專利名稱：一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于熱工設備領域，具體是涉及一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器。
背景技術：
早在20世紀中東石油危機之后，為節(jié)約能源，在歐洲便研制出了高熱效率的冷凝式鍋爐，其顯著特點是熱效率比常規(guī)設計鍋爐提高10%以上。由于使鍋爐的排煙溫度降低到露點以上，煙氣中大量水蒸汽冷凝并釋放出汽化潛熱，具有明顯的節(jié)能效果，運用到冷凝式鍋爐中的冷凝式換熱器就是根據其原理研制而成。I.傳統(tǒng)非冷凝鍋爐的供熱換熱器由碳鋼或鑄鐵制成，在設計時的排煙溫度一般都高于150°C，不考慮吸收煙氣中水蒸氣冷凝所釋放大量顯熱和潛熱，沒有冷凝水產生。2.冷凝鍋爐具有高效節(jié)能環(huán)保的特點，是鍋爐行業(yè)的發(fā)展方向并得到廣泛的推廣。冷凝鍋爐由于產生了大量弱酸性冷凝水，如果使用常用的鋼板或鑄鐵等材料制造冷凝鍋爐供熱換熱器將嚴重縮短冷凝鍋爐的壽命，所以冷凝鍋爐供熱換熱器必須使用不銹鋼或鑄鋁加工制成。目前，多采用不銹鋼光管或鑄鋁制成。3.用鑄鋁模具加工換熱器的技術已基本成熟，但只能制作500KW多的供熱換熱器。大型鑄鋁件存在模具成本高，加工工藝復雜，產品報廢率高的問題，使得無法用鑄鋁模具直接加工大型供熱換熱器。4.這兩種換熱器在通常的情況下，熱效率最多可達96%左右。5.當鍋爐的回水溫度高于60°C，鍋爐將不產生冷凝水。這時換熱器只能回收煙氣中的顯熱，熱效率也只有87 %左右。6.空氣預熱器一般在電站等大型鍋爐中采用。在供熱鍋爐中還沒有采用。7.傳統(tǒng)的供熱換熱器根據客戶不同的需求來設計制造大小不同的供熱換熱器，換熱器大小不同，所需零部件也不同，不利于工業(yè)化批量生產。

發(fā)明內容
鑒于上述現有技術存在的問題，提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，如何克服現有技術中換熱器結構設計不足導致煙氣流動路徑換熱不充分的問題，如何改進傳熱面結構以達到增大換熱面積提高換熱效率的目的，同時使得鍋爐在同等功率下可以做得更小，占用更小的體積，以及如何將空氣預熱器巧妙的結合到換熱器中，從而進行二次換熱，提高空氣進入的初始溫度的同時進一步降低排煙溫度。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下技術方案一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，包括殼體，設置于殼體內的燃燒器與復數個翅片直管，殼體上設置有進水口、出水口及排煙口，燃燒器與空氣及燃氣進氣裝置連接，其特征在于燃燒器位于殼體上部，燃燒器周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束，燃燒器下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道，排煙管道通過排煙口排空；進水口與燃燒器下方構成排煙管道的翅片直管連通，燃燒器下方構成排煙管道的翅片直管與燃燒器周圍的翅片直管連通，燃燒器周圍的翅片直管與出水口連通。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述燃燒器周圍同軸安裝一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束，燃燒器下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的圓筒形排煙管道。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中對所述緊密排列的翅片直管相鄰的翅片進行折彎或擠壓處理，翅片管兩側沿直管軸向呈一定角度內折，翅片管所形成的兩個內折面是平行的或呈現一定角度。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述燃燒器周圍由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束的外側設置有外導流板。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中 所述外導流板為截面為帶有弧度的“V”型長條狀導流板，與翅片直管外側貼合，緊密排列的翅片直管的相鄰處與外導流板的導流口相互錯開。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述燃燒器下方由復數個翅片直管緊密排列組成的圓筒狀排煙管道的內側設置有內導流板；所述內導流板為筒狀，內導流板與組成排煙管道的翅片直管內側貼合設置，緊密排列的翅片直管的相鄰處與內導流板的導流口相互錯開。