專利名稱：縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換熱器，特別是涉及一種縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣換熱器，達(dá)到防止低溫腐蝕，節(jié)約能源提高設(shè)備熱效率之目的。
火力發(fā)電廠的鍋爐、工業(yè)鍋爐、石油化工設(shè)備等行業(yè)，為了提高這些設(shè)備的熱效率，充分利用排煙余熱，一般都采用煙氣-空氣換熱器，通稱為空氣預(yù)熱器，這類換熱器通常有下列若干種型式板式，通過板件傳熱，用于小型工業(yè)鍋爐，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳熱效率低，漏風(fēng)大，早已被淘汰。
管式換熱器，根據(jù)固體、液體和氣體燃料的不同，煙氣和空氣在管內(nèi)外的不同流向進(jìn)行管壁換熱，其最大缺點(diǎn)是體積龐大，金屬耗量大，傳熱效率低，鍋爐總體布置困難，因此新式的大型鍋爐機(jī)組已不采用。
回轉(zhuǎn)式換熱器，它是裝滿波形傳熱元件的圓盤，以大約1轉(zhuǎn)/分的低速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圓盤的一半通過熱煙氣加熱傳熱元件，而另一半通過被加熱的空氣，隨著圓盤連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，煙氣被傳熱元件冷卻，空氣被傳熱元件加熱，這種換熱器的缺點(diǎn)是漏風(fēng)率大，直接影響鍋爐效率，運(yùn)行安全性差。
熱管式換熱器，它是近期出現(xiàn)的一種新式換熱裝置，它充分利用熱管這一傳熱快、載熱能力大、熱穩(wěn)定性好這一特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的新式結(jié)構(gòu)，利用中管板將熱管分成上下兩部分，上箱體流通空氣，下箱體流通煙氣，空氣與煙氣逆向流動(dòng)。熱煙氣流徑下箱體時(shí)將熱量釋放給熱管加熱段，加熱段將熱量以熱超導(dǎo)的形式傳到熱管冷卻段，冷卻段再將熱量釋放給流徑上箱體的空氣。這種結(jié)構(gòu)其傳熱效率高，金屬耗量低，體積小，易于總體布置，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因而運(yùn)行可靠，維修量小，漏風(fēng)率低至近乎于零。因此熱管式結(jié)構(gòu)是最有發(fā)展前途的，目前已有根據(jù)該原理而設(shè)計(jì)的小型結(jié)構(gòu)，如“多功能節(jié)能熱管換熱器”(91207271.7 92年8月19日公告)。
我國的燃料大部分都含有較高硫份，而上述幾種類型的換熱器的一個(gè)共同的致命缺點(diǎn)就是在冷端出現(xiàn)過冷的金屬壁溫，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生酸露點(diǎn)腐蝕，而由此形成積灰堵灰，直接危及安全運(yùn)行和設(shè)備壽命，通常要采取一系列其它措施，諸如提高排煙溫度，使金屬溫度高于酸露點(diǎn)，這樣就降低了熱效率。或先將空氣用蒸汽加熱，然后再進(jìn)入換熱器，這樣既增加設(shè)備投資又增加維持費(fèi)用。
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣換熱器，它利用了熱管這一新技術(shù)的特點(diǎn)，提高了換熱器的金屬壁溫，從而解決了冷端酸腐蝕這一難題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)措施，沿?zé)峁芨叨确较蛴弥邪鍖⑵涓舫缮喜亢拖虏?，汽相連接管的下部與熱管的頂部連通，而其上部與汽相聯(lián)箱連通，液相連接管的上部與熱管的底部連通，而下部與液相聯(lián)箱連通，熱管的上部伸出上管板以上，而下部伸出下管板以下，隨著熱煙氣對(duì)熱管下部沖刷傳熱，液相工質(zhì)于液相聯(lián)箱中向前向上流動(dòng)，而汽相工質(zhì)于汽相聯(lián)箱中向后向下流動(dòng)，使各熱管形成一等壓容器，各熱管具有相同的飽和溫度，從而避免出現(xiàn)最低壁溫。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1為本發(fā)明適用于液體或氣體燃料垂直布置的縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明適用于固體燃料傾斜布置的另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-空氣入口、2-煙氣入口、3-熱管、4-中管板、5-上管板、6-下管板、7-汽相聯(lián)箱、8-液相聯(lián)箱、9-汽相連接管、10-液相連接管、11-汽體工質(zhì)、12-液體工質(zhì)、13-煙氣出口、14-空氣出口、15-側(cè)護(hù)板。
