新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件及異形管屏式水管換熱器的制造方法
【專利摘要】一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件及異形管屏式水管換熱器，該傳熱強(qiáng)化元件包括基管，基管垂直于煙氣流動(dòng)方向的兩側(cè)表面均對(duì)稱設(shè)置有多排針翅，基管位于煙氣流動(dòng)方向的前后表面均設(shè)置有肋板；該換熱器的換熱管屏由上述傳熱強(qiáng)化元件組成，相鄰換熱管屏兩端的下部進(jìn)口集箱和上部出口集箱分別通過大直徑彎頭連通；多排換熱管屏布置于靜電除塵器喇叭形入口段內(nèi)的煙道空間中；該強(qiáng)化元件具有抗磨損性能好，不易積灰，傳熱能力強(qiáng)的特點(diǎn)，該換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸極為方便，不僅能合理利用煙氣余熱，還提高了靜電除塵器的除塵效率。
【專利說明】新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件及異形管屏式水管換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤鍋爐煙氣余熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件及異形管屏式水管換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般鍋爐排煙溫度在130?140°C左右，若燃用高硫燃料，排煙溫度可達(dá)150°C左右，燃用褐煤的發(fā)電機(jī)組排煙溫度甚至可達(dá)170?180°C。通常，鍋爐排煙溫度每降低15°C，鍋爐效率可提高1.0%左右，可見排煙溫度過高嚴(yán)重影響了鍋爐的效率。
[0003]煙氣溫度過高也會(huì)極大的影響靜電除塵器的正常工作。靜電除塵器是一種高效的除塵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于燃煤鍋爐的煙塵治理行業(yè)。其原理是利用高壓電使電極產(chǎn)生電暈放電，放出自由電子和離子，使塵粒荷電，而荷電顆粒受到電場(chǎng)力的作用向集塵極運(yùn)動(dòng)并被收集，實(shí)現(xiàn)氣固分離。如果靜電除塵器進(jìn)口煙溫過高，煙氣比電阻較高；同時(shí)導(dǎo)致煙氣體積流量較大，煙氣流速較高，會(huì)降低電除塵效率，難以滿足逐漸提高的環(huán)保要求。
[0004]為解決以上問題，一種方案是在靜電除塵器入口之前的水平煙道布置熱量回收裝置，回收余熱，降低煙氣溫度。為保證較好的換熱效果，換熱器一般為蛇形管束結(jié)構(gòu)，通過數(shù)量巨大的180度彎頭聯(lián)接而成，換熱器截面比常規(guī)煙道大很多，需要較大的布置空間。但有些情況下，煙道布置極其緊湊，在空氣預(yù)熱器和靜電除塵器喇叭形入口之間缺少煙道水平直段布置余熱回收裝置；有時(shí)由于部分電廠在空氣預(yù)熱器后的豎直煙道上安裝脫硝裝置，占用了煙道水平直段上方空間，使得布置熱量回收裝置在空間和實(shí)施上均難實(shí)現(xiàn)。
[0005]有鑒于此，如何改進(jìn)靜電除塵器之前的熱能回收裝置的結(jié)構(gòu)，利用靜電除塵器入口的空間布置換熱器，做到回收煙氣余熱，提高靜電除塵器除塵效率，并保證換熱裝置工作安全可靠，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件及異形管屏式水管換熱器，該強(qiáng)化元件具有抗磨損性能好，不易積灰，傳熱能力強(qiáng)的特點(diǎn)，該換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸極為方便，不僅能合理利用煙氣余熱，降低煙塵比電阻和煙氣體積及煙氣流速，從而在節(jié)能的同時(shí)，提高了靜電除塵器的除塵效率。
[0007]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，包括基管3，所述基管3垂直于煙氣流動(dòng)方向的兩側(cè)表面均對(duì)稱設(shè)置有多排針翅I，所述基管3位于煙氣流動(dòng)方向的前后表面均設(shè)置有肋板2。
[0009]所述基管3和肋板2采用光管和扁鋼焊接而成或采用直接軋制成型的鰭片管。
[0010]所述針翅I為2?4排。
[0011]一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，包括下部進(jìn)口集箱7、上部出口集箱4以及連通下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的多排換熱管屏5，其特征在于:所述換熱管屏5由權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件組成，且換熱管屏5中迎風(fēng)面的肋板2的高度由換熱管屏5中心向左右兩側(cè)對(duì)稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏5兩端的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4分別通過大直徑彎頭8連通；所述多排換熱管屏5布置于靜電除塵器喇叭形入口段6內(nèi)的煙道空間中。
[0012]和所述每個(gè)換熱管屏5相對(duì)應(yīng)的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板直接焊接在每排換熱管屏5的管束上并和換熱管屏5整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。
[0013]所述每排換熱管屏5的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件的長(zhǎng)度和直徑均相同。
