[发明专利]一种全预混冷凝式换热装置

说明书

本发明公开了一种全预混冷凝式换热装置，包括外壳、高温换热装置、冷凝换热装置和燃烧器组件，所述高温换热装置和冷凝换热装置径向分布在外壳内；高温换热装置为由中低温烟气分区隔板与若干高温管翅式换热单元配合形成的第一环状结构，燃烧器组件燃烧产生的高温烟气位于第一环状结构内。本发明结构紧凑，显著强化了烟气换热，有效提高了换热效率，避免了烟气所携带的固体颗粒堵塞高温管翅式换热单元的间隙和冷凝水滴落对设备性能和寿命与可靠性的影响，保证了长期运行换热的稳定性；同时高温换热装置由若干高温管翅式换热单元组合成弧状结构，有效提高了板材的利用率，减低了生产成本，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及热交换设备技术领域，特别涉及一种全预混冷凝式换热装置。

背景技术

现有全预混冷凝热交换器最常用于壁挂炉等热交换装置，混合燃气燃烧产生的高温烟气穿过全预混冷凝热交换器，对流经全预混冷凝热交换器中的水进行加热，高温烟气被降温直至冷凝，加热后的水再流入壁挂炉中被热交换器使用。现有全预混冷凝热交换器主要有盘管式全预混冷凝热交换器和圆盘翅片管式全预混冷凝热交换器两种结构。

现有一种盘管式全预混冷凝热交换器，包括外壳和逐层盘绕的环形的换热管，换热管多为扁管或者圆管的结构，换热管分为轴向布置的两组，即高温烟气盘管式换热管组件和烟气冷凝盘管式换热管组件，高温烟气盘管式换热管组件和烟气冷凝盘管式换热管组件置于外壳内，外壳上设有进气口和出气口，预混合后的燃气从进气口进入高温烟气盘管式换热管组件内设置的燃烧头内并燃烧，燃烧产生的高温烟气从内向外径向穿过高温烟气盘管式换热管组件的盘管式换热管之间的间隙，在此过程中，高温烟气与高温烟气盘管式换热管组件内的水进行热交换，高温烟气从内向外径向穿过高温烟气盘管式换热管组件之后经降温被吸热后混合为中温烟气；中温烟气再从烟气冷凝盘管式换热管组件的外围从外向内径向穿过烟气冷凝盘管式换热管组件的盘管式换热管之间的间隙，在此过程中，中温烟气与烟气冷凝盘管式换热管组件内的水进行热交换，中温烟气从外向内径向穿过烟气冷凝盘管式换热管组件之后经降温减湿被吸热后混合为低温烟气；冷凝换热后的低温烟气从烟气冷凝盘管式换热组件的内环经外壳内的烟道从外壳上设置的出气口流出盘管式全预混冷凝热交换器。

上述现有盘管式全预混冷凝热交换器技术的缺点在于：换热管多为扁管或者圆管结构，烟气与盘管式换热管进行换热的表面为光滑换热表面，烟气热传递效果较差，换热效率较低；为了提高换热性能通常采用小间隙，一般间隙在大约0.7mm左右，这样极易造成烟尘堵塞烟气流道，粘附的烟尘进一步加剧堵灰的进程，影响了换热管预先设计的阻力的平衡，造成换热器无法均匀地进行换热，降低了换热效率，而直接粘附在管壁上的固体颗粒物还具有酸性，会腐蚀换热管，影响换热管的工作寿命；高温烟气在与盘管式换热管换热时的温度降在1000℃左右，烟气平均流速也变化巨大，这也造成烟气在进入高温烟气盘管式换热管组件的流动阻力较大，而在流经高温烟气盘管式换热管组件的后部的流速十分低而使得其换热较差；另外，在低负荷运行式，高温烟气与高温烟气盘管式换热管组件换热也可能会产生冷凝，由于结构紧凑性的要求使得高温烟气盘管式换热管组件通常为卧式安装，这样高温烟气盘管式换热管组件中的产生的部分冷凝水会滴落到燃烧器的燃烧头上，长期运行会造成燃烧头损坏和降低燃烧性能，同时换热管间隙处留存和向下滴落的冷凝水也严重影响了换热性能并加速烟尘等堵塞烟气流道的问题。