一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，包括兩片孔板以及與兩片孔板焊接的弧形端板組合式封頭、兩片封板和上下兩個方法蘭，以及卡放在兩片孔板之間的、平行設置的、大小相同的、一片以上的翅片板；相鄰的翅片板之間為煙氣通道，該通道兩端連通煙氣側；翅片板內部為空氣通道，該通道兩端連通空氣側；空氣通道內的空氣和煙氣通道內的煙氣呈錯向流動，所述翅片板煙氣側采用橫排三角形多孔翅片，空氣側采用變間距鋸齒形翅片。本發(fā)明結構緊湊、簡單，便于安裝；煙氣側阻力小，不易結垢，能有效防止露點腐蝕，使用壽命長；能有效回收煙氣中水蒸氣的汽化潛熱，余熱利用率高，設備成本低。
【專利說明】一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學工程裝置，尤其涉及一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置。

【背景技術】
[0002]世界上首臺冷凝式余熱回收燃氣鍋爐1979年誕生于荷蘭，1980年開始工程應用。由于其明顯的節(jié)能與環(huán)保效益，自20世紀80年代起，在北美和歐洲得到迅速發(fā)展，20世紀90年代初開始在英國、德國和法國廣泛應用。然而，國內對燃氣燃油加熱爐，特別是冷凝余熱回收的燃氣燃油加熱爐研究較為滯后。
[0003]石化行業(yè)中有大量的燃油燃氣工業(yè)加熱爐，工業(yè)加熱爐排煙尾氣水分含量高，常規(guī)余熱回收排煙溫度在露點溫度以上，造成潛熱的浪費，如能回收這些潛熱，節(jié)能意義重大，但存在露點腐蝕的技術難題。因此，如能解決冷凝式煙氣余熱回收裝備露點腐蝕的瓶頸，回收水蒸氣潛熱，對提高工業(yè)加熱爐效率十分重要。
[0004]低溫煙氣冷凝式余熱回收存在的主要困難除了露點腐蝕和粘結性結灰外，關鍵的是排煙溫度太低，用常規(guī)換熱器(包括熱管換熱器)，由于效率低，結構不緊湊，需很大的換熱面積，所占體積很龐大，空間布置困難，投入的成本太高。
[0005]由于煙氣冷凝余熱回收裝置回收的熱能品質較低，凝結水含酸性，使用受到限制；混合換熱裝置長期與酸性噴淋水接觸，易腐蝕，一般要采用耐腐蝕的材料進行制造，成本較高。國內嘗試采用玻璃管來解決這些問題，將煙氣冷卻到露點溫度以下，來提高熱利用效率。然而玻璃導熱系數(shù)低，玻璃與金屬的封接問題也未能很好的解決。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有的煙氣冷凝余熱回收裝置易腐蝕、換熱效率低、結構不緊湊、空間布置困難、投入的成本太高。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，包括兩片孔板以及與兩片孔板焊接的弧形端板組合式封頭、兩片封板和上下兩個方法蘭，以及卡放在兩片孔板之間的、平行設置的、大小相同的、一片以上的翅片板；相鄰的翅片板之間為煙氣通道，該通道兩端連通煙氣側；翅片板內部為空氣通道，該通道兩端連通空氣側；空氣通道內的空氣和煙氣通道內的煙氣呈錯向流動，所述翅片板煙氣側采用橫排三角形多孔翅片，空氣側采用變間距鋸齒形翅片。
[0008]翅片板煙氣側采用橫排三角形多孔翅片，利用前后翅片的三角孔呈周期性錯開設置，擾亂翅片表面形成的邊界層，減薄壁面邊界層厚度，達到強化傳熱的目的；空氣側采用變間距鋸齒形翅片，以翅片流動方向中心為界，空氣流動下游各翅片的間距小于空氣流動上游各翅片的間距，上游空氣的溫度低，下游空氣的溫度較高，因此通過加密空氣下游部分的翅片，減少空氣上游部分的翅片能加強翅片總體的換熱性能，并合理分配空氣的壓力降，提高了換熱裝置的整體性能。使用時，煙氣通道內的高溫煙氣經過與空氣通道內的冷空氣換熱，溫度下降到露點溫度以下排出，空氣受熱后可收集用于其它用途。
[0009]為有效地防止露點腐蝕，所述翅片板包括內部翅片、外部翅片、一對隔板、兩條內部封條和四條外部封條；所述隔板相對設置，形成空氣通道的兩側壁，兩條內部封條夾在兩隔板之間，且分別位于隔板的兩端，形成空氣通道的頂面和底面；所述內部翅片位于空氣通道內，頂部和底部分別抵住兩條內部封條，兩側貼合隔板，內部翅片為前述變間距鋸齒形翅片；所述空氣通道的進出口端各設置兩條外部封條，兩條外部封條分別與兩隔板外側貼合；所述外部翅片設置在隔板外側，采用橫排三角形多孔翅片，外部翅片的兩端各抵住一外部封條；所述翅片板的所有連接處均通過鎳基釬焊而成，翅片板的材料為316L不銹鋼，表面采用鍍鈀處理。這種組成方式，保證了翅片板的密封性，能有效地防止露點腐蝕。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進方案，所述外部翅片的高度大于等于6_。該尺寸可以有效防止結垢。
