CN100501241C - 板式空气预热器 - Google Patents

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宋秉棠
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Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co Ltd
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ZHANG YANFENG SONG BINGTANG
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Abstract

一种板式空气预热器，包括：箱体、热交换部件和空气与烟气入出口管箱，所述的箱体内设置的板式热交换部件，板式热交换部件由至少一层每层至少一个板束模块组合成板束组件，板束组件上端与烟气入口管箱和空气出口管箱相连通，板束组件下端与烟气出口管箱与空气入口管箱相连通，所述的板束模块由波纹板片叠合构成，板束模块内的空气与烟气通道为方向相反的密闭通道。本发明采用纯逆流换热，它传热效率高、体积小、重量轻、长周期运行可靠且成本低、不易积灰的新型板式空气预热器。

Description

板式空气预热器
技术领域
本发明涉及一种用于对锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉的高温烟气与燃烧所用冷空气换热进行废热回收的板式空气预热器。
背景技术
目前，以波纹板片作为传热元件的换热设备代表了换热设备的发展主流方向，越来越多的管式换热设备已经或将要为板式换热设备所替代。
现有技术中空气预热器多为热管式、列管式、蓄热式及板翅式空气预热器，普遍存在传热效率低、漏风、体积大、易积灰及长周期运行成本高等缺点。且现有采用波纹板片作为传热元件的空气预热器多为交错通道，传热效率低，无法解决传热效率与压降的匹配问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用纯逆流换热，传热效率高、体积小、重量轻、长周期运行可靠且成本低、不易积灰的新型板式空气预热器。
本发明是这样实现的：一种板式空气预热器，包括：箱体、热交换部件和空气与烟气入出口管箱，所述的箱体内设置的热交换部件，热交换部件由至少一层每层由板束模块组合成板束组件I，板束组件I上端与烟气入口管箱和空气出口管箱相连通，板束组件下端与烟气出口管箱与空气入口管箱相连通，所述的板束模块由波纹板片叠合构成，板束模块内的空气与烟气通道为方向相反的密闭通道。
所述的波纹板片形状为六边形，它上、下分别设有三角形分布导流区，中间为矩形换热区，所述的矩形换热区由传热波纹和支撑波纹构成，所述的传热波纹与支撑波纹为梯形或S形或三角形连续波纹或断续波纹；该波纹板片对称叠合后两侧形成的波纹间平行密闭的烟气通道A和空气通道B；所述的烟气通道A的高度h，空气通道B的高度H，h≠H或h＝H。烟气通道A和空气通道B的方向相反，所述的分布导流区与中部矩形换热区为固接式或搭接式联接，所述的上、下三角分布导流区为相互反向倾斜波纹板，所述的中部矩形换热区的同一介质通道分别连通反向倾斜波纹板的入、出口三角形分布导流区的同一介质通道。
所述的烟气入口管箱和空气出口管箱与烟气出口管箱和空气入口管箱上、下相互交错设置。
所述的波纹板片叠合固接或拼接成板束模块。
所述板束组件的板束模块两端分别设有三角形分布导流区为相互反向倾斜波纹板，所述的三角形分布导流区波纹为连续波纹或断续波纹；所述的分布导流区远离矩形换热区的三角形顶点为尖点或圆弧过渡或为平顶形。
所述的箱体内设置由1-6层板束模块，每层板束模块上、下的三角形分布导流区内烟气通道A和空气通道B为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道；上、下相临的板束模块的三角形分布导流区烟气通道A和空气通道B也为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道。
本发明的积极作用是：
1、板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件，板片表面光滑且无流动死区，吹灰方便，解决了设备积灰问题。
2、板片波纹在加强传热的同时具有导向、支撑作用，板片叠合后在板片两侧分别形成烟气通道与空气通道而不需增设其它板间支撑件，设备更加紧凑，大大降低了设备重量。
3、板式空气预热器采用纯逆流波纹板片，烟气与空气在板片两侧呈纯逆流，烟气通道高度与空气通道高度分别与烟气及空气的物性相对应，从而大大提高了传热效率的同时使设备的总体性能更优化。
4、板束采用的模块化结构，模块之间可完全互换与任意组合，解决了超大型板束的制造、安装问题，实现了设备大型化。
根据操作温度与防腐要求不同，设备可采用分段设计，各段使用不同材质，满足不同工况的要求，如在700℃以上的高温环境可使用耐温性能更好的材料；在170-180℃以下出现低温露点腐蚀工况使用钛等耐腐材料，可回收更多热量，而设备的总体造价得到有效控制。
5、板片之间、板束模块之间及烟气与空气分程处均采用焊接或其它形式密封结构，不存在烟气与空气之间互相泄漏，彻底解决空气预热器漏风问题。设备长周期运行可靠，操作成本大大降低。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明二层板束组件实施例结构示意图。
图3为本发明三层板束组件实施例结构示意图。
图4为本发明波纹板片结构示意图。
图5为烟气和空气通道高度不相等剖面结构示意图。
图6为烟气和空气通道高度相等剖面结构示意图。
编号说明
1、箱体           2、空气出口管箱               3、烟气入口管箱
4、板束模块       402、换热区                   401、分布导流区
403、分布导流区   4401、传热波纹                4402、换热区
5、空气入口管箱   6、烟气出口管箱               7.板束组件I
8、板束组件II     9板束组件III
A、烟气通道       A′、换热后低温烟气           B空气通道
B′换热后高温空气
具体实施方式
实施例1：一层板束板束组件的板式空气预热器。