[0014]所述前后換熱管屏5沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向分別采用長(zhǎng)度依次增大的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
[0015]所述前后換熱管屏5沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后分別采用直徑依次增加、針翅I節(jié)距依次減小的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件。
[0016]所述下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的直徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管屏5中新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4需經(jīng)縮頸工藝之后再通過大直徑彎頭8分別和前面的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。
[0017]所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置9，所述導(dǎo)流裝置9包括一排豎直布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管9-1的軸向上焊接有左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-2，在光管9-1的后端即背風(fēng)面焊接有水平方向的多個(gè)上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-3 ;所述每排換熱管屏5兩端的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0018]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，水平或垂直布置均可，無論是針翅還是板肋均對(duì)氣流沖刷方向不敏感，能夠適應(yīng)斜向氣流沖刷強(qiáng)化換熱，抗磨損性能好，不易積灰，是其他傳熱元件無法替代的。
[0020](2)本發(fā)明新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，以板肋實(shí)現(xiàn)來流均分及導(dǎo)流作用，同時(shí)兼具傳熱面積的增加；以針翅實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，同時(shí)兼具氣流無方向性均流梳理。
[0021](3)本發(fā)明換熱器布置在靜電除塵器喇叭形入口段異形截面內(nèi)，采用不同長(zhǎng)度直管構(gòu)成的管屏和不同位置的異形截面相匹配，不改變突擴(kuò)形喇叭口的原有結(jié)構(gòu)，管屏可為水平或垂直布置，占據(jù)空間小，充分利用了靜電除塵器的喇叭形入口段空間。
[0022](4)本發(fā)明換熱器管束和過去“直管管束+標(biāo)準(zhǔn)彎頭”形成的蛇形管束結(jié)構(gòu)相比，以數(shù)量極少的大直徑彎頭替代為數(shù)眾多的小直徑彎頭，其結(jié)構(gòu)安全可靠性大幅度提高，消除了多圈蛇形管180度彎頭占據(jù)的大量空間，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸極為方便。
[0023](5)本發(fā)明換熱器的換熱管屏直管沒有焊縫，停爐檢修或運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)直管進(jìn)行電磁導(dǎo)波離線或在線檢驗(yàn)，對(duì)磨損和腐蝕造成局部面積損耗可能引起的管子爆漏事故可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防預(yù)警，有效避免磨損或腐蝕引起的水管爆漏導(dǎo)致水流堵塞靜電除塵器的飛灰泄放閥而引起的強(qiáng)迫性停爐事故。[0024](6)本發(fā)明換熱器的尾部布置有導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置具有良好的導(dǎo)流作用，使換熱器出口的氣流具有良好的擴(kuò)散性，氣流擴(kuò)散方向與換熱器后的喇叭口后段的擴(kuò)展方向相同。
[0025](7)本發(fā)明換熱器的換熱管屏有良好的分流、導(dǎo)流和均流作用，替代了突擴(kuò)形喇叭口內(nèi)部原有設(shè)計(jì)中必須設(shè)置的均流裝置。
[0026](8)本發(fā)明換熱器換熱管屏沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向采用直徑依次增大、針翅上下節(jié)距依次減小的換熱元件，以確保因喇叭口流通截面積逐漸增加和煙氣溫度降低導(dǎo)致煙氣流速迅速衰減引起的嚴(yán)重積灰，并保證合適的煙氣流速，保證了換熱器管束的自清灰能力，提高管束傳熱的有效性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的異形管屏式水管換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的異形管屏式水管換熱器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的異形管屏式水管換熱器的尾部導(dǎo)流裝置側(cè)視圖。
[0031]圖5為本發(fā)明的異形管屏式水管換熱器的尾部導(dǎo)流裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，包括基管3，所述基管3垂直于煙氣流動(dòng)方向的兩側(cè)表面均對(duì)稱設(shè)置有多排針翅I，所述基管3位于煙氣流動(dòng)方向的前后表面均設(shè)置有肋板2。
[0034]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述基管3和肋板2采用光管和扁鋼焊接而成或采用直接軋制成型的鰭片管。
