一种工业废气与空气的热交换器的制作方法

1.本发明涉及回收利用装置技术领域，具体涉及一种工业废气与空气的热交换器。


背景技术：

2.换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛，换热器又分为转轮热交换器、板式热交换器和热管热交换器。
3.传统的空气冷却器是以冷水，乙二醇溶液间接等湿和减湿冷却空气的表面式热交换设备；传统的空气加热器是用蒸汽、热水、乙二醇溶液间接加热空气的表面式热交换器。传统的空冷式换热器结构也不能满足该两种介质的换热需求。
4.而且上述冷却和加热等换热设备的每腔侧的介质相对洁净，而工业废气，废气中的成分为水蒸气、空气和少许的工业盐成分，以及高温650℃的热空气与工业盐接触后，烧毁的杂质成分灰尘，少许的工业盐，容易附着在换热管表面，从而因污垢系数的影响，降低总传热系数。
5.现有技术中公开了一个公开号为cn202630022u的专利，该方案包括热交换管，所述热交换管呈纵向平行排布，其两端与横向管连通，所述横向管分别设有与另一热交换器连通的循环管道。该方案特别适合低于180℃低温烟气热能回收利用，能使锅炉热效率稳定提高3％～25％(降低能耗、提高吨煤产汽率、增加锅炉出力)。在保证锅炉尾部受热面不产生结露的前提下，大幅度降低锅炉排烟温度，提高电站锅炉效率2-5％，提高工业锅炉效率5-25％。
6.现有装置随着使用，逐渐暴露出了该技术的不足之处，主要表现在以下方面：
7.第一，现有的装置结构强度低，为提高强度增加了管板的厚度，并且不便于组装使用。
8.第二，现有的装置在使用过程中，冷空气在换热过程中直接流过换热组件，换热接触时间短，换热接触面积小。
9.第三，现有的装置的管板间均采用焊接方式进行固定，降低了组装效率，且为满足换热面积大的需求，需增加热交换器体积和重量，提高成本。
10.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