结构如图1所示，包括：箱体1、热交换部件和空气与烟气入出口管箱，所述的箱体1内设置的板式热交换部件，板式热交换部件由一层板束模块4组合成板束组件7，板束组件7上端与烟气入口管箱3和空气出口管箱2相连通，板束组件下端与烟气出口管箱6与空气入口管箱5相连通，所述的板束模块4由波纹板片构成，板束模块4内的空气与烟气通道为方向相反的密闭通道。
所述的波纹板片形状为六边形，它上、下分别设有三角形分布导流区401、403，中间为矩形换热区402，所述的矩形换热区402由传热波纹4401和支撑波纹4402构成，所述的传热波纹4401与支撑波纹4402为梯形或S形或三角形连续波纹或断续波纹；在波纹板片对称叠合后两侧形成的波纹间平行密闭的烟气通道A和空气通道B；所述的烟气通道A的高度h，空气通道B的高度H，h≠H或h＝H。烟气通道A和空气通道B方向相反，所述的上、下三角分布导流区401、403与中部矩形换热区402为固接式或搭接式联接，所述的上、下三角分布导流区401、403为相互反向倾斜波纹板，所述的中部矩形换热区402的同一介质通道分别连通反向倾斜波纹板的入、出口三角形分布导流区401、403的同一介质通道，如图4-6所示。
所述的烟气入口管箱3和空气出口管箱2与烟气出口管箱6和空气入口管箱5上、下相互交错设置。
所述的波纹板片叠合固接或拼接成板束模块4。
所述板束组件的板束模块4两端分别设有三角形分布导流区401、403为相互反向倾斜波纹板，所述的三角形分布导流区波纹为连续波纹或断续波纹；所述的分布导流区401、403远离矩形换热区2的三角形顶点为尖点或圆弧过渡或为平顶形。
所述的箱体1内设置由1层板束模块4，层板束模块4上、下的三角形分布导流区401、403内不同介质通道A、B为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道。
工作过程：高温烟气A自上而下流动，在烟气入口管箱3中均匀分布后进入由波纹板片叠合成的板束模块4，换热后低温烟气A′从烟气出口管箱6流出；低温空气B经空气入口管箱5均匀分布后进入板束模块4，换热后高温空气B′从空气出口管箱2流出，换热过程中烟气与空气在板束模块4内进行纯逆流换热。为满足密封要求，板束模块4间及板束模块4与箱体1间均采用焊接连接。
实施例2：二层板束组件的板式空气预热器
如图2所示：包括：箱体1、热交换部件和空气与烟气入出口管箱，所述的箱体1内设置的板式热交换部件，板式热交换部件由上、下二层板束模块4组合成板束组件I和II，板束组件I上端与烟气入口管箱3和空气出口管箱2相连通，板束组件II下端与烟气出口管箱6与空气入口管箱5相连通，所述的板束模块4由波纹板片叠合构成，板束模块4内的空气与烟气通道为方向相反的密闭通道。
所述的波纹板片形状为六边形，它上、下分别设有三角形分布导流区401、403，中间为矩形换热区402，所述的矩形换热区402由传热波纹4401和支撑波纹4402构成，所述的传热波纹4401与支撑波纹4402为梯形或S形或三角形连续波纹或断续波纹；在波纹板片对称叠合后两侧形成的波纹间平行密闭的烟气通道A和空气通道B；所述的烟气通道A的高度h，空气通道B的高度H，h≠H或h＝H，烟气通道A和空气通道B方向相反，所述的上、下三角分布导流区401、403与中部矩形换热区402为固接式或搭接式联接，所述的上、下三角分布导流区401、403为相互反向倾斜波纹板，所述的中部矩形换热区402的同一介质通道分别连通反向倾斜波纹板的入、出口三角形分布导流区401、403的同一介质通道。
所述的烟气入口管箱3和空气出口管箱2与烟气出口管箱6和空气入口管箱5上、下相互交错设置。
所述的波纹板片叠合固接或拼接成板束模块4。
所述板束组件的板束模块4两端分别设有三角形分布导流区401、403为相互反向倾斜波纹板，所述的三角形分布导流区波纹为连续波纹或断续波纹；所述的分布导流区401、403远离矩形换热区2的三角形顶点为尖点或圆弧过渡或为平顶形。
所述的箱体1内设置二层板束模块4，每层板束模块4上、下的三角形分布导流区401、403内烟气通道A和空气通道B为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道；上、下相临的板束模块4的三角形分布导流区401、403烟气通道A和空气通道B也为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道。
所述的烟气入口管箱3和空气入口管箱5与烟气出口管箱6和空气入口管箱5上、下交错设置。
所述的板束模块4采用上、下二层，上层为中温段板束模块层或板束组件I，增设下层的低温段板束模块或板束组件II。板束模块4结构与工作过程同实施例1不赘述。
实施例3：三层板束组件的空气预热器。
如图3所示：所述的箱体1内设置上、中、下三层板束模块层，上层为高温段板束模块层I，中间为中温段板束模块层II，下层为低温段板束模块层III，板束模块4结构和排列方式等同实施例1、2不赘述。其采用材料：上层板束模块I采用耐高温的354合金材料适合1000℃以上介质热交换；中温段板束模块4采用304合金钢材，适应700℃左右介质热交换；低温段板束模块4采用170-180℃以下出现低温露点产生工况，采用钛等耐腐材料，可回收更多热量。
上述实施例实验证明：本发明的积极作用是：
1、板式空气预热器采用波纹板片作为传热元件，板片表面光滑且无流动死区，吹灰方便，解决了设备积灰问题。
2、板片波纹在加强传热的同时具有导向、支撑作用，板片叠合后在板片两侧分别形成烟气通道与空气通道而不需增设其它板间支撑件，设备更加紧凑，大大降低了设备重量。
3、板式空气预热器采用纯逆流波纹板片，烟气与空气在板片两侧呈纯逆流，烟气通道高度与空气通道高度分别与烟气及空气的物性相对应，从而大大提高了传热效率的同时使设备的总体性能更优化。
4、板束采用的模块化结构，模块之间可完全互换与任意组合，解决了超大型板束的制造、安装问题，实现了设备大型化。
根据操作温度与防腐要求不同，设备可采用分段设计，各段使用不同材质，满足不同工况的要求，如在700℃以上的高温环境可使用耐温性能更好的材料；在170-180℃以下出现低温露点腐蚀工况使用钛等耐腐材料，可回收更多热量，而设备的总体造价得到有效控制。
5、板片之间、板束模块之间及烟气与空气分程处均采用焊接或其它形式密封结构，不存在烟气与空气之间互相泄漏，彻底解决空气预热器漏风问题。设备长周期运行可靠，操作成本大大降低。

