針板耦合型傳熱強化元件及異形管屏式水管換熱器的制造方法
【專利摘要】一種針板耦合型傳熱強化元件及異形管屏式水管換熱器，該傳熱強化元件包括基管，基管垂直于煙氣流動方向的兩側表面均對稱設置有多排針翅，基管位于煙氣流動方向的前后表面均設置有肋板；該換熱器的換熱管屏由上述傳熱強化元件組成，相鄰換熱管屏兩端的下部進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的煙道空間中；該強化元件具有抗磨損性能好，不易積灰，傳熱能力強的特點，該換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，結構緊湊，可實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場安裝、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】針板耦合型傳熱強化元件及異形管屏式水管換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃煤鍋爐煙氣余熱利用【技術領域】，具體涉及一種針板耦合型傳熱強化元件及異形管屏式水管換熱器。
【背景技術】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，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150°C左右，燃用褐煤的發(fā)電機組排煙溫度甚至可達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重影響了鍋爐的效率。
[0003]煙氣溫度過高也會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備，廣泛應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力的作用向集塵極運動并被收集，實現(xiàn)氣固分離。如果靜電除塵器進口煙溫過高，煙氣比電阻較高；同時導致煙氣體積流量較大，煙氣流速較高，會降低電除塵效率，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構，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；有時由于部分電廠在空氣預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施上均難實現(xiàn)。
[0005]有鑒于此，如何改進靜電除塵器之前的熱能回收裝置的結構，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，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種針板耦合型傳熱強化元件及異形管屏式水管換熱器，該強化元件具有抗磨損性能好，不易積灰，傳熱能力強的特點，該換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，結構緊湊，可實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場安裝、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，提高了靜電除塵器的除塵效率。
[0007]為達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0008]一種針板耦合型傳熱強化元件，包括基管3，所述基管3垂直于煙氣流動方向的兩側表面均對稱設置有多排針翅I，所述基管3位于煙氣流動方向的前后表面均設置有肋板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，包括下部進口集箱7、上部出口集箱4以及連通下部進口集箱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由權利要求1至3任一項所述的多個新型針板耦合型傳熱強化元件組成，且換熱管屏5中迎風面的肋板2的高度由換熱管屏5中心向左右兩側對稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏5兩端的下部進口集箱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內的煙道空間中。
[0012]和所述每個換熱管屏5相對應的漸擴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)場拼裝、焊接時，后面管屏的漸擴形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側，部分重疊后以整圈焊接。
[0013]所述每排換熱管屏5的多個新型針板耦合型傳熱強化元件的長度和直徑均相同。
[0014]所述前后換熱管屏5沿煙氣流動方向分別采用長度依次增大的新型針板耦合型傳熱強化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
[0015]所述前后換熱管屏5沿煙氣流動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化元件。
[0016]所述下部進口集箱7和上部出口集箱4的直徑沿煙氣流動方向從前向后隨著換熱管屏5中新型針板耦合型傳熱強化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進口集箱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口集箱7和上部出口集箱4端部實現(xiàn)等徑連接。
