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領域,尤其涉及一種涉及高含塵的煙氣、并對換熱元件產生嚴重磨損的工藝環(huán)境特點的余熱回收的高效耐磨低溫省煤器。

背景技術：

隨著國家的不斷發(fā)展，人民的生活越來越好，在此同時對生活質量的要求也越來越高。由于隨著現代化的不斷發(fā)展，對能源的依賴越來越嚴重，并且這些能源對環(huán)境的污染嚴重。電站鍋爐的燃料一般為燃煤，燃煤燃燒后產生的煙氣中含有對人體、動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過處理直接排放到大氣中，就會對環(huán)境造成煙氣污染。SOx、NOx會在大氣中形成酸雨，對水源，土地和人畜造成不可恢復的傷害，特別是煙塵會形成嚴重的霧靄，近來對人體健康造成了嚴重的威脅。為了不讓經濟發(fā)展是建立在環(huán)境污染的代價上悲劇發(fā)生，國家投入巨資進行環(huán)境治理和預防，其中燃煤電站鍋爐的治理和預防是首當其沖，對其提高了前所未有的環(huán)保標準“503510”。為了能讓燃煤電站鍋爐順利達標，必須對鍋爐尾部煙氣進行深度冷卻，使得滿足除塵設備和脫硫設備處于最佳工況下工作。另外，為了防止煙氣對煙囪的腐蝕，和不利于煙氣在大氣中的擴散等原因，在煙氣進入煙囪之前利用前面進行深度冷卻并吸收的熱量對煙氣進行加熱后再排放。

目前現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行換熱。由于H型鰭片管結構比較復雜，死角多，導致流場不好，容易產生積灰、堵灰，換熱效果在短時間內急劇下降甚至失效。并且由于煙氣橫向沖刷是碰撞流，因此導致了嚴重的磨損。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現有技術的不足，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備所占空間，減輕磨損和堵灰，延長設備壽命，又能降低排煙溫度，盡量回收煙氣熱量，同時避免了低溫省煤器因堵灰、磨損、換熱效率低而導致失效問題。

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

換熱模塊是單獨的，切斷閥閘的單獨設置，可在特殊情況下可以獨立切斷或開啟該模塊，不影響其它模塊的運行情況。

所述換熱管設置有若干凸點，相鄰的換熱管之間的位置相對且相碰觸，若干個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相互碰觸支撐，使得其結構非常緊湊，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，即使管外介質流體的流速非常高也不會形成對換熱管的振動沖擊，有良好的抗振性。

所述換熱管包括多個水平段和多個彎折段，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的端部，由上而下多個彎折段交替設置；所述煙氣進口和煙氣出口分別設置在所述框架的一組對側面上，所述換熱管的水平段兩端的彎折段分別對準煙氣進口與煙氣出口。水平段與彎折段設置有多個且交替設置，可使煙氣流動的路徑更長，有利于充分換熱，達到節(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。換熱介質可以在管束的流通通道內全空間沒有死角流動，不存在渦流點，不會形成結垢、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，并且不會積灰。

還包括防磨板，所述防磨板為U型結構的卡板，所述防磨板套設在換熱管的彎折段上。防磨板的設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重，從而防止煙氣直接磨損管片特殊彎頭結構。

所述換熱管的彎折段上設置有將換熱管與煙氣進口、煙氣出口分別隔開的整流柵板。整流柵板的設置，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。

與現有技術對比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

第一，把普通省煤器的煙氣碰撞流動方式變?yōu)槟Σ亮鳎枇π?，磨損??；

第二，高比表面管的截面是橢圓形，沒有存在60°磨損角，磨損?。?/p>

第三，軸向多通道，縱向全空間的特點，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”形成相互支撐，使得結構緊湊，體積小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的主視圖；

圖2為本發(fā)明實施例的側視圖；

圖3為本發(fā)明實施例的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實施例的主視圖；

圖5為本發(fā)明實施例換熱片中多排換熱管組成的側視圖；

圖6為本發(fā)明實施例管外介質在換熱管間走向及換熱管相互支撐的結構示意圖；

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。

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

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的內容做進一步詳細說明。

實施例

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

換熱模塊是單獨的，切斷閥閘的單獨設置，可在特殊情況下可以獨立切斷或開啟該模塊，不影響其它模塊的運行情況。

參閱圖4至圖6，圖5中虛線邊界內的箭頭表示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的方向，圖6所示的結構為換熱管301翻轉90度后的結構狀態(tài)圖，方便展示閱讀。換熱管301設置有若干凸點305，相鄰的換熱管301之間的位置相對且相碰觸，若干個換熱管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305相互碰觸支撐，使得其結構非常緊湊，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，即使管外介質流體的流速非常高也不會形成對換熱管301的振動沖擊，有良好的抗振性。

換熱管301包括多個水平段和多個彎折段，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的端部，由上而下多個彎折段交替設置；煙氣進口和煙氣出口分別設置在框架4的一組對側面上，換熱管301的水平段兩端的彎折段分別對準煙氣進口與煙氣出口。水平段與彎折段設置有多個且交替設置，可使煙氣流動的路徑更長，有利于充分換熱，達到節(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。換熱介質可以在管束的流通通道內全空間沒有死角流動，不存在渦流點，不會形成結垢、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，并且不會積灰。

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

換熱管301的彎折段上設置有將換熱管301與煙氣進口、煙氣出口分別隔開的整流柵板13。整流柵板13的設置，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。

介質流體在換熱管301管內或者換熱管301管外流動時，由于受到高比表面管內特殊的螺旋形結構的影響，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量和熱量交換得到加強，管內流體的溫度和速度分布更加均勻，流體流動的湍流程度進一步加大，高比表面管的傳熱效率得以提高。

磨損、積灰機理：圓管磨損最大的地方出現在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，在該地方最容易產生積灰。根據圓管換熱管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，通過對換熱管301實施碰撞沖擊接觸來實現熱量交換。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，通過對換熱管301實施摩擦接觸來實現熱量交換。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合自身的結構特點，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，煙氣流場非常均勻。因此，煙氣流體對高比表面管的磨損大大減少，并且換熱管301迎風背面流場好，沒有漩渦死角，不易產生積灰，減少產生結垢腐蝕的惡性循環(huán)，所以高比表面管具有抗磨損、抗結垢和抗腐蝕的特點。

煙氣從模塊的進口(即進口接管1)進入，沿著換熱管301片中的換熱管301軸向方向流動，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，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，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黑點色塊，表示圓管在此處出現60°磨損角，圖中右邊有一個漩渦型構造，表示此處有渦流；圖8為本發(fā)明實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色塊，表示其不存在60°磨損角，圖中右側180°處并沒出現漩渦型構造，表示該處無渦流產生；圖9處箭頭方向為煙氣方向，圖上左側的圓環(huán)表示圓管的角度，右邊的曲線表示磨損量的變化，坐標圖以右側下端為0起點，縱坐標表示角度變化，橫坐標向左表示磨損量的變化。高比表面管具有防磨特點的詳細闡述，一般的圓管磨損點最大的地方出現在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，在該地方最容易產生積灰。根據圓管換熱管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，不會積灰。

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