[0011]為了防止因開孔造成翅片橫截面應力集中而使翅片強度過度降低，所述外部翅片呈多排狀結構，同一排翅片上的相鄰三角孔為倒立布置，而前后排三角孔周期性錯開設置。高溫煙氣流經在翅片上周期性錯開排列的三角孔與內側通道的空氣換熱。周期性錯開的意思是指相鄰的兩排翅片上的三角孔錯開排布，一般選用等距錯開排布，而間隔設置的兩片翅板上的三角孔對應設置在相同位置，例如:第一排和第二排上的三角孔錯開二分之一的孔位，第三排的孔位與第一排孔位對應設置，第四排和第二排的孔位對應設置；由此可見，此例中，第一排和第二排為一個周期，第三排和第四排為另一個周期。
[0012]為保證煙氣側的傳熱性能和阻力大小，相鄰翅片板上對應的外部翅片的間距為6?12mm。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是:結構緊湊，設備簡單，便于安裝；煙氣側阻力小，不易結垢，表面采用鍍鈀技術，能有效防止露點腐蝕，使用壽命長；能有效回收煙氣中水蒸汽的汽化潛熱，余熱利用率高，設備成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的結構示意圖(組裝圖)。
[0016]圖3是本發(fā)明翅片板的結構示意圖。
[0017]圖4是翅片板連接示意圖。
[0018]圖5是外部翅板的結構示意圖。
[0019]圖6是內部翅板的結構示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明的結構示意圖(立體圖)。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明包括兩片孔板以及與兩片孔板焊接的弧形端板組合式封頭、兩片封板和上下兩個方法蘭，以及卡放在兩片孔板之間的、平行設置的、大小相同的、一片以上的翅片板；相鄰的翅片板之間為煙氣通道，該通道兩端連通煙氣側；翅片板內部為空氣通道，該通道兩端連通空氣側；空氣通道內的空氣和煙氣通道內的煙氣呈錯向流動，所述翅片板煙氣側采用橫排三角形多孔翅片，空氣側采用變間距鋸齒形翅片。高溫煙氣由煙氣側一端進入，與空氣側進入的冷空氣換熱，至溫度下降到露點溫度以下，由煙氣側另一端排出；空氣側兩端均為弧形端板組合式封頭，空氣由一端封頭進入后，平均分配到各個翅片板內部的空氣通道，受高溫煙氣加熱后由另一端的封頭排出，可用于其它用途。
[0023]橫排三角形多孔翅片、變間距鋸齒形翅片為現(xiàn)有產品。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明所述的翅片板103整體鎳基釬焊而成，表面采用鍍鈀處理，所述孔板104上設有多個方形通孔，數(shù)量與所用翅片板數(shù)量相對應，每一翅片板103的兩端分別插入兩片孔板104上對應的一對方形通孔內焊接固定，所有翅片板與孔板焊接完成后，須對各個翅片板103的內部通道進行氣密性試驗和水壓試驗，保證翅片板103內部通道的密封性和承壓性能以及檢驗各翅片板103與孔板104焊接的質量，檢測合格后，在形成的芯體前后兩側焊接相應尺寸的封板105，在兩塊孔板104的外側焊接相應尺寸的弧形端板組合式封頭101作為空氣通道的進出口，最后在整個芯體的上下兩端焊接相應尺寸的方法蘭102，作為煙氣通道的進出口連接面。
[0025]如圖3-4所示，翅片板包括內部翅片302、外部翅片304、一對隔板305、兩條內部封條303和四條外部封條301 ;所述隔板305相對設置，形成空氣通道的兩側壁，兩條內部封條303夾在兩隔板305之間，且分別位于隔板305的兩端，形成空氣通道的頂面和底面；所述內部翅片302位于空氣通道內，頂部和底部分別抵住兩條內部封條303，兩側貼合隔板305，內部翅片302為前述變間距鋸齒形翅片；所述空氣通道的進出口端各設置兩條外部封條301，兩條外部封條301分別與兩隔板305外側貼合；所述外部翅片304設置在隔板305外側，采用橫排三角形多孔翅片，外部翅片304的兩端各抵住一外部封條301 ;所述翅片板整體鎳基釬焊而成，翅片板的材料為316L不銹鋼，表面采用鍍鈀處理，可以有效避免煙氣側可能發(fā)生的露點腐蝕現(xiàn)象，大大提高使用壽命。