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述排煙管道內設置有空氣預熱器。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述空氣預熱器穿過排煙管道與空氣進氣裝置連接；所述排煙口為四通式排煙口，其上端為排煙口，其下端為冷凝水出口，中部為空氣預熱器的空氣進口。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中所述排煙管道內的空氣預熱器為一根或多根長方體或圓柱形空氣進氣管。作為本發(fā)明所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的一種優(yōu)選方案，其中燃燒器位于殼體下部，燃燒器周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束，燃燒器上方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道，排煙管道通過排煙口排空；進水口與構成排煙管道的翅片直管連通，構成排煙管道的翅片直管與燃燒器周圍的翅片直管連通，燃燒器周圍的翅片直管與出水口連通。采用本發(fā)明所述技術方案，具有如下有益技術效果本發(fā)明的整體結構布置能夠提高換熱效率。本發(fā)明采用了燃燒器設置在上方，排煙口設置在下方的二級逆流換熱布置結構，燃燒器燃燒后的煙氣從換熱器上方向下流動，先穿過燃燒器周圍翅片管以及外導流板，然后穿過排煙管道的翅片管與內導流板，沿著排煙管道，逆流至排煙口排空。而進水口設置在下部排煙口處，出水口設置在換熱器上部，水通過進水口、翅片管，換熱器兩端連接上下翅片管束的腔體，例如可以是前水母管和后水母管，最終通過出水口排出。采取逆流的換熱方式，水的出口溫度才更有可能高于排煙溫度，可以大大提高換熱效率，增大換熱量。本發(fā)明二次加工后的翅片管能夠顯著提高換熱效率。本發(fā)明采用翅片管作為強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的基本元件，在換熱管的表面通過加翅片，增大換熱管的外表面積從而達到提高換熱效率的目的，強化了煙氣側的換熱，可使整個換熱器體積進一步減少。通過對翅片進行二次加工，例如折彎、切割或擠壓，使得翅片管的光管之間間距明顯減少，從而使得煙氣流與光管進行更充分地接觸沖刷，增強換熱，提高紊流脈動程度，增大對流換熱系數，有效地達到增強傳熱的目的，提高了換熱效率，同時使整個換熱器體積進一步減少，同時，控制火焰與換熱器表面之間的距離來降低火焰溫度，進而使NOx的排放降低到30PPM下。本發(fā)明設置有外、內導流板，有利于減小煙氣流的“死區(qū)”，進一步改善殼程流體流速分布。本發(fā)明中，通過增加若干位于圓周翅片管束外側和外殼之間的外導流板和位于排煙管道翅片管束內側的內導流板，使得煙氣的流動路徑緊貼翅片及光管，能夠進一步加強換熱，明顯改善殼程流體流速分布，減小煙氣流的“死區(qū)”或“短路”。 本發(fā)明進一步的設置有空氣預熱器，可以提高效率。本發(fā)明中，空氣預熱器巧妙地結合設置在換熱器的排氣管道中，當在冬天室外空氣達到_20°C以下，利用煙氣余熱提高進入爐膛的空氣溫度，進一步降低排煙溫度，使得效率達到98%以上，具有明顯效果。


圖I是本發(fā)明一個實施例所述強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的右視示意圖。圖2是本發(fā)明一個實施例所述強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的主體示意圖。圖3是本發(fā)明一個實施例中強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的結構剖視示意圖。圖4是本發(fā)明一個實施例中強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的工作原理示意圖。圖5是本發(fā)明一個實施例中帶有三個空氣預熱器的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的工作原理右視示意圖。圖6是本發(fā)明A向放大圖。圖7是本發(fā)明B向放大圖。圖8是本發(fā)明另一個實施例燃燒器位于下部時的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的結構剖視示意圖。