CN102914200A - 锅炉烟气余热回收复合材料热交换管 - Google Patents

锅炉烟气余热回收复合材料热交换管 Download PDF

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徐振华
张一青
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Abstract

本发明公开了一种锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，包括圆柱体烟道主体，所述的烟道主体的内侧和/或外侧分别紧密设置有热交换管组件：内热交换管组件和外热交换管组件；所述的热交换管组件为带翅片的合金铝管。通过本发明设计而成的锅炉的热交换管道，结构精巧，既可以提高热传导的接触面积，又可以防止过多的散热片阻止烟道气的排放，并且内传热气便于清理。由于复合材热交换管,为三层结构，可以根椐不同工况，合为一体或解体为外层加中层，或中层加内层分别使用。

Description

锅炉烟气余热回收复合材料热交换管
技术领域
本发明涉及一种复合材料热交换管，具体为一种用于锅炉烟气余热回收装置內的热交换管，属于节能环保技术领域。 
背景技术
锅炉的烟气中带有大量的热量，如果直接排放，是不小的能源损失，目前普遍使用的烟气余热回收装置內的热交换管均为空芯管或管外加焊圈翅片增加換热面积。使用此类摸式换热吸热，由于现有热交换管均为空芯管，无法吸收管内中心温度，造成換热传导效果不理想，并且效果低下等诸多缺陷。 
发明内容
本发明的目的是为了提供一种高效的复合材料热交换管，主要解决热交换管中心温度及能快速释放热量。 
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。 
一种锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，包括圆柱体烟道主体，所述的烟道主体的内侧和/或外侧分别紧密设置有热交换管组件：内热交换管组件和外热交换管组件；所述的热交换管组件为带翅片的 合金铝管。 
由于铝材的导热系数为200,为钢材的3倍，所以内层合金铝能迅速将管内的热量传递到中层合金钢，合金钢再将热量传递给外层合金铝，由于外层合金铝导热面积最大，为此能使热量迅速地释放。 
另外，由于合金铝的膨胀系数比合金钢的膨胀系数大，因此采用这种层状复合方式，可以将不同金属，紧密结合在一起，使其在不同的工况下都不会产生间隙，并始终处于很高的热传导性。 
所述的内热交换管组件横截面等分分隔为四个圆心角为90度的扇形区域，每个扇形区域的内热交换管组件的翅片自内热交换管组件的合金铝管内壁延伸至半径位置形成梳齿状；并且同一扇形区域内的翅片单元的中线相互平行。 
半径相邻的两组扇形区域的内热交换管组件的翅片之间留有空隙，四组扇形区域之间形成十字形空隙。这种结构的内热交换管组件的翅片可以将烟道主体的中心温度传递出去，并将其分割成4个大流动通道，若干小流动通道，使高温烟气形成了扰流边界条件，进入内热交换管组件的翅片流动通道内，避免了高温烟气中心热量无法向外释放的现象，并在翅片单元之间形成一个复杂的紊乱现象，增加了热交换效率。 
半径相邻的两组扇形区域的翅片单元之间的夹角为90度。 
考虑到翅片单元与内热交换管组件的合金铝管之间的牢靠连接，翅片单元与与内热交换管的合金铝管之间的连接处增厚；优选连接处相切。 
内热交换管组件的翅片表面积为内热交换管组件的铝合金管内侧表面积的4-5倍；烟道主体中空的烟道占烟道主体截面积的50-55%。既能达到最好的传热效果，又能不是烟道中烟的流通产生阻碍。 
所述的外热交换管组件的翅片横截面为自外热交换管组件的合金铝管外侧壁均匀发散的翅片单元；所述的翅片单元为弯曲状。不仅获得了较大的与水热交换的接触面积，增强了释放能量性能；而且，弧型的设计可以起到搅乱受热液体（水）的作用。 
所述的烟道主体为高级合金钢，起到支撑骨架和传递热量的作用。 
内热交换管组件的合金铝管壁厚为2-3mm；烟道主体的壁厚为1.5-2mm；外热交换管组件的合金铝管壁厚为2-3mm。 
通过本发明设计而成的锅炉的热交换管道，结构精巧，既可以提高热传导的接触面积，又可以防止过多的散热片阻止烟道气的排放，并且内传热气便于清理。由于复合材热交换管,为三层结构，可以根椐不同工况，合为一体或解体为外层加中层，或中层加内层分别使用。 
附图说明
图1为本发明的横截面结构示意图； 
图中：10、烟道主体  20、内热交换管组件  21、内热交换管组件的翅片  22、内热交换管组件的合金铝管  30、外热交换 管组件  31、外热交换管组件的翅片  32、外热交换管组件的合金铝管。 
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的结构特点。 
如图1所示的一种锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，包括圆柱体烟道主体10，所述的烟道主体10的内侧和/或外侧分别紧密设置有热交换管组件：内热交换管组件20和外热交换管组件30；所述的热交换管组件为带翅片的合金铝管。 
由于铝材的导热系数为200,为钢材的3倍，所以内层合金铝能迅速将管内的热量传递到中层合金钢，合金钢再将热量传递给外层合金铝，由于外层合金铝导热面积最大，为此能使热量迅速地释放。 
另外，由于合金铝的膨胀系数比合金钢的膨胀系数打，因此采用这种层状复合方式，可以将不同金属，紧密结合在一起，使其在不同的工况下都不会产生间隙，并始终处于很高的热传导性。 
所述的内热交换管组件20横截面等分分隔为四个圆心角为90度的扇形区域，每个扇形区域的内热交换管组件的翅片21自内热交换管组件的合金铝管22内壁延伸至半径位置形成梳齿状；并且同一扇形区域内的翅片单元的中线相互平行。 
半径相邻的两组扇形区域的内热交换管组件的翅片21之间留有空隙，四组扇形区域之间形成十字形空隙。这种结构的内热交换管组件的翅片21可以将烟道主体的中心温度传递出去，并将其分割成4 个大流动通道，若干小流动通道，使高温烟气形成了扰流边界条件，进入内热交换管组件的翅片流动通道内，避免了高温烟气中心热量无法向外释放的现象，并在翅片单元之间形成一个复杂的紊乱现象，增加了热交换效率。 
半径相邻的两组扇形区域的翅片单元之间的夹角为90度。 
考虑到翅片单元与内热交换管组件的合金铝管22之间的牢靠连接，翅片单元与与内热交换管的合金铝管22之间的连接处增厚；优选连接处相切。 
内热交换管组件的翅片21表面积为内热交换管组件的铝合金管22内侧表面积的4-5倍；烟道主体10中空的烟道的截面积占烟道主体10截面积的50-55%。既能达到最好的传热效果，又能不是烟道中烟的流通产生阻碍。 
外热交换管组件的翅片31横截面为自外热交换管组件的合金铝管32外侧壁均匀发散的翅片单元；所述的翅片单元为弯曲状。不仅获得了较大的与水热交换的接触面积，增强了释放能量性能；而且，弧型的设计可以起到搅乱受热液体（水）的作用。 
所述的烟道主体10为高级合金钢，起到支撑骨架和传递热量的作用。 
相同的工况下，传统的热交换管，烟气200℃左右进入，经过热交换后，大约排出的温度为140℃左右；而本发明的结构烟气在200℃左右进入，经过热交换后，排出的温度为50-70℃。由此可见，本发明的结构可以大幅提高锅炉烟气余热回收的效率。 