[0017]所述換熱器沿煙氣流動方向的尾部布置有導流裝置9，所述導流裝置9包括一排豎直布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風面上沿每個光管9-1的軸向上焊接有左右導流方向導流板9-2，在光管9-1的后端即背風面焊接有水平方向的多個上下導流方向導流板9-3 ;所述每排換熱管屏5兩端的下部進口集箱7和上部出口集箱4的最高處均設置自動放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0018]本實用新型和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0019](I)本實用新型針板耦合型傳熱強化元件，水平或垂直布置均可，無論是針翅還是板肋均對氣流沖刷方向不敏感，能夠適應斜向氣流沖刷強化換熱，抗磨損性能好，不易積灰，是其他傳熱元件無法替代的。
[0020](2)本實用新型針板耦合型傳熱強化元件，以板肋實現(xiàn)來流均分及導流作用，同時兼具傳熱面積的增加；以針翅實現(xiàn)強化傳熱，同時兼具氣流無方向性均流梳理。
[0021](3)本實用新型換熱器布置在靜電除塵器喇叭形入口段異形截面內，采用不同長度直管構成的管屏和不同位置的異形截面相匹配，不改變突擴形喇叭口的原有結構，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)本實用新型換熱器管束和過去“直管管束+標準彎頭”形成的蛇形管束結構相t匕，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，其結構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，可實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場安裝、拆卸極為方便。
[0023](5)本實用新型換熱器的換熱管屏直管沒有焊縫，停爐檢修或運行時，可以對直管進行電磁導波離線或在線檢驗，對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現(xiàn)預防預警，有效避免磨損或腐蝕引起的水管爆漏導致水流堵塞靜電除塵器的飛灰泄放閥而引起的強迫性停爐事故。[0024](6)本實用新型換熱器的尾部布置有導流裝置，該導流裝置具有良好的導流作用，使換熱器出口的氣流具有良好的擴散性，氣流擴散方向與換熱器后的喇叭口后段的擴展方向相同。
[0025](7)本實用新型換熱器的換熱管屏有良好的分流、導流和均流作用，替代了突擴形喇叭口內部原有設計中必須設置的均流裝置。
[0026](8)本實用新型換熱器換熱管屏沿煙氣流動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致煙氣流速迅速衰減引起的嚴重積灰，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為本實用新型的針板耦合型傳熱強化元件的結構示意圖。
[0028]圖2為本實用新型的異形管屏式水管換熱器的結構示意圖。
[0029]圖3為本實用新型的異形管屏式水管換熱器的整體結構示意圖。
[0030]圖4為本實用新型的異形管屏式水管換熱器的尾部導流裝置側視圖。
[0031]圖5為本實用新型的異形管屏式水管換熱器的尾部導流裝置立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0033]如圖1所示，本實用新型一種針板耦合型傳熱強化元件，包括基管3，所述基管3垂直于煙氣流動方向的兩側表面均對稱設置有多排針翅I，所述基管3位于煙氣流動方向的前后表面均設置有肋板2。
[0034]作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，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]作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，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。本實施例為4排。
[0036]如圖2和圖3所示，本實用新型一種布置在靜電除塵器入口段的異形管屏式水管換熱器，包括下部進口集箱7、上部出口集箱4以及連通下部進口集箱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由權利要求1至3任一項所述的多個新型針板耦合型傳熱強化元件組成，且換熱管屏5中迎風面的肋板2的高度由換熱管屏5中心向左右兩側對稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏5兩端的下部進口集箱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化元件長度要據(jù)換熱需求、空間限制等實際情況確定。
[0037]和所述每個換熱管屏5相對應的漸擴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)場拼裝、焊接時，后面管屏的漸擴形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側，部分重疊后以整圈焊接。
[0038]所述每排換熱管屏5的多個新型針板耦合型傳熱強化元件的長度和直徑均相同。作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述前后換熱管屏5沿煙氣流動方向分別采用長度依次增大的新型針板耦合型傳熱強化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