Claims (6)

1、一种板式空气预热器，包括：箱体(1)、热交换部件和空气与烟气入出口管箱，其特征在于：所述的箱体(1)内设置的板式热交换部件，板式热交换部件由至少一层每层由板束模块(4)组合成板束组件(7)，板束组件(7)上端与烟气入口管箱(3)和空气出口管箱(2)相连通，板束组件下端与烟气出口管箱(6)与空气入口管箱(5)相连通，所述的板束模块(4)由波纹板片构成，板式板束模块(4)内的空气与烟气通道为方向相反的密闭通道。
2、如权利要求1所述的板式空气预热器，其特征在于：所述的波纹板片形状为六边形，它上、下分别设有三角形分布导流区(401、403)，中间为矩形换热区(402)，所述的矩形换热区(402)由传热波纹(4401)和支撑波纹(4402)构成，所述的传热波纹(4401)与支撑波纹(4402)为梯形或S形或三角形连续波纹或断续波纹；波纹板片对称叠合后两侧形成的波纹间平行密闭的烟气通道和空气通道；所述的烟气通道的高度h，空气通道的高度H，h≠H或h＝H，烟气通道和空气通道的方向相反，所述的分布导流区(401、403)与中部矩形换热区(402)为固接式或搭接式联接，所述的上、下三角分布导流区(401、403)为相互反向倾斜波纹板，所述的中部矩形换热区(402)的同一介质通道分别连通反向倾斜波纹板的入、出口三角形分布导流区(401、403)的同一介质通道。
3、如权利要求1所述的板式空气预热器，其特征在于：所述的烟气入口管箱(3)和空气出口管箱(2)与烟气出口管箱(6)和空气入口管箱(5)上、下相互交错设置。
4、如权利要求1所述的板式空气预热器，其特征在于：所述的波纹板片叠合固接或拼接成板束模块(4)。
5、如权利要求1所述的板式空气预热器，其特征在于：所述板束组件的板束模块(4)两端分别设有三角形分布导流区(401、403)为相互反向倾斜波纹板，所述的三角形分布导流区波纹为连续波纹或断续波纹；所述的分布导流区(401、403)远离矩形换热区(2)的三角形顶点为尖点或圆弧过渡或为平顶形。
6、如权利要求1或3或5所述的板式空气预热器，其特征在于：所述的箱体(1)内设置由1-6层板束模块(4)，每层板束模块(4)上、下的三角形分布导流区(401、403)内不同介质烟气通道和空气通道为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道；上、下相临的板束模块(4)的三角形分布导流区(401、403)不同介质烟气通道和空气通道也为上左、下右交错设置的倾斜波纹板构成的介质通道。
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