圖9是本發(fā)明另一個實施例燃燒器位于下部時的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的工作原理示意圖。圖10是本發(fā)明經過處理后的翅片直管的主視示意圖。圖11是本發(fā)明經過處理后的翅片直管的左視示意圖。圖12是本發(fā)明再一個實施例中帶有一個圓柱形空氣預熱器的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的右視結構示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。如圖I-圖12所示，其中包括前水母管I、前擋板2、殼體3、翅片直管束4、外導流板5、燃燒器6、內導流板7、后水母管8、后擋板9、空氣預熱器10、出水口 11、進水口 12、排煙口 13、空氣進口 14、冷凝水出口 15、排煙管道16、構成排煙管道的翅片直管17。參考圖I 圖3描述本發(fā)明一個實施例的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器。如圖I、圖2以及圖3所示，一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，包括殼體3、燃燒器6以及翅片直管束4和構成排煙管道的翅片直管17，所述殼體3側外殼分別由兩個“U”形板焊接成橢圓形側外殼，所述橢圓形側外殼兩端內側安裝有前擋板2和后擋板9,且橢圓形側外殼與前擋板2和后擋板9焊接固定。前擋板2和后擋板9皆采用保溫材料制成。如圖所示,前擋板2的外側安裝有前水母管I ;后擋板9的外側安裝有后水母管8,換熱器殼體3上附有出水口 11和進水口 12。
所述翅片直管束4由多根翅片直管組合而成，可參見圖5，較佳地，圍成圓柱形。翅片直管束4和構成排煙管道的翅片直管17兩端都固定于前擋板2和后擋板9之間，且同前水母管I及后水母管8焊接固定。構成排煙管道的翅片直管17的內部構成排煙管道16。進水口 12、構成排煙管道的翅片直管17、前水母管I、翅片直管束4、后水母管8、出水口 11，構成水加熱過程的回路。翅片直管束4位于構成排煙管道的翅片直管17的上方。較佳地，翅片直管束4和構成排煙管道的翅片直管17相平行。所述燃燒器6同軸安裝于翅片直管束4內，燃燒器6與空氣及燃氣進氣裝置連接。外導流板5與所述翅片直管束4同軸安裝于翅片直管束4的外圍,外導流板5為截面為帶有弧度的“V”型長條狀導流板，與翅片直管外側貼合，緊密排列的翅片直管的相鄰處與外導流板5的導流口相互錯開。外導流板5點焊于翅片直管束4上。所述構成排煙管道的翅片直管17內同軸安裝內導流板7 ;所述內導流板7為為圓筒狀，上面附有多個孔和/或縫；所述孔和/或縫與緊密排列的翅片直管相鄰處相互錯開，其通過膨脹固定于構成排煙管道的第二翅片直管管束組內。該內導流板7為筒狀，與組成排煙管道16的翅片直管內側貼合設置，緊密排列的翅片直管的相鄰處與內導流板7的導流口相互錯開。當然，也可以采取焊接等連接方式固定。該強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器還可以進一步包括空氣預熱器10，其同軸安裝在排煙管道16內。圖4為本發(fā)明強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器換熱原理圖。如圖4所示，本發(fā)明采用二次換熱方式，采用逆流布置換熱，高溫煙氣由上至下經過翅片直管束4、構成排煙管道的翅片直管17 ;而水流方向正好相反，先經過構成排煙管道的翅片直管17，再經過翅片直管束4。空氣預熱器10設置在排煙管道16內，可以與煙氣進行換熱，由此提高進入爐膛的空氣溫度而同時進一步降低排煙溫度。圖5 圖7所示，圖5為本發(fā)明一個實施例中空氣預熱器帶有三個空氣進氣管的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的工作原理右視示意圖；圖6為其A向放大圖；而圖7為該實施例B向放大圖。在該實施例中，所述強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，包括殼體3，設置于殼體3內的燃燒器6與復數個翅片直管，殼體3上設置有進水口 12、出水口 11及排煙口 13，燃燒器6與空氣及燃氣進氣裝置連接，燃燒器6位于殼體3上部，燃燒器6周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束4，燃燒器6下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道16，排煙管道16通過排煙口 13排空；而進水口 12與燃燒器6下方構成排煙管道的翅片直管17連通，燃燒器6下方構成排煙管道的翅片直管17與燃燒器6周圍的翅片直管連通，燃燒器6周圍的翅片直管與出水口 11連通。