CN102954459B - 一种板式省煤器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电站锅炉余热回收节能设备技术领域，涉及一种板式省煤器，其包括波纹板换热芯体（1）、换热器外壳（2）、烟气进出口管路（3，3’）和水进出口水箱（4，4’），所述的换热器外壳（2）的前、后两侧分别连接有烟气进出口管路（3，3’），换热器外壳（2）的左、右两侧分别连接有水进出口水箱（4，4’），所述的水进出口水箱（4，4’）内设有隔板（19，19’）。本发明提供的板式省煤器解决了水和烟气流量差异大的问题，增大了烟气流体的湍流度，提高了传热效率，并且烟气流道有自清灰功能，不易积灰阻塞。
Description
技术领域
本发明属于电站锅炉余热回收节能设备技术领域，涉及一种板式省煤器。
背景技术
目前电站锅炉所采用的省煤器以管式、翅片管式为主。其凝结水走管内，烟气通过风机吹掠管道从而实现换热。烟气与凝结水之间采用错流换热。但这种省煤器换热能力差，需要消耗大量的管材，占地面积大，而且由于烟气与换热管是垂直接触，导致流阻增加，容易积灰并且换热管磨损加大，影响省煤器的寿命。
现有技术中，对板式省煤器的报道较少，专利公开号为CN202253576U的实用新型专利提供了一种电站锅炉板式省煤器。该专利由于烟气进出口板片平面区间距只有波纹高度的一半，影响了烟气进出口流量并且加大了烟气阻力。同时，该板式省煤器的波纹板片是光面直通的，虽然可以减少烟气阻力，但烟气侧没有强化的传热措施，必然造成烟气侧换热系数低，难免会导致整体省煤器传热效果差的结果。另外，由于烟气与水相比，密度和换热系数差距较大，如果不考虑水侧串联，则只能靠增加换热面积来弥补，这样不可避免的会增加省煤器的体积和成本。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种电站锅炉板式省煤器，该省煤器结构紧凑、换热面积增大，换热效果好、有自清灰功能且不容易积灰和结垢，生产成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种板式省煤器，包括波纹板换热芯体、换热器外壳、烟气进出口管路和水进出口水箱，所述的换热器外壳的前、后两侧分别连接有烟气进出口管路，左、右两侧分别连接有水进出口水箱，所述的水进出口水箱内设有隔板。
所述的波纹板换热芯体由2块以上换热波纹板片叠放而成，其中换热波纹板片为四周具有第一平面区、第二平面区、第三平面区和第四平面区的薄板，其中第一平面区、第二平面区上翘；所述的波纹状换热板片的板面上分布有与第一平面区、第三平面区平行的间隔排布的波峰和波谷，波纹板的第一平面区、第二平面区上翘的高度与波谷的顶点在一个水平面上，第二平面区宽度比第一平面区宽度要长0～1/2个波长。
所述的换热波纹板片叠放层数优选为2-1000块。
所述的换热波纹板片的叠放方式是：两块相邻的换热波纹板片，其中一个换热波纹板片的波谷与另一个换热波纹板片的波峰相对，该波峰和波谷间的孔道为烟气管状通道，其中一个换热波纹板片的波峰与另一个换热波纹板片的波谷接触叠放。
所述两块相邻的换热波纹板片错位叠放形成有板束，相邻板束间错位叠放形成的波形状通道为水流波形通道。通过降低换热波纹板片波峰的高度和增大板束的间距，管状通道也可作为水流通道，板束间波形通道也可作为烟气通道。
所述的换热波纹板片中的板面呈波浪状(也称S形)或呈平面状，其中烟气管状通道为S形并与波纹板片第三平面区水平线成15°～90°夹角。
所述的烟气管状通道的波峰或/和波谷上冲压有凹槽。
所述的水流波形通道与水进出口水箱连通。
所述的第一平面区、第二平面区上分别固定有隔板，所述的隔板分别水平固定于水进出口水箱内，其固定高度分别为水进出口水箱高度的1/3和2/3，所述的固定为焊接。
所述的隔板上焊接有若干导流条，导流条呈八字状排列固定在隔板上，引导水流方向，板式省煤器中水流程有三个流程，这三个流程在水流波形通道和水进出口水箱中进行。
所述的导流条的一端均匀焊接于隔板和第一平面区、第二平面区的交接处，另一端焊接于隔板上，导流条与隔板和第一平面区、第二平面区的交接线成15°～60°，并且同一方向的导流条两两平行。
本发明提供的省煤器具有以下有益效果：
本发明提供的板式省煤器解决了水和烟气流量差异大的问题，增大了烟气流体的湍流度，提高了传热效率，并且烟气流道有自清灰功能，不易积灰阻塞。
本发明提供的烟气管状通道呈S形，烟气管状通道与波纹板片水平夹角为15°-90°(90°为直通道)，流体进入换热通道后产生二次流动，这样对边界层的生成产生扰动作用，可以到达强化传热的作用；
