[发明专利]自支撑宽间隙换热元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种自支撑宽间隙换热元件，适用于空气冷媒预热领域。

背景技术

空气冷媒预热装置是一种对转化炉、裂解炉、加热炉、钢铁工业的炼钢炉、废气催化焚烧炉、热风炉等产生的高温烟气与燃烧所用冷空气进行换热的设备，其作用是，使高温烟气冷却，减少有害气体排放，提高燃烧空气温度，降低能源消耗，是一种炼油、化工、钢铁、冶金、电力工业等行业经常使用的节能、环保设备。

为提高烟气与空气的流畅性，避免通道容易积灰、结垢腐蚀的问题，目前，现有空气冷媒预热装置元件通常采用宽间隙组合结构，例如中国专利CN201382436Y号《板式空气预热器》是在每张换热平板上焊接多个栅格，并通过一定的连接方式，而形成宽间隙通道。这种结构的换热元件在制作和使用中暴露出以下缺点：

1、因各平板上需点焊多个栅格，且栅格需要折弯，不但劳动强度很大，且定位精度也难以控制，必须通过专用工装才能确保精度，设备投资较大。

2、因板片上形成的焊缝较多，焊接变形难以掌握，同时，焊缝多，造成的焊接应力大，在特定环境易发生应力腐蚀开裂，存在较大的质量风险。

3、板条折弯栅格所形成的通道，在流体前进方向阻力降较大，不易烟气体的流通，导致系统要求的风机功率大，耗能变高。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于空气冷媒预热装置的自支撑宽间隙换热元件，既能组合成宽间隙通道、不易结垢积灰，又能减小阻力降、充分提高换热效率。

本发明所述的自支撑宽间隙换热元件，包括层层叠加的若干板对，每个板对包括相向设置的上、下两张板片，板片的上表面沿同一轴线方向分布着若干排凸波纹、凹波纹，凸波纹、凹波纹分别是向上、向下对板片进行压型得到的，凸波纹、凹波纹间隔分布，板对中上板片的凹波纹、凸波纹分别与下板片的凸波纹、凹波纹位置相对应，板片的一组对边向上折边并过渡为平面，另外一组对边向下折边并过渡为平面，每个板对中两相邻折边焊接形成空气通道，相邻两板对上、下对称且二者之间的相邻折边焊接形成烟气通道。

本发明通过上述独特的波纹形式，使得通道间无需加任何辅助零件，即可组合成两侧宽间隙通道，实现了自支撑，大幅度降低了制造成本，同时也提高了工作效率。

本发明通过上述板片的波纹形式实现了两侧宽间隙通道，实现了很小的阻力降，经试验测试，现有技术板片形成通道的阻力降为3000～4000帕，而本发明中板片形成通道的阻力降仅为1000帕。从而使得：

一、阻力降减小，又保证了换热效率。

二、这种板片组合形式使得烟气与空气两侧都形成宽间隙通道，提高了烟气与空气的流畅性，可降低风机的功率，即用较小的风机就可满足空气冷媒预热装置换热要求，充分降低了能源消耗。

三、换热通道内不易积灰，即使积灰也可很方便地实现在线清洗，维修性很高，不仅降低了维护成本，而且也延长了设备的使用寿命，使预热器设计更经济、更实用。

所述的凸波纹及凹波纹的波形可以是圆形或者长圆形等多种形状，该设计为曲面设计，通过上述曲面设计能够组合形成符合工况使用要求的气体流道。

但任何凸出形状都会在一定程度上产生阻力，使得空气流动变慢，基于空气动力学原理，凸波纹及凹波纹的波形优选水滴形，通过大量研究实验证明，水滴形状是最好的，也就是说气体在这种平缓的物体表面流动，产生最小的空气阻力。本发明中，水滴形的凸波纹及凹波纹的轴线与气流流体运动方向平行，水滴形的波纹具有一大端和一小端，所述大端靠近烟气入口或空气入口，所述小端靠近烟气出口或空气出口，同一板片中，凸波纹或者凹波纹各自的水滴形排布相同，但凸波纹的水滴形和凹波纹中的水滴形相互垂直。这样，当烟气或空气流体通过该截面进行热交换时，气流流体的阻力减小，提高了预热器的热转换效率。

所述的板片材质为不锈钢或者耐候钢，板片厚度为0.8～1.5mm。

所述的每个板对中一张板片沿其短轴旋转180°后与另一张板片重合，这样换热元件中采用相同的板片即可，便于制作、压型，节省了生产成本。

所述的凸波纹、凹波纹的波峰均为平面，以加固流道进出口，使之不易闭合。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

1、本发明克服了原有宽通道空气预热器的缺点，减少了设备的投资，简化了制作工艺，消除或减弱了焊接应力对换热板片的影响，提高了换热板片的可靠性，具有制作工艺简单、使用寿命延长的优点。