[0039]作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述前后換熱管屏5沿煙氣流動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，以適應后面幾排換熱管屏的管束隨著煙氣溫度降低和進口管內工質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]相應的，所述下部進口集箱7和上部出口集箱4的直徑沿煙氣流動方向從前向后隨著換熱管屏5中新型針板耦合型傳熱強化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進口集箱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口集箱7和上部出口集箱4端部實現(xiàn)等徑連接。.[0041]如圖4和圖5所示，作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述換熱器沿煙氣流動方向的尾部布置有導流裝置9，所述導流裝置9包括一排豎直布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風面上沿每個光管9-1的軸向上焊接有左右導流方向導流板9-2，在光管9-1的后端即背風面焊接有水平方向的多個上下導流方向導流板9-3。
[0042]作為本實用新型的優(yōu)選實施方式，所述每排換熱管屏5兩端的下部進口集箱7和上部出口集箱4的最高處均設置自動放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0043]本實用新型的工作原理為:煙氣由換熱器前方煙道進入換熱器喇叭形入口空間，沖刷換熱器的換熱管屏5時，換熱管屏5的新型針板耦合型傳熱強化元件前方肋板對氣流有分流，導流和均流作用，并列設置的新型針板耦合型傳熱強化元件，兼做煙氣氣流均布裝置使用，煙氣在整個入口截面分布均勻；兩側針翅I對氣流沖刷方向不敏感，能夠適應斜向氣流沖刷強化換熱；同時針翅I結構減輕了煙氣的積灰、磨損。冷卻介質經(jīng)本實用新型異形管屏式水管換熱器下部進口集箱7進入各換熱管屏5中，與沖刷異形管屏式水管換熱器的高溫煙氣進行換熱，完成換熱后冷卻介質升溫，由上部出口集箱4流出，煙氣降溫，體積流量降低，相應的煙氣流速降低，同時煙氣比電阻降低，從而能夠提高靜電除塵器除塵效率。
[0044]針對國內燃煤機組所燃用煤種的煤質多變導致煙氣酸露點經(jīng)常變化的情況，本實用新型管屏式水管換熱器可以通過工質再循環(huán)等措施來調整工質溫度，進而改變金屬管壁溫度，從而有效避免低溫腐蝕的問題。
【權利要求】
1.一種針板耦合型傳熱強化元件，包括基管(3)，其特征在于:所述基管(3)垂直于煙氣流動方向的兩側表面均對稱設置有多排針翅(1)，所述基管(3)位于煙氣流動方向的前后表面均設置有肋板(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種針板耦合型傳熱強化元件，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)權利要求1所述的一種針板耦合型傳熱強化元件，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:包括下部進口集箱(7)、上部出口集箱(4)以及連通下部進口集箱(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)由權利要求1至3任一項所述的多個新型針板耦合型傳熱強化元件組成，且換熱管屏(5)中迎風面的肋板(2)的高度由換熱管屏(5)中心向左右兩側對稱地依次遞減；所述相鄰換熱管屏(5)兩端的下部進口集箱(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)內的煙道空間中。
5.根據(jù)權利要求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:和所述每個換熱管屏(5)相對應的漸擴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)場拼裝、焊接時，后面管屏的漸擴形變截面煙箱隔板緊貼前面煙箱隔板的外側，部分重疊后以整圈焊接。
6.根據(jù)權利要求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)的多個新型針板耦合型傳熱強化元件的長度和直徑均相同。
7.根據(jù)權利要求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)沿煙氣流動方向分別采用長度依次增大的新型針板耦合型傳熱強化元件，與不同位置的異形截面相匹配。
8.根據(jù)權利要求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)沿煙氣流動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化元件。
9.根據(jù)權利要求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:所述下部進口集箱(7)和上部出口集箱(4)的直徑沿煙氣流動方向從前向后隨著換熱管屏(5)中新型針板耦合型傳熱強化元件直徑的依次增大而逐漸增大，后面的大直徑下部進口集箱(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口集箱(7)和上部出口集箱(4)端部實現(xiàn)等徑連接。
10.根據(jù)權利要求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:所述換熱器沿煙氣流動方向的尾部布置有導流裝置(9)，所述導流裝置(9)包括一排豎直布置的光管(9-1)，在光管(9-1)的前端即迎風面上沿每個光管(9-1)的軸向上焊接有左右導流方向導流板(9-2)，在光管(9-1)的后端即背風面焊接有水平方向的多個上下導流方向導流板(9-3 );所述每排換熱管屏(5 )兩端的下部進口集箱(7 )和上部出口集箱(4)的最高處均設置自動放氣閥。
【文檔編號】F28D7/16GK203572289SQ201320738858
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日: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 申請人:中國電力工程顧問集團中南電力設計院, 西安交通大學