波纹板波峰处冲压出凹槽后，烟气侧换热面积有所增加，流体湍流效果增加，换热效果增强并且有自清灰功能，烟道不易积灰阻塞；
该种板式省煤器具有传热系数较高(可达100W/㎡.℃以上)；烟气阻力降小(一般小于200Pa)；气压范围宽(承受能力为真空至3MPa)；工作温度范围大(工作温度为-100℃至900℃)；使用寿命长；安装方便，适应性强等特点。
附图说明
图1为本发明实施例中省煤器整体结构分解示意图。
图2为本发明实施例中省煤器整体结构剖面示意图。
图3为本发明实施例中水三个流程示意图。
图4 为本发明实施例换热波纹板片结构示意图。
图5为本发明实施例换热芯体结构剖面示意图。
图6为本发明实施例烟气与水错流逆流混合流程示意图。
图7为本发明实施例导流条结构示意图。
附图标注：
1波纹板换热芯体， 2换热器外壳，
3，3’烟气进出口管路， 4，4’水进出口水箱，
5换热波纹板片， 6、7、8水流程
9波纹区， 10烟气管状通道
11第一平面区、12第二平面区、13第三平面区、13’第四平面区，
14凹槽， 15水流波形通道，
16波谷， 17波峰，
18板束， 19，19’隔板，
20导流条， 21烟气管状通道与波纹板平面夹角。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
一种板式省煤器(如图1-2所示)，包括波纹板换热芯体1、换热器外壳2、烟气进出口管路3，3’和水进出口水箱4，4’，换热器外壳2的前、后两侧分别连接有烟气进出口管路3，3’，左、右两侧分别连接有水进出口水箱4，4’，水进出口水箱4，4’内设有隔板19，19’。
波纹板换热芯体1由2块以上换热波纹板片5叠放而成(如图2所示)，其中换热波纹板片5为四周具有第一平面区11、第二平面区12、第三平面区13和第四平面区13’的薄板，其中第一平面区11、第二平面区12上翘(如图4所示)；波纹状换热板片5的板面上分布有与第一平面区11、第三平面区13平行的间隔排布的波峰17和波谷16，波纹板的第一平面区11、第二平面区12上翘的高度与波谷16的顶点在一个水平面上，第二平面区12宽度比第一平面区11宽度要长0～1/2个波长。
换热波纹板片5叠放层数为2-1000块。
换热波纹板片的叠放方式是：两块相邻的换热波纹板片5，其中一个换热波纹板片5的波谷与另一个换热波纹板片5的波峰相对，该波峰和波谷间的孔道为烟气管状通道10，其中一个换热波纹板片5的波峰与另一个换热波纹板片5的波谷接触叠放。
两块相邻的换热波纹板片5错位叠放形成有板束18(如图5所示)，相邻板束18间错位叠放形成的波形状通道为水流波形通道15。换热波纹板片5中的板面呈波浪状(也成S形，如图4所示)，其中烟气管状通道10为S形并与波纹板片第三平面区13水平线成15°～90°夹角21。
烟气管状通道10的波峰或/和波谷上冲压有凹槽14。
相邻两个板束18错位叠放，在板束之间形成有水流波形通道15。
水流波形通道15与水进出口水箱4，4’连通。
第一平面区11、第二平面区12上分别固定有隔板19，19’，隔板19，19’分别水平固定于水进出口水箱4，4’内，其固定高度分别为水进出口水箱4，4’高度的1/3和2/3出，固定为焊接。
隔板19,19’上焊接有若干导流条20(如图7所示)，导流条20呈八字状排列固定在隔板19，19’上，引导水流方向，板式换热器中水流程分为6、7、8三个流程，这三个流程在水流波形通道15和水进出口水箱4，4’中进行。
导流条20的一端均匀焊接于隔板19，19’和第一平面区11、第二平面区12的交接处，另一端焊接于隔板19，19’上，导流条与隔板19和第一平面区11、第二平面区12的交接线成15°～60°，并且同一方向的导流条两两平行。
如图3所示，为了提高传热效率，设置水的1个以上的流程6、7及8可以使水充分加热，解决了烟气与水流量差异大的问题。隔板上焊接有若干导流条20，导流条20呈八字状排列固定在隔板19，19’上，引导水流方向，板式换热器中水流程分为6、7、8三个流程，这三个流程在、水流波形通道15和水进出口水箱4，4’中进行。
图7为本发明实施例导流条结构示意图，为了使进出口水流分布均匀，在隔板19上增加了引导水流方向的导流条20，导流条20的一端均匀焊接于隔板19，19’和第一平面区11、第二平面区12的交接处，另一端焊接于隔板19，19’上，导流条与隔板19和第一平面区11、第二平面区12的交接线成15°～60°，并且同一方向的导流条两两平行。从该图7中可以看出，使用隔板可以改变水的流程，使水来回加热，有效地提高省煤器换热效果。
