[发明专利]新型针板耦合型传热强化元件及异形管屏式水管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉烟气余热利用技术领域，具体涉及一种新型针板耦合型传热强化元件及异形管屏式水管换热器。

背景技术

据统计，一般锅炉排烟温度在130～140℃左右，若燃用高硫燃料，排烟温度可达150℃左右，燃用褐煤的发电机组排烟温度甚至可达170～180℃。通常，锅炉排烟温度每降低15℃，锅炉效率可提高1.0%左右，可见排烟温度过高严重影响了锅炉的效率。

烟气温度过高也会极大的影响静电除尘器的正常工作。静电除尘器是一种高效的除尘设备，广泛应用于燃煤锅炉的烟尘治理行业。其原理是利用高压电使电极产生电晕放电，放出自由电子和离子，使尘粒荷电，而荷电颗粒受到电场力的作用向集尘极运动并被收集，实现气固分离。如果静电除尘器进口烟温过高，烟气比电阻较高；同时导致烟气体积流量较大，烟气流速较高，会降低电除尘效率，难以满足逐渐提高的环保要求。

为解决以上问题，一种方案是在静电除尘器入口之前的水平烟道布置热量回收装置，回收余热，降低烟气温度。为保证较好的换热效果，换热器一般为蛇形管束结构，通过数量巨大的180度弯头联接而成，换热器截面比常规烟道大很多，需要较大的布置空间。但有些情况下，烟道布置极其紧凑，在空气预热器和静电除尘器喇叭形入口之间缺少烟道水平直段布置余热回收装置；有时由于部分电厂在空气预热器后的竖直烟道上安装脱硝装置，占用了烟道水平直段上方空间，使得布置热量回收装置在空间和实施上均难实现。

有鉴于此，如何改进静电除尘器之前的热能回收装置的结构，利用静电除尘器入口的空间布置换热器，做到回收烟气余热，提高静电除尘器除尘效率，并保证换热装置工作安全可靠，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型针板耦合型传热强化元件及异形管屏式水管换热器，该强化元件具有抗磨损性能好，不易积灰，传热能力强的特点，该换热器不占用静电除尘器入口前的其他有效空间，结构紧凑，可实现模块化生产、拼装，现场安装、拆卸极为方便，不仅能合理利用烟气余热，降低烟尘比电阻和烟气体积及烟气流速，从而在节能的同时，提高了静电除尘器的除尘效率。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型针板耦合型传热强化元件，包括基管3，所述基管3垂直于烟气流动方向的两侧表面均对称设置有多排针翅1，所述基管3位于烟气流动方向的前后表面均设置有肋板2。

所述基管3和肋板2采用光管和扁钢焊接而成或采用直接轧制成型的鳍片管。

所述针翅1为2～4排。

一种布置在静电除尘器入口段的异形管屏式水管换热器，包括下部进口集箱7、上部出口集箱4以及连通下部进口集箱7和上部出口集箱4的多排换热管屏5，其特征在于：所述换热管屏5由权利要求1至3任一项所述的多个新型针板耦合型传热强化元件组成，且换热管屏5中迎风面的肋板2的高度由换热管屏5中心向左右两侧对称地依次递减；所述相邻换热管屏5两端的下部进口集箱7和上部出口集箱4分别通过大直径弯头8连通；所述多排换热管屏5布置于静电除尘器喇叭形入口段6内的烟道空间中。

和所述每个换热管屏5相对应的渐扩形变截面烟箱隔板直接焊接在每排换热管屏5的管束上并和换热管屏5整装出厂，现场拼装、焊接时，后面管屏的渐扩形变截面烟箱隔板紧贴前面烟箱隔板的外侧，部分重叠后以整圈焊接。

所述每排换热管屏5的多个新型针板耦合型传热强化元件的长度和直径均相同。

所述前后换热管屏5沿烟气流动方向分别采用长度依次增大的新型针板耦合型传热强化元件，与不同位置的异形截面相匹配。

所述前后换热管屏5沿烟气流动方向从前向后分别采用直径依次增加、针翅1节距依次减小的新型针板耦合型传热强化元件。

所述下部进口集箱7和上部出口集箱4的直径沿烟气流动方向从前向后随着换热管屏5中新型针板耦合型传热强化元件直径的依次增大而逐渐增大，后面的大直径下部进口集箱7和上部出口集箱4需经缩颈工艺之后再通过大直径弯头8分别和前面的下部进口集箱7和上部出口集箱4端部实现等径连接。

所述换热器沿烟气流动方向的尾部布置有导流装置9，所述导流装置9包括一排竖直布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎风面上沿每个光管9-1的轴向上焊接有左右导流方向导流板9-2，在光管9-1的后端即背风面焊接有水平方向的多个上下导流方向导流板9-3；所述每排换热管屏5两端的下部进口集箱7和上部出口集箱4的最高处均设置自动放气阀，以排除可能积存的气体。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：