[0026]前述外部封條301高度須小于外部翅片304高度，孔板104上的開孔尺寸略大于翅片板103兩側端面尺寸，便于焊接；翅片板103兩端面須插入孔板104上對應的開孔之中，兩端面須與孔板103外側齊平，翅片板103外部的兩側封條301與孔板104上的開孔用手弧焊焊接，有效避免翅片板103與孔板104焊接時由于溫度過高釬料融化導致破壞翅片板103密封性。待所有翅片板與孔板焊接完成后，需要對翅片板103內部的空氣通道進行氣密性試驗和水壓試驗，以保證空氣通道的密封性和承壓能力以及翅片板103兩端面和孔板104之間焊接密封性。
[0027]如圖5所示，翅片板的外部翅片304為橫排三角形多孔翅片，翅片高度為6mm，翅片厚度0.2mm,以翅片長度6mm為單元結構進行說明，開孔三角的底邊為2.5mm,高度為5mm,開孔率為0.35，相鄰兩排三角開孔的錯開間距為3mm (即1/2單元長度)，以上數(shù)據是基于大量實驗的基礎上得出的綜合傳熱性能和傳熱阻力最優(yōu)的開孔方式。
[0028]如圖6所示，翅片板的內部翅片302為變間距的鋸齒形翅片，以翅片流動方向中心為界，空氣流動上游各翅片的間距大于空氣流動下游各翅片的間距，上游翅片高度為6mm，翅片間距4mm,翅片厚度0.2mm ;下游翅片高度為6mm,翅片間距8mm,翅片厚度0.2mm。上游空氣的溫度低，下游空氣的溫度高，因此通過加密空氣下游部分的翅片，減少空氣上游部分的翅片能加強翅片總體的換熱性能，并合理分配空氣的壓力降。并且當流體流過翅片時，在中心界面處，流體在翅片表面的邊界層會被破壞，流體的擾動也會有一定的增加，能增強換熱，提高換熱裝置的整體性能。
[0029]如圖7所示，高溫煙氣由上方的方法蘭102進入翅片板換熱裝置，通過換熱裝置的煙氣通道，與空氣通道中的冷空氣換熱，溫度下降到露點溫度以下后由換熱裝置下方的方法蘭102排出；冷空氣由芯體兩側的弧形端板組合式封頭101進入，空氣平均分配到每塊翅片板的空氣通道，與煙氣通道的高溫煙氣換熱，由另一側的弧形端板組合式封頭101排出。
【權利要求】
1.一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，包括兩片孔板，以及與兩片孔板焊接的弧形端板組合式封頭、兩片封板和上下兩個方法蘭，以及卡放在兩片孔板之間的、平行設置的、大小相同的、一片以上的翅片板；相鄰的翅片板之間為煙氣通道，該通道兩端連通煙氣側；翅片板內部為空氣通道，該通道兩端連通空氣側；空氣通道內的空氣和煙氣通道內的煙氣呈錯向流動，其特征是:所述翅片板煙氣側采用橫排三角形多孔翅片，空氣側采用變間距鋸齒形翅片。
2.根據權利要求1所述的一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，其特征是，所述翅片板包括內部翅片、外部翅片、一對隔板、兩條內部封條和四條外部封條；所述隔板相對設置，形成空氣通道的兩側壁，兩條內部封條夾在兩隔板之間，且分別位于隔板的兩端，形成空氣通道的頂面和底面；所述內部翅片位于空氣通道內，頂部和底部分別抵住兩條內部封條，兩側貼合隔板，內部翅片為前述變間距鋸齒形翅片；所述空氣通道的進出口端各設置兩條外部封條，兩條外部封條分別與兩隔板外側貼合；所述外部翅片設置在隔板外側，采用橫排三角形多孔翅片，外部翅片的兩端各抵住一外部封條；所述翅片板的所有連接處均通過鎳基釬焊而成，翅片板的材料為316L不銹鋼，表面采用鍍鈀處理。
3.根據權利要求2所述的一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，其特征是，所述外部翅片的高度大于等于6mm。
4.根據權利要求2或3所述的一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，其特征是，所述外部翅片呈多排狀結構，同一排翅片上的相鄰三角孔為倒立布置，而前后排三角孔周期性錯開設置。
5.根據權利要求2或3所述的一種用于冷凝式煙氣余熱回收的翅片板換熱裝置，其特征是，相鄰翅片板上對應的外部翅片的間距為6?12mm。
【文檔編號】F28F19/06GK104457345SQ201310423495
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】史永紅, 凌祥, 溫鳴科, 彭浩 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化揚子石油化工有限公司