[发明专利]一种强制翅片直管冷凝供热换热器

说明书

技术领域

本发明属于热工设备领域，具体是涉及一种强制翅片直管冷凝供热换热器。

背景技术

早在20世纪中东石油危机之后，为节约能源，在欧洲便研制出了高热效率的冷凝式锅炉，其显著特点是热效率比常规设计锅炉提高10%以上。由于使锅炉的排烟温度降低到露点以上，烟气中大量水蒸汽冷凝并释放出汽化潜热，具有明显的节能效果，运用到冷凝式锅炉中的冷凝式换热器就是根据其原理研制而成。

燃气燃烧可供利用的热量包括烟气的显热和烟气中水蒸汽的潜热两部分。普通型换热器受其结构的限制，排烟温度高，只能利用燃气的低热值部分；冷凝式换热器由于排烟温度很低，不仅能够充分吸收烟气的显热还能吸收潜热，利用的是烟气的高热值。因此，冷凝式换热器的热能利用效率可以大大提高。为了充分吸收高温烟气的热量及收集凝结水，其一般采用二次换热方式，工作时，高温烟气依次由下至上进入显热换热器和冷凝段换热器，而水流方向正好相反，先经过冷凝段换热器，冷水在冷凝段换热器吸收高温烟气余热后，再进入主换热器吸收火焰显热。换热器吸收显热和潜热后烟气温度将降至常温，由上部烟道排出，为了安全可靠的排出烟气，冷凝式换热器采用强制排烟的方式排出烟气，使得烟气中的水蒸汽尽可能多的凝结，这就使被加热的水吸收的潜热量和显热量就越多，其节能效果就越好。故冷凝式换热器利用了作为排烟损失掉的热量，把排烟热损失变为了有用的热，这部分热量有效利用的程度决定了冷凝式换热器的节能效果。

然而，进入冷凝换热器的烟气一般呈过热状态，随着烟气温度的降低和水蒸气的冷凝，烟气逐渐向饱和状态过渡，最后达到饱和状态。根据实验测定，当排烟温度在50°C左右，冷凝换热器烟气出口状态是接近于饱和状态，接近的程度与烟气的组分、换热器结构和传热传质过程有关。实验数据显示，现有技术中，烟气的流动路径仍存在不少“死区”现象或“短路”状态，降低了换热效率。

1.传统非冷凝锅炉的供热换热器由碳钢或铸铁制成，在设计时的排烟温度一般都高于150℃，不考虑吸收烟气中水蒸气冷凝所释放大量显热和潜热，没有冷凝水产生。

2.冷凝锅炉具有高效节能环保的特点，是锅炉行业的发展方向并得到广泛的推广。冷凝锅炉由于产生了大量弱酸性冷凝水，如果使用常用的钢板或铸铁等材料制造冷凝锅炉供热换热器将严重缩短冷凝锅炉的寿命，所以冷凝锅炉供热换热器必须使用不锈钢或铸铝加工制成。目前，多采用不锈钢光管或铸铝制成。

3.用铸铝模具加工换热器的技术已基本成熟，但只能制作500KW多的供热换热器。大型铸铝件存在模具成本高，加工工艺复杂，产品报废率高的问题，使得无法用铸铝模具直接加工大型供热换热器。

4.这两种换热器在通常的情况下，热效率最多可达96％左右。

5.当锅炉的回水温度高于60℃，锅炉将不产生冷凝水。这时换热器只能回收烟气中的显热，热效率也只有87％左右。

6.空气预热器一般在电站等大型锅炉中采用。在供热锅炉中还没有采用。

7.传统的供热换热器根据客户不同的需求来设计制造大小不同的供热换热器，换热器大小不同，所需零部件也不同，不利于工业化批量生产。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明要解决的技术问题是，如何克服现有技术中换热器结构设计不足导致烟气流动路径换热不充分的问题，如何改进传热面结构以达到增大换热面积提高换热效率的目的，同时使得锅炉在同等功率下可以做得更小，占用更小的体积,以及如何将空气预热器巧妙的结合到换热器中，从而进行二次换热，提高空气进入的初始温度的同时进一步降低排烟温度。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种强制翅片直管冷凝供热换热器，包括壳体，设置于壳体内的燃烧器与复数个翅片直管，壳体上设置有进水口、出水口及排烟口，燃烧器与空气及燃气进气装置连接：燃烧器位于壳体上部，燃烧器周围同轴安装有一组由复数个翅片直管紧密圆周均布的翅片直管束，燃烧器下方设置有由壳体与复数个紧密排列翅片直管组成的排烟管道，排烟管道通过排烟口排空；所述翅片直管两端分别为前水母管与后水母管，后水母管中设置有隔板，隔板将后水母管分隔为进水区域与出水区域；水流通过进水区域进入一部分翅片直管，到达前水母管，然后水流再通过另一部分翅片直管进入后水母管的出水区域。