在該實施例中，所述燃燒器6周圍同軸安裝一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束4，燃燒器6下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的圓筒形排煙管道16。而空氣預熱器10為一根或多根長方體或圓柱形空氣進氣管，其設置于圓筒形排煙管道16內。本發(fā)明采用逆流布置高溫煙氣由下至上經過一級顯熱換熱和二級冷凝換熱；而水流方向正好相反，先經過了二級冷凝換熱的圓周均布翅片直管束4，再經過一級顯熱換熱構成排煙管道的翅片直管17?；厮诙壚淠龘Q熱吸收煙氣余熱后，再進入一級顯熱換熱中吸收高溫煙氣顯熱，空氣預熱器10穿過二級冷凝換熱器與煙氣進行三級換熱，提高進入爐膛的空氣溫度和進一步降低排煙溫度。
如圖中翅片直管束4、排煙管道16和外導流板5、內導流板7的位置示意，通過設置外導流板5和內導流板7，使導流后的煙氣的流動路徑圍繞翅片管，明顯改善殼側流體分布，減小煙氣流“死區(qū)”或短路，強制煙氣與水管更加充分的接觸及換熱。如圖8、圖9所示，圖8為本發(fā)明另一個實施例燃燒器位于下部時的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的結構剖視示意圖；圖9為本發(fā)明另一個實施例燃燒器位于下部時的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的工作原理示意圖。在這一實施例中，燃燒器6位于殼體3下部，燃燒器6周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束4，燃燒器6上方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道16，排煙管道16通過排煙口 13排空；進水口 12與構成排煙管道的翅片直管17連通，構成排煙管道的翅片直管17與燃燒器6周圍的翅片直管連通，燃燒器6周圍的翅片直管與出水口 11連通。此時，高溫煙氣則由下至上經過翅片直管束4、構成排煙管道的翅片直管17。空氣預熱器10設置在排煙管道16內，可以與煙氣進行換熱。如圖10、圖11所示，圖10為本發(fā)明經過處理后的翅片直管的主視示意圖；圖11為本發(fā)明經過處理后的翅片直管的左視示意圖。本發(fā)明將所述緊密排列的翅片直管相鄰的翅片進行折彎或擠壓處理，使得翅片沿直管軸向呈一定角度內折。如此，復數個經過處理的翅片直管緊密貼合組成圓筒狀。本發(fā)明將翅片直管的翅片二次加工為相對于翅片管軸線方向內折的翅片。當然，根據具體實際生產的情況，也可以采取切割或擠壓等方式，來減小相鄰翅片直管的光管之間的距離。通過二次加工，使得翅片直管兩側沿直管軸向呈一定角度內折，翅片管所形成的兩個內折面是平行的或呈現一定角度，呈一定角度是為了便于復數個翅片管可以排列成圓周形狀或其他形狀。圖12為本發(fā)明再一個實施例中帶有一個圓柱形空氣預熱器的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的右視結構示意圖。在這一個實施例中，排煙管道內設置有一根圓柱形的空氣預熱器10。綜上，本發(fā)明從研究如何改進傳熱面結構出發(fā)，增大換熱面積以提高換熱效率。其采用內折翅片直管做為強制翅片直管冷凝供熱換熱器的基本元件，強化了煙氣側的換熱，同時也使整個換熱器體積進一步減少。通過外導流板5和內導流板7的導向設計，使得煙氣的流動路徑緊貼翅片管，進一步加強換熱，明顯改善殼程流體流速分布，減小煙氣流的“死區(qū)”或“短路”現象。并且發(fā)明將空氣預熱器10巧妙地結合在換熱器中，通過實驗顯示，當在冬天室外空氣達到-20°C以下，利用煙氣余熱提高進入爐膛的空氣溫度同時進一步降低排煙溫度，使得效率達到98%以上。同時，本發(fā)明對關鍵零部件模塊化設計，易于批量化生產，降低換熱器的生產難度,節(jié)約生產成本。應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā) 明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，包括殼體(3),設置于殼體(3)內的燃燒器(6)與復數個翅片直管，殼體(3)上設置有進水口(12)、出水口(11)及排煙口(13)，燃燒器(6)與空氣及燃氣進氣裝置連接，其特征在于 燃燒器(6 )位于殼體(3 )上部，燃燒器(6 )周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束(4)，燃燒器(6)下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道(16)，排煙管道(16)通過排煙口( 13)排空； 進水口(12)與燃燒器(6)下方構成排煙管道的翅片直管(17)連通，燃燒器(6)下方構成排煙管道的翅片直管(17)與燃燒器(6)周圍的翅片直管連通，燃燒器(6)周圍的翅片直管與出水口(11)連通。