图6是本发明另一个实施例中水流程的示意图。水的进出口在省煤器的上下两侧，水从一侧流进，经过错流与烟气换热，其次经过逆流与烟气换热，最后再经过错流与烟气换热后流出。这种换热方式可以大幅提高烟气与水的换热效率。
参考图4，波纹板片5由不锈钢板、钛钢板、碳钢板以及耐酸腐蚀钢板等通过压机压制成半椭圆、梯形、矩形、正弦波等波纹形状。波纹板5由波纹区9和第一平面区11、第二平面区12、第三平面区13组成，波纹板侧边第一平面区11、第二平面区12则是向波峰17方向延伸，其第一平面区11、第二平面区12与波峰17顶点在一个水平面上。一个板束18在两侧第一平面区11、第二平面区12焊接密封，也可以通过氩弧焊或激光焊接在第一平面区11、第二平面区12加0.1mm-10mm的边条焊接密封。板束18与板束18错位叠放，在板束18之间的间隙就形成水流的波形通道15。通过降低波纹板片5波峰17的高度和增大板束18的间距，烟气管状通道10也可作为水流通道，水流波形通道15也可作为烟气通道。
在本发明另一个优选的实施例中，通过降低换热波纹板片5波峰17的高度和增大板束的间距，管状通道10也可作为水流通道，板束间波形通道15也可作为烟气通道。
在本发明另一个优选的实施例中，换热波纹板片5中的板面呈波浪状S形或呈平面状。
本发明提供的板式省煤器适用于气-气、气-液和液-液热交换器，如空冷器、冷凝器和蒸发器等。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种板式省煤器，其特征在于：包括波纹板换热芯体(1)、换热器外壳(2)、烟气进出口管路(3，3’)和水进出口水箱(4，4’)，所述的换热器外壳(2)的前、后两侧分别连接有烟气进出口管路(3，3’)，左、右两侧分别连接有水进出口水箱(4，4’)，所述的水进出口水箱(4，4’)内设有隔板(19，19’)；
所述的波纹板换热芯体(1)由2块以上换热波纹板片(5)叠放而成，其中换热波纹板片(5)为四周具有第一平面区(11)、第二平面区(12)、第三平面区(13)和第四平面区(13’)的薄板，其中第一平面区(11)、第二平面区(12)上翘；
所述的波纹状换热板片(5)的板面上分布有与第一平面区(11)、第三平面区(13)平行的间隔排布的波峰(17)和波谷(16)，波纹板的第一平面区(11)、第二平面区(12)上翘的高度与波谷(16)的顶点在一个水平面上，第二平面区(12)宽度比第一平面区(11)宽度要长0～1/2个波长；
所述的换热波纹板片(5)的叠放层数为2-1000块；
所述的换热波纹板片的叠放方式是：两块相邻的换热波纹板片(5)，其中一个换热波纹板片(5)的波谷与另一个换热波纹板片(5)的波峰相对，该波峰和波谷间的孔道为烟气管状通道(10)，其中一个换热波纹板片(5)的波峰与另一个换热波纹板片(5)的波谷接触叠放。
2.根据权利要求1所述的板式省煤器，其特征在于：所述两块相邻的换热波纹板片(5)错位叠放形成有板束(18)，相邻板束(18)间错位叠放形成的波形状通道为水流波形通道(15)。
3.根据权利要求1所述的板式省煤器，其特征在于：所述的换热波纹板片(5)中的板面呈波浪状或呈平面状，其中烟气管状通道(10)为S形并与波纹板片第三平面区(13)水平线成15°～90°夹角(21)。
4.根据权利要求1所述的板式省煤器，其特征在于：所述的烟气管状通道(10)的波峰或/和波谷上设有凹槽(14)。
5.根据权利要求2所述的板式省煤器，其特征在于：所述的水流波形通道(15)与水进出口水箱(4，4’)连通。
6.根据权利要求1所述的板式省煤器，其特征在于：所述的第一平面区(11)、第二平面区(12)上分别固定有隔板(19，19’)，所述的隔板(19，19’)分别水平固定于水进出口水箱(4，4’)内，其固定高度分别为水进出口水箱(4，4’)高度的1/3和2/3，所述的固定为焊接。
7.根据权利要求6所述的板式省煤器，其特征在于：所述的隔板(19，19’)上焊接有若干导流条(20)，导流条(20)呈八字状排列固定在隔板(19，19’)上，引导水流方向，板式换热器中水流程分为三个流程(6、7、8)，这三个流程在水流波形通道(15)和水进出口水箱(4，4’)中进行；
所述的导流条(20)的一端均匀焊接于隔板(19，19’)和第一平面区(11)、第二平面区(12)的交接处，另一端焊接于隔板(19，19’)上，导流条与隔板(19)和第一平面区(11)、第二平面区(12)的交接线成15°～60°，并且同一方向的导流条两两平行。
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