)間內(nèi)急劇下降甚至失效。并且由于煙氣橫向沖刷是碰撞流，因此導(dǎo)致了嚴(yán)重的磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效耐磨低溫省煤器，以使鍋爐尾部換熱面能夠縮小設(shè)備所占空間，減輕磨損和堵灰，延長設(shè)備壽命，又能降低排煙溫度，盡量回收煙氣熱量，同時(shí)避免了低溫省煤器因堵灰、磨損、換熱效率低而導(dǎo)致失效問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：高效耐磨低溫省煤器，包括若干個(gè)換熱模塊，所述換熱模塊包括進(jìn)口接管、進(jìn)口聯(lián)箱、換熱片、框架、出口聯(lián)箱、出口接管；所述框架開設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，除煙氣進(jìn)口和煙氣出口以外的框架側(cè)面均設(shè)置有側(cè)板，頂面設(shè)置有吊鉤和人孔，所述換熱片設(shè)置在所述框架內(nèi)；所述換熱片并列設(shè)置有若干排，每排換熱片包括換熱管、與換熱管的進(jìn)口相接的管排進(jìn)氣管，與換熱管的出口相接的管排出氣管，所述管排進(jìn)氣管與所述進(jìn)口聯(lián)箱相接，所述管排出氣管與所述出口聯(lián)箱相接；所述進(jìn)口接管設(shè)置有切斷閘閥且進(jìn)口接管的進(jìn)口接入進(jìn)口總集管；所述出口接管設(shè)置有切斷閘閥且出口接管的出口接入出口總集管。

換熱模塊是單獨(dú)的，切斷閥閘的單獨(dú)設(shè)置，可在特殊情況下可以獨(dú)立切斷或開啟該模塊，不影響其它模塊的運(yùn)行情況。

所述換熱管設(shè)置有若干凸點(diǎn)，相鄰的換熱管之間的位置相對(duì)且相碰觸，若干個(gè)換熱管采用鋼帶捆扎形成換熱管束。相鄰的換熱管通過凸點(diǎn)相互碰觸支撐，使得其結(jié)構(gòu)非常緊湊，占空間位置小，易于安裝；換熱管捆扎集成換熱管束，從而組成一個(gè)整體，提高了換熱管束剛度，使得換熱管與換熱管之間相互支撐，即使管外介質(zhì)流體的流速非常高也不會(huì)形成對(duì)換熱管的振動(dòng)沖擊，有良好的抗振性。

所述換熱管包括多個(gè)水平段和多個(gè)彎折段，水平段由上而下分布，彎折段連通上下層水平段位于同一側(cè)的端部，由上而下多個(gè)彎折段交替設(shè)置；所述煙氣進(jìn)口和煙氣出口分別設(shè)置在所述框架的一組對(duì)側(cè)面上，所述換熱管的水平段兩端的彎折段分別對(duì)準(zhǔn)煙氣進(jìn)口與煙氣出口。水平段與彎折段設(shè)置有多個(gè)且交替設(shè)置，可使煙氣流動(dòng)的路徑更長，有利于充分換熱，達(dá)到節(jié)能效果。

所述換熱管束的換熱管之間形成軸向多通道、縱向全通道的流通通道。換熱介質(zhì)可以在管束的流通通道內(nèi)全空間沒有死角流動(dòng)，不存在渦流點(diǎn)，不會(huì)形成結(jié)垢、積灰情況。

所述換熱管為具有高比表面的高效換熱管。高比表面的換熱管換熱效率好，有助于熱量的回收。

所述換熱管的截面為近橢圓形。近橢圓形的換熱管截面，不存在圓形截面具有的60°磨損角，換熱管的磨損量大大減少，并且不會(huì)積灰。

還包括防磨板，所述防磨板為U型結(jié)構(gòu)的卡板，所述防磨板套設(shè)在換熱管的彎折段上。防磨板的設(shè)置可使得換熱片的一端避免了由于劇烈的流速和熱沖擊而磨損嚴(yán)重，從而防止煙氣直接磨損管片特殊彎頭結(jié)構(gòu)。

所述換熱管的彎折段上設(shè)置有將換熱管與煙氣進(jìn)口、煙氣出口分別隔開的整流柵板。整流柵板的設(shè)置，使得煙氣流速均勻、流場均勻，避免局部磨損、積灰。

所述換熱管通過連接件固定在框架內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

第一，把普通省煤器的煙氣碰撞流動(dòng)方式變?yōu)槟Σ亮?，阻力小，磨損小；

第二，高比表面管的截面是橢圓形，沒有存在60°磨損角，磨損小；

第三，軸向多通道，縱向全空間的特點(diǎn)，煙氣流場非常均勻，不易積灰；

第四，高比表面管是一種異形管，使得其換熱效率比普通H型鰭片管高2-3倍；

第五，高效耐磨低溫省煤器的換熱管是通過“凸點(diǎn)”形成相互支撐，使得結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的主視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例換熱片中多排換熱管組成的側(cè)視圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例管外介質(zhì)在換熱管間走向及換熱管相互支撐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為常規(guī)使用普通圓管的磨損示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例高比表面高效換熱管的磨損示意圖；

