[發明專利]一種用于中低溫煙氣余熱回收及利用的換熱元件

在審

• 申請號: 201610310214.8
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105758243A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 王磊;傅仕海;許鵬成;付啟文;李依瓊;盧澤鋒
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: F28F1/02
• 分類號: F28F1/02;F28F1/30
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種用于中低溫煙氣余熱回收及利用的換熱元件，屬于節能與環保設備技術領域。

背景技術

目前火電廠煙氣換熱器所采用的換熱元件主要為圓型裸管、圓型基管+H型翅片、圓型基管+螺旋型翅片。煙氣換熱器通常有順列和錯列兩種布置方式，錯列布置的換熱器傳熱系數較高，但流動阻力較大；順列布置的換熱器流動阻力相對較小（同等布置規模下，阻力約為錯列布置的90%）、風機耗電較少、易于清灰，但傳熱系數相對較小。

圖1和圖2分別是順列布置的圓型裸管和圓型翅片管換熱器的結構示意圖，其中，11-圓型裸管，21-圓型翅片管。

圖3和圖4分別是是錯列布置的圓型裸管和圓型翅片管換熱器的結構示意圖，其中，12-圓型裸管，22-圓型翅片管。煙氣在換熱管外沿徑向流動，與換熱管垂直；熱媒水在換熱管內沿軸向流動，與煙氣垂直。

雖然順列布置的換熱器較錯列布置的換熱器流動阻力小，但阻力減小的幅度有限，僅為10%左右，換熱器阻力所消耗的風機功耗仍然相當大。此外，對于現有機組改造而言，當換熱器新增阻力接近或超過風機的壓頭余量時，往往會造成風機失速，影響機組安全運行。

煙氣垂直流過圓型換熱管時，在管的背風面會產生明顯的卡門渦街現象，伴隨著流體渦街的產生與分離，大量的流體能量被耗散，因此圓型管不是理想的低阻換熱元件。此外，流體渦街會對換熱管產生一個周期性的交變橫向作用力，使換熱器產生振動甚至破裂，危及換熱器安全可靠運行。

圓型管換熱器用在高含塵濃度的煙氣場合時，換熱器容易產生積灰堵塞現象，同時換熱管受到的沖刷磨損嚴重，使用壽命較短。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，解決圓型裸管換熱器和圓型翅片管換熱器阻力均較大、管子磨損嚴重、易積灰、易振動的技術問題，提出一種用于中低溫煙氣余熱回收及利用的換熱元件。

本發明采用如下技術方案：一種用于中低溫煙氣余熱回收及利用的換熱元件，其特征在于，包括水滴型裸管或者水滴型翅片管，所述水滴型裸管、所述水滴型翅片管均采用錯列布置，所述水滴型裸管、所述水滴型翅片管水平設置并且均與煙氣流動方向垂直；所述水滴型翅片管包括水平設置的水滴型基管，所述水滴型基管的左右兩側分別設置有左翅片、右翅片，所述左翅片和所述右翅片位于同一平面，所述左翅片、所述右翅片均與所述水滴型基管的中軸線垂直，所述左翅片和所述右翅片之間設置有間隙。

優選地，水滴型翅片管23為單H型翅片管，水滴型基管1為一根，左翅片2上開設有1個與水滴型基管1相配合的左缺口4，左翅片2通過左缺口4與水滴型基管1固定連接；右翅片3上開設有1個與水滴型基管1相配合的右缺口5，右翅片3通過右缺口5與水滴型基管1固定連接。

優選地，水滴型翅片管23為雙H型翅片管，水滴型基管1包括上下平行分布的水滴型上基管61、水滴型下基管62，左翅片2上分別開設有與水滴型上基管61、水滴型下基管62相配合的左上缺口41、左下缺口42，左翅片2分別通過左上缺口41、左下缺口42與水滴型基管1固定連接；右翅片3上開設有與水滴型上基管61、水滴型下基管62相配合的右上缺口51、右下缺口52，右翅片3分別通過右上缺口51、右下缺口52與水滴型基管1固定連接。

本發明所達到的有益效果：（1）本發明的水滴型裸管及水滴型翅片管換熱器的低阻性能非常明顯，壓力損失僅為同等布置形式圓型管換熱器的50%，同時具有良好的換熱性能，換熱系數的衰減約為同等布置形式圓型管換熱器的10%，衰減幅度遠遠低于壓力損失幅度；（2）本發明的水滴型裸管及水滴型翅片管換熱器流場較好，具有良好的流線外形，其尾渦非常小，即使是在換熱管的被風面尾部區域，流體仍與擾流柱接觸，幾乎不發生分離及渦的脫落，因此換熱器的阻力小，流體的能量損耗少，管子磨損小，且不產生振動現象；（3）本發明的水滴型翅片管能夠大大提高換熱器的受熱面積，且形成的直通道式的煙氣通道流暢性好，能夠減少翅片積灰，在一定的風速范圍內具有良好的自清灰性能，減少了蒸汽清灰器的清灰蒸汽用量。

附圖說明

圖1是順列布置的圓型裸管換熱器的結構示意圖，其中，11-圓型裸管。

圖2是順列布置的圓型翅片管換熱器的結構示意圖，其中，21-圓型翅片管。

圖3是錯列布置的圓型裸管換熱器的結構示意圖，其中，12-圓型裸管。

圖4是錯列布置的圓型翅片管換熱器的結構示意圖，其中，22-圓型翅片管。

圖5是本發明的水滴型裸管的結構示意圖，其中，13-水滴型裸管。