如圖1-2所示，熱管3沿高度方向于管間由中管板4將其隔成上部和下部，汽相聯(lián)接管9的下部與熱管3的頂部連通，而上部與汽相聯(lián)箱7連通，液相連接管10的上部與熱管3的底部連通，而下部與液體相聯(lián)箱8連通，所述熱管3的上部伸出上管板5之外，而下部伸出下管板6之外，熱煙氣由煙氣入口2按箭頭C所示方向流入，通過由中管板4、下管板6、側(cè)護(hù)板15所構(gòu)成的下部通道橫向沖刷至少由兩排從上熱管3所構(gòu)成的管群并由煙氣出口13按箭頭D所示方向排出。冷空氣由空氣入口1按箭頭A所示方向流入，橫向沖刷上部管群，由空氣出口14按箭頭B所示方向排出。沿?zé)釤煔鉀_刷方向第一排熱管3由于溫度最高，傳熱量最大，管內(nèi)工質(zhì)具有最高的壓力和相應(yīng)最高的飽和溫度。而熱管3的管壁溫度又取決于管內(nèi)的飽和溫度，故第一排熱管3具有最高的管壁溫度，其余以此類推，最后一排熱管具有最低的管壁溫度。
為避免最低管壁溫度的出現(xiàn)，按照本發(fā)明的縱向串聯(lián)熱管裝置，液體工質(zhì)被加熱后以液體流向12所示方向向前、向上流動(dòng)，而汽相工質(zhì)以汽體流向11所示方向向后、向下流回管的下部，使各熱管3形成一個(gè)等壓容器，各管由具有相同的飽和溫度，其壁溫為各熱管壁溫的算術(shù)平均值，使最低壁溫大為提高，在同樣最低壁溫的條件下，它可比上述幾種換熱器大幅度降低排煙溫度，從而提高了整個(gè)機(jī)組的熱效率，又避免了酸露點(diǎn)。
本裝置中所述熱管可采用螺旋翅片熱管，傳熱更佳。
實(shí)施例以一臺(tái)220T/H高壓燃油機(jī)組的末級(jí)空氣預(yù)熱器(垂直型)為例。
熱管直徑ψ32mm，橫向節(jié)距S1＝74mm，縱向節(jié)距S2＝80mm，(如果采用熱管螺旋翅片，即直徑ψ64mm，片距t＝8mm，片厚δ＝1.2mm)熱管縱向排數(shù)15排，總根數(shù)1388根，煙氣入口溫度257℃，煙氣出口溫度160℃，煙氣平均流速13.6米/秒，煙氣阻力76.6mmHo，第一排熱管的飽和溫度為174℃，最末一排熱管的飽和溫度為70℃(也即為最低壁溫)，采用縱向串聯(lián)熱管后，其壁溫為上述之算術(shù)平均值，即(174+70)/2＝122℃(因煙氣溫度較高，實(shí)際壁溫要高于飽和溫度～10℃)，其結(jié)果較原最低壁溫70℃提高122-70＝52℃，該壁溫較排煙溫度低160-122＝38℃，該壁溫可控制在只比排煙溫度低15℃的范圍內(nèi)。當(dāng)然，這要以增加金屬耗量作為代價(jià)，這要由經(jīng)濟(jì)效益和增加初投資的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來決策。
權(quán)利要求
1.一種縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣換熱器，主要由熱管、中管板、上管板、下管板、煙氣通道、空氣通道部件組成，其特征在于熱管(3)沿高度方向于管間由中管板(4)將其隔成上部和下部，汽相連接管(9)的下部與熱管(3)的頂部連通，而上部與汽相聯(lián)箱(7)連通，液相連接管(10)的上部與熱管(3)的底部連通，而下部與液相聯(lián)箱(8)連通，所述熱管(3)的上部伸出上管板(5)之外，而下部伸出下管板(6)之外。
2.如權(quán)利要求1所述的換熱器。其特征在于所述熱管(3)為外壁帶有螺旋翅片的管子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種縱向串聯(lián)熱管煙氣-空氣換熱器，沿?zé)峁芨叨确较蛴弥泄馨鍖⑵涓舫缮喜亢拖虏?，汽相連接管的下部與熱管的頂部連通，而其上部與汽相聯(lián)箱連通，液相連接管的上部與熱管的底部連通而下部與液相聯(lián)箱連通，煙氣由中管板下部的通道橫向沖刷熱管下部，空氣于中管板上部通道與煙氣逆向沖刷熱管上部，液相工質(zhì)于液相聯(lián)箱流向煙氣沖刷最高熱管段并向上，而汽相工質(zhì)流向空氣進(jìn)口最冷段并向下使各熱管形成等壓容器，提高了最冷段之壁溫，避免了酸腐蝕。
文檔編號(hào)F23L15/04GK1106517SQ9410178
公開日1995年8月9日 申請日期1994年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月4日
發(fā)明者朱春福 申請人:朱春福