[0035]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述針翅I為2?4排。沿基管軸向針翅節(jié)距可采用等節(jié)距或變節(jié)距，以達(dá)到最佳的換熱效果；沿基管周向的針翅排數(shù)，針翅高度和針翅節(jié)距要根據(jù)換熱器布置空間，積灰情況以及傳熱效果選取。本實(shí)施例為4排。
[0036]如圖2和圖3所示，本發(fā)明一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，包括下部進(jìn)口集箱7、上部出口集箱4以及連通下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的多排換熱管屏5，換熱管屏5可水平或垂直布置；所述換熱管屏5由權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件組成，且換熱管屏5中迎風(fēng)面的肋板2的高度由換熱管屏5中心向左右兩側(cè)對(duì)稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏5兩端的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4分別通過大直徑彎頭8連通；所述多排換熱管屏5布置于靜電除塵器喇叭形入口段6內(nèi)的煙道空間中。換熱管屏5的排數(shù)，新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件長(zhǎng)度要據(jù)換熱需求、空間限制等實(shí)際情況確定。
[0037]和所述每個(gè)換熱管屏5相對(duì)應(yīng)的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板直接焊接在每排換熱管屏5的管束上并和換熱管屏5整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。
[0038]所述每排換熱管屏5的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件的長(zhǎng)度和直徑均相同。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述前后換熱管屏5沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向分別采用長(zhǎng)度依次增大的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
[0039]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述前后換熱管屏5沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后分別采用直徑依次增加、針翅I節(jié)距依次減小的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件。如依次采用Φ32、Φ38、Φ42、Φ45、Φ48、Φ51等不同管徑的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，以及依次減小的針翅節(jié)距，形成與煙氣體積相匹配的煙道截面積，以適應(yīng)后面幾排換熱管屏的管束隨著煙氣溫度降低和進(jìn)口管內(nèi)工質(zhì)溫度較低所帶來的煙氣流速降低，飛灰容易沉積、管壁金屬溫度降低，易于發(fā)生酸的凝結(jié)以及飛灰和凝酸的耦合沾污等不良狀況，改善后排管束的自清灰能力，提高管束傳熱的有效性。
[0040]相應(yīng)的，所述下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的直徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管屏5中新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4需經(jīng)縮頸工藝之后再通過大直徑彎頭8分別和前面的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。.[0041 ] 如圖4和圖5所示，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置9，所述導(dǎo)流裝置9包括一排豎直布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管9-1的軸向上焊接有左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-2，在光管9-1的后端即背風(fēng)面焊接有水平方向的多個(gè)上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-3。
[0042]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述每排換熱管屏5兩端的下部進(jìn)口集箱7和上部出口集箱4的最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0043]本發(fā)明的工作原理為:煙氣由換熱器前方煙道進(jìn)入換熱器喇叭形入口空間，沖刷換熱器的換熱管屏5時(shí)，換熱管屏5的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件前方肋板對(duì)氣流有分流，導(dǎo)流和均流作用，并列設(shè)置的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，兼做煙氣氣流均布裝置使用，煙氣在整個(gè)入口截面分布均勻；兩側(cè)針翅I對(duì)氣流沖刷方向不敏感，能夠適應(yīng)斜向氣流沖刷強(qiáng)化換熱；同時(shí)針翅I結(jié)構(gòu)減輕了煙氣的積灰、磨損。冷卻介質(zhì)經(jīng)本發(fā)明異形管屏式水管換熱器下部進(jìn)口集箱7進(jìn)入各換熱管屏5中，與沖刷異形管屏式水管換熱器的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，完成換熱后冷卻介質(zhì)升溫，由上部出口集箱4流出，煙氣降溫，體積流量降低，相應(yīng)的煙氣流速降低，同時(shí)煙氣比電阻降低，從而能夠提高靜電除塵器除塵效率。