Claims (9)

1.一种锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，包括圆柱体烟道主体，其特征在于：所述的烟道主体的内侧和/或外侧分别紧密设置有热交换管组件：内热交换管组件和外热交换管组件；所述的热交换管组件为带翅片的合金铝管。
2.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：所述的内热交换管组件横截面等分分隔为四个圆心角为90度的扇形区域，每个扇形区域的内热交换管组件的翅片自内热交换管组件的合金铝管内壁延伸至半径位置形成梳齿状；并且同一扇形区域内的翅片单元的中线相互平行。
3.根据权利要求2所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：半径相邻的两组扇形区域的内热交换管组件的翅片之间留有空隙，四组扇形区域之间形成十字形空隙。
4.根据权利要求2所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：半径相邻的两组扇形区域的翅片单元之间的夹角为90度。
5.根据权利要求2所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：翅片单元与与内热交换管的合金铝管之间的连接处增厚。
6.根据权利要求5所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：翅片单元与与内热交换管的合金铝管之间的连接处相切。
7.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：内热交换管组件的翅片表面积为内热交换管组件的铝合金管内侧表面积的4-5倍；烟道主体中空的烟道占烟道主体截面积的50-55%。
8.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：所述的外热交换管组件的翅片横截面为自外热交换管组件的合金铝管外侧壁均匀发散的翅片单元；所述的翅片单元为弯曲状。
9.根据权利要求1所述的锅炉烟气余热回收复合材料热交换管，其特征在于：内热交换管组件的合金铝管壁厚为2-3mm；烟道主体的壁厚为1.5-2mm；外热交换管组件的合金铝管壁厚为2-3mm。
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