2.根據權利要求I所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述燃燒器(6)周圍同軸安裝一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束(4)，燃燒器(6)下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的圓筒形排煙管道(16 )。
3.根據權利要求I所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于對所述緊密排列的翅片直管相鄰的翅片進行折彎或擠壓處理，翅片管兩側沿直管軸向呈一定角度內折，翅片管所形成的兩個內折面是平行的或呈現一定角度。
4.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述燃燒器(6)周圍由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束(4)的外側設置有外導流板(5)。
5.根據權利要求4所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述外導流板(5)為截面為帶有弧度的“V”型長條狀導流板，與翅片直管外側貼合，緊密排列的翅片直管的相鄰處與外導流板(5)的導流口相互錯開。
6.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述燃燒器(6)下方由復數個翅片直管緊密排列組成的圓筒狀排煙管道(16)的內側設置有內導流板(7);所述內導流板(7)為筒狀，內導流板(7)與組成排煙管道(16)的翅片直管內側貼合設置，緊密排列的翅片直管的相鄰處與內導流板(7)的導流口相互錯開。
7.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述排煙管道(16)內設置有空氣預熱器(10)。
8.根據權利要求7所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述空氣預熱器(10)穿過排煙管道(16)與空氣進氣裝置連接；所述排煙口(13)為四通式排煙口(13)，其上端為排煙口(13)，其下端為冷凝水出口(15)，中部為空氣預熱器(10)的空氣進口(14)。
9.根據權利要求7所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于所述排煙管道(16)內的空氣預熱器(10)為一根或多根長方體或圓柱形空氣進氣管。
10.根據權利要求I所述的強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，其特征在于燃燒器(6 )位于殼體(3 )下部，燃燒器(6 )周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束(4 )，燃燒器(6 )上方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道(16 )，排煙管道(16)通過排煙口( 13)排空；進水口( 12)與構成排煙管道的翅片直管(17)連通，構成排煙管道的翅片直管(17)與燃燒器(6)周圍的翅片直管連通，燃燒器(6)周圍的翅片直管與出水口( 11)連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器，包括殼體，設置于殼體內的燃燒器與復數個翅片直管，殼體上設置有進水口、出水口及排煙口，燃燒器與空氣及燃氣進氣裝置連接，燃燒器位于殼體上部，燃燒器周圍安裝有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的翅片直管束，燃燒器下方設置有一組由復數個翅片直管緊密排列組成的排煙管道，排煙管道通過排煙口排空；進水口與燃燒器下方構成排煙管道的翅片直管連通，燃燒器下方構成排煙管道的翅片直管與燃燒器周圍的翅片直管連通，燃燒器周圍的翅片直管與出水口連通。本發(fā)明采用內折翅片直管做為強制翅片直管雙環(huán)狀冷凝供熱換熱器的基本元件，強化了煙氣側的換熱，顯著提高了換熱效率。
文檔編號F24H8/00GK102901222SQ20121035362
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者崔樹慶 申請人:蘇州成強換熱器有限公司