[0044]針對(duì)國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組所燃用煤種的煤質(zhì)多變導(dǎo)致煙氣酸露點(diǎn)經(jīng)常變化的情況，本發(fā)明管屏式水管換熱器可以通過工質(zhì)再循環(huán)等措施來調(diào)整工質(zhì)溫度，進(jìn)而改變金屬管壁溫度，從而有效避免低溫腐蝕的問題。
【權(quán)利要求】
1.一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，包括基管(3)，其特征在于:所述基管(3)垂直于煙氣流動(dòng)方向的兩側(cè)表面均對(duì)稱設(shè)置有多排針翅(1)，所述基管(3)位于煙氣流動(dòng)方向的前后表面均設(shè)置有肋板(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，其特征在于:所述基管(3)和肋板(2)采用光管和扁鋼焊接而成或采用直接軋制成型的鰭片管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，其特征在于:所述針翅(I)為2?4排。
4.一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:包括下部進(jìn)口集箱(7)、上部出口集箱(4)以及連通下部進(jìn)口集箱(7)和上部出口集箱(4)的多排換熱管屏(5)，其特征在于:所述換熱管屏(5)由權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件組成，且換熱管屏(5)中迎風(fēng)面的肋板(2)的高度由換熱管屏(5)中心向左右兩側(cè)對(duì)稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏(5)兩端的下部進(jìn)口集箱(7)和上部出口集箱(4)分別通過大直徑彎頭(8)連通；所述多排換熱管屏(5)布置于靜電除塵器喇叭形入口段(6)內(nèi)的煙道空間中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:和所述每個(gè)換熱管屏(5)相對(duì)應(yīng)的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板直接焊接在每排換熱管屏(5)的管束上并和換熱管屏(5)整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的漸擴(kuò)形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:所述每排換熱管屏(5)的多個(gè)新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件的長(zhǎng)度和直徑均相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:所述前后換熱管屏(5)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向分別采用長(zhǎng)度依次增大的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:所述前后換熱管屏(5)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后分別采用直徑依次增加、針翅(I)節(jié)距依次減小的新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:所述下部進(jìn)口集箱(7)和上部出口集箱(4)的直徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管屏(5)中新型針板耦合型傳熱強(qiáng)化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進(jìn)口集箱(7)和上部出口集箱(4)需經(jīng)縮頸工藝之后再通過大直徑彎頭(8)分別和前面的下部進(jìn)口集箱(7)和上部出口集箱(4)端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，其特征在于:所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置(9)，所述導(dǎo)流裝置(9)包括一排豎直布置的光管(9-1)，在光管(9-1)的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管(9-1)的軸向上焊接有左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?9-2)，在光管(9-1)的后端即背風(fēng)面焊接有水平方向的多個(gè)上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?9-3 );所述每排換熱管屏(5 )兩端的下部進(jìn)口集箱(7 )和上部出口集箱(4)的最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥。
【文檔編號(hào)】F28F9/26GK103615923SQ201310588996
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王輝, 趙欽新, 陳牧, 金鑫, 胡玉清, 王云剛 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院, 西安交通大學(xué)