圖9為使用普通圓管的360°的磨損量圖。

圖中附圖標(biāo)記含義：1、進(jìn)口接管；2、進(jìn)口聯(lián)箱；3、換熱片；301、換熱管；302、管排進(jìn)氣管；303、管排出氣管；304、鋼帶；305、凸點(diǎn)；4、框架；5、出口聯(lián)箱；6、出口接管；7、吊鉤；8、第一側(cè)板；9、人孔；10、第二側(cè)板；11、連接件；12、切斷閘閥；13、整流柵板；14、防磨板；15、進(jìn)口總集管；16、出口總集管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例

參閱圖1至圖9，為一種高效耐磨低溫省煤器，包括若干個(gè)換熱模塊，換熱模塊包括進(jìn)口接管1、進(jìn)口聯(lián)箱2、換熱片3、框架4、出口聯(lián)箱5、出口接管6；框架4開設(shè)有煙氣進(jìn)口和煙氣出口，除煙氣進(jìn)口和煙氣出口以外的框架4側(cè)面均設(shè)置有側(cè)板，前后側(cè)面設(shè)置有第二側(cè)板10，框架4上下側(cè)面設(shè)置有第一側(cè)板8，頂面設(shè)置有吊鉤7和人孔9，換熱片3設(shè)置在框架4內(nèi)；換熱片3并列設(shè)置有若干排，每排換熱片3包括換熱管301、與換熱管301的進(jìn)口相接的管排進(jìn)氣管302，與換熱管301的出口相接的管排出氣管303，管排進(jìn)氣管302與進(jìn)口聯(lián)箱2相接，管排出氣管303與出口聯(lián)箱5相接；進(jìn)口接管1設(shè)置有切斷閘閥12且進(jìn)口接管1的進(jìn)口接入進(jìn)口總集管15；出口接管6設(shè)置有切斷閘閥12且出口接管6的出口接入出口總集管16。

換熱模塊是單獨(dú)的，切斷閥閘的單獨(dú)設(shè)置，可在特殊情況下可以獨(dú)立切斷或開啟該模塊，不影響其它模塊的運(yùn)行情況。

參閱圖4至圖6，圖5中虛線邊界內(nèi)的箭頭表示n根換熱管301組成管排，橫向的箭頭表示n排換熱管301組成模塊；圖6中的箭頭為煙氣流動(dòng)的方向，圖6所示的結(jié)構(gòu)為換熱管301翻轉(zhuǎn)90度后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖，方便展示閱讀。換熱管301設(shè)置有若干凸點(diǎn)305，相鄰的換熱管301之間的位置相對(duì)且相碰觸，若干個(gè)換熱管301采用鋼帶304捆扎形成換熱管束。相鄰的換熱管301通過凸點(diǎn)305相互碰觸支撐，使得其結(jié)構(gòu)非常緊湊，占空間位置小，易于安裝；換熱管301捆扎集成換熱管束，從而組成一個(gè)整體，提高了換熱管束剛度，使得換熱管301與換熱管301之間相互支撐，即使管外介質(zhì)流體的流速非常高也不會(huì)形成對(duì)換熱管301的振動(dòng)沖擊，有良好的抗振性。

換熱管301包括多個(gè)水平段和多個(gè)彎折段，水平段由上而下分布，彎折段連通上下層水平段位于同一側(cè)的端部，由上而下多個(gè)彎折段交替設(shè)置；煙氣進(jìn)口和煙氣出口分別設(shè)置在框架4的一組對(duì)側(cè)面上，換熱管301的水平段兩端的彎折段分別對(duì)準(zhǔn)煙氣進(jìn)口與煙氣出口。水平段與彎折段設(shè)置有多個(gè)且交替設(shè)置，可使煙氣流動(dòng)的路徑更長，有利于充分換熱，達(dá)到節(jié)能效果。

換熱管束的換熱管301之間形成軸向多通道、縱向全通道的流通通道。換熱介質(zhì)可以在管束的流通通道內(nèi)全空間沒有死角流動(dòng)，不存在渦流點(diǎn)，不會(huì)形成結(jié)垢、積灰情況。

換熱管301為具有高比表面的高效換熱管301。高比表面的換熱管301換熱效率好，有助于熱量的回收。

換熱管301的截面為近橢圓形。近橢圓形的換熱管301截面，不存在圓形截面具有的60°磨損角，換熱管301的磨損量大大減少，并且不會(huì)積灰。

還包括防磨板14，防磨板14為U型結(jié)構(gòu)的卡板，防磨板14套設(shè)在換熱管301的彎折段上。防磨板14的設(shè)置可使得換熱片3的一端避免了由于劇烈的流速和熱沖擊而磨損嚴(yán)重，從而防止煙氣直接磨損管片特殊彎頭結(jié)構(gòu)。

換熱管301的彎折段上設(shè)置有將換熱管301與煙氣進(jìn)口、煙氣出口分別隔開的整流柵板13。整流柵板13的設(shè)置，使得煙氣流速均勻、流場均勻，避免局部磨損、積灰。

所述換熱管301通過連接件11固定在框架4內(nèi)。

介質(zhì)流體在換熱管301管內(nèi)或者換熱管301管外流動(dòng)時(shí)，由于受到高比表面管內(nèi)特殊的螺旋形結(jié)構(gòu)的影響，使得垂直于主流方向的二次流的影響，破壞了熱邊界層，使得熱邊界層變薄，強(qiáng)化了冷熱流體的熱交換。正是由于二次流的存在，使得壁面流體和主流流體的質(zhì)量和熱量交換得到加強(qiáng)，管內(nèi)流體的溫度和速度分布更加均勻，流體流動(dòng)的湍流程度進(jìn)一步加大，高比表面管的傳熱效率得以提高。

磨損、積灰機(jī)理：圓管磨損最大的地方出現(xiàn)在60°角的地方，該地方最先磨穿，并且180°角的位置(也就是圓管順著流向的背面)有渦流，速度下降，在該地方最容易產(chǎn)生積灰。根據(jù)圓管換熱管301在煙氣流場的磨損規(guī)律，其最大的磨損位置出現(xiàn)在圓截面60°角的地方，高比表面管的截面是近橢圓形，沒有存在60°磨損角。另外，熱量交換模式有兩種。一種是煙氣流向垂直于換熱管301，煙氣橫掠換熱管301，通過對(duì)換熱管301實(shí)施碰撞沖擊接觸來實(shí)現(xiàn)熱量交換。另一種是煙氣平行于換熱管301，煙氣沿著換熱管301軸向流動(dòng)，通過對(duì)換熱管301實(shí)施摩擦接觸來實(shí)現(xiàn)熱量交換。大部分的省煤器采用碰撞流磨擦形式。由于高效耐磨低溫省煤器結(jié)合自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用縱向沖刷管束，把普通省煤器的橫向沖刷的碰撞流改進(jìn)為縱向沖刷的摩擦流。高比表面管組成的管束具有軸向多通道，縱向全空間的特點(diǎn)，煙氣流場非常均勻。因此，煙氣流體對(duì)高比表面管的磨損大大減少，并且換熱管301迎風(fēng)背面流場好，沒有漩渦死角，不易產(chǎn)生積灰，減少產(chǎn)生結(jié)垢腐蝕的惡性循環(huán)，所以高比表面管具有抗磨損、抗結(jié)垢和抗腐蝕的特點(diǎn)。

煙氣從模塊的進(jìn)口(即進(jìn)口接管1)進(jìn)入，沿著換熱管301片中的換熱管301軸向方向流動(dòng)，煙氣與換熱管301之間是摩擦流，而且換熱管301的截面是近橢圓形狀，不存在普通圓管60°磨損角。并且煙氣進(jìn)入換熱管301管束后利用管束的“軸向多通道，縱向全空間”的特點(diǎn)，在換熱管301之間形成的空間互相混合串流，使得換熱管束沒有死角和渦流點(diǎn)，不容易積灰，磨損量極小。

參閱圖7至圖9，圖7為常規(guī)使用普通圓管的磨損示意圖，圖中所示60°角的圓管處形成一個(gè)黑點(diǎn)色塊，表示圓管在此處出現(xiàn)60°磨損角，圖中右邊有一個(gè)漩渦型構(gòu)造，表示此處有渦流；圖8為本發(fā)明實(shí)施例采用高比表面管的防磨原理圖，圖中所示60°處并沒在高比表面管上形成黑點(diǎn)色塊，表示其不存在60°磨損角，圖中右側(cè)180°處并沒出現(xiàn)漩渦型構(gòu)造，表示該處無渦流產(chǎn)生；圖9處箭頭方向?yàn)闊煔夥较颍瑘D上左側(cè)的圓環(huán)表示圓管的角度，右邊的曲線表示磨損量的變化，坐標(biāo)圖以右側(cè)下端為0起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示角度變化，橫坐標(biāo)向左表示磨損量的變化。高比表面管具有防磨特點(diǎn)的詳細(xì)闡述，一般的圓管磨損點(diǎn)最大的地方出現(xiàn)在60°角的地方，該地方最先磨穿，并且180°角的位置(也就是圓管順著流向的背面)有渦流，速度下降，在該地方最容易產(chǎn)生積灰。根據(jù)圓管換熱管301在煙氣流場的磨損規(guī)律，其最大的磨損位置出現(xiàn)在圓截面60°角的地方，而高比表面管的截面是近橢圓形，沒有存在60°磨損角，在背面也不存在渦流點(diǎn)，不會(huì)積灰。

上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。