11.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种工业废气与空气的热交换器，用以解决传统技术中的装置结构强度低，为提高强度增加了管板的厚度，并且不便于组装使用；冷空气在换热过程中直接流过换热组件，换热接触时间短，换热接触面积小；以及管板间多数采用焊接方式进行固定，降低了组装效率，且为满足换热面积大的需求，需增加热交换器体积和重量，提高成本的问题。
12.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
13.一种工业废气与空气的热交换器，包括换热器壳体，所述换热器壳体内设有组合式换热组件。
14.作为一种优化的方案，所述换热器壳体设有沿水平方向贯穿所述组合式换热组件的热废气降温流道。
15.作为一种优化的方案，所述换热器壳体上设有沿竖向贯穿所述组合式换热组件的冷空气升温流道。
16.作为一种优化的方案，所述组合式换热组件包括沿横截面呈矩阵式均布的若干个光管，处于相邻行所述光管之间的区域还并列设有若干个与所述光管相对齐的翅片管。
17.作为一种优化的方案，处于行向上相邻的若干个所述光管与若干个所述翅片管的端部共同固接于支撑管板上。
18.作为一种优化的方案，所述支撑管板包括支撑板，所述支撑板的边沿向同侧折弯设置，所述支撑板开设有对应每个所述光管和翅片管的安装孔。
19.作为一种优化的方案，所述热废气降温流道包括对应设置于所述换热器壳体相对侧壁上的热废气入口与热废气出口，所述热废气入口与所述热废气出口之间与所述光管和翅片管的内腔相连通。
20.作为一种优化的方案，所述冷空气升温流道包括设置于所述换热器壳体顶部的热空气出口以及位于所述换热器壳体底部的冷空气入口，所述热空气出口与所述冷空气入口之间与所述光管和翅片管的外壁间隙相连通。
21.作为一种优化的方案，所述热废气入口与所述热废气出口包括分别固接于所述换热器壳体相对侧壁上的废气锥形导流筒。
22.作为一种优化的方案，所述热空气出口包括固接于所述换热器壳体顶部的空气锥形导流筒，所述冷空气入口包括开设于所述换热器壳体底部的开口。
23.作为一种优化的方案，处于所述热废气入口上的所述废气锥形导流筒设有检查孔。
24.作为一种优化的方案，所述翅片管包括不锈钢管以及设置于所述不锈钢管周壁上的碳钢翅片。
25.作为一种优化的方案，所述废气锥形导流筒与所述空气锥形导流筒的大口径端均通过螺栓固定于所述换热器壳体上。
26.作为一种优化的方案，所述换热器壳体的下端部通过支撑槽钢连接有底座。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.采用折弯的不锈钢钢板作为支撑管板，强多层焊接在一起，易于组装，折边部分类似管法兰的钢管部分，又强化了结构，降低管板的厚度；
29.同时采用翅片管(翅片为碳钢，管为不锈钢管)和大口径薄壁光管作为换热管(薄壁目的为强化导热系数)两种换热管并存的结构形式，促进冷空气在换热过程中的紊流和湍流，达到降速，充分接触换热的目的，经济合理，满足换热面积大的需求，且减少热交换器本身体积和重量；
30.交换器的结构多处采用折弯结构，减少焊接的工作量；
31.热废气走管内，便于清理，冷空气走管外，管外采用的是翅片管的型式，便于强化
传热系数，增加换热面积；
32.采用大口径薄壁换热管和翅片管相间的方式，呈正方形排列，管内和管外留有足够的流通量，满足热废气和冷空气在换热器内的停留时间。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
34.图1为本发明正面状态的结构示意图；
35.图2为本发明检查孔的结构示意图；
36.图3为本发明组合式换热组件的结构示意图；
37.图4为本发明翅片管的结构示意图；
38.图5为本发明工作过程中的位置结构示意图。
39.图中：1-换热器壳体；2-热废气入口；3-热废气出口；4-冷空气入口；5-热空气出口；6-检查孔；7-支撑槽钢；8-底座；9-翅片管；10-光管；11-废气锥形导流筒；12-空气锥形导流筒；13-不锈钢管；14-碳钢翅片；15-支撑管板；16-二次风机；17-燃烧器；18-布袋除尘器；19-排放风机；20-烟囱。
具体实施方式
40.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
41.如图1至图5所示，工业废气与空气的热交换器，包括换热器壳体1，换热器壳体1内设有组合式换热组件。
42.换热器壳体1设有沿水平方向贯穿组合式换热组件的热废气降温流道。
43.换热器壳体1上设有沿竖向贯穿组合式换热组件的冷空气升温流道。
44.组合式换热组件包括沿横截面呈矩阵式均布的若干个光管10，处于相邻行光管10之间的区域还并列设有若干个与光管10相对齐的翅片管9。
45.处于行向上相邻的若干个光管10与若干个翅片管9的端部共同固接于支撑管板15上。
46.支撑管板15包括支撑板，支撑板的边沿向同侧折弯设置，支撑板开设有对应每个光管10和翅片管9的安装孔。
47.热废气降温流道包括对应设置于换热器壳体1相对侧壁上的热废气入口2与热废气出口3，热废气入口2与热废气出口3之间与光管10和翅片管9的内腔相连通。
48.冷空气升温流道包括设置于换热器壳体1顶部的热空气出口5以及位于换热器壳体1底部的冷空气入口4，热空气出口5与冷空气入口4之间与光管10和翅片管9的外壁间隙相连通。
49.热废气入口2与热废气出口3包括分别固接于换热器壳体1相对侧壁上的废气锥形导流筒11。
50.热空气出口5包括固接于换热器壳体1顶部的空气锥形导流筒12，冷空气入口4包括开设于换热器壳体1底部的开口。
51.处于热废气入口2上的废气锥形导流筒11设有检查孔6。
52.翅片管9包括不锈钢管13以及设置于不锈钢管13周壁上的碳钢翅片14。
53.废气锥形导流筒11与空气锥形导流筒12的大口径端均通过螺栓固定于换热器壳体1上。
54.换热器壳体1的下端部通过支撑槽钢7连接有底座8。
55.热废气出口3通关管道连接有布袋除尘器18，布袋除尘器18连接有排放风机19，排放风机19连接有烟囱20。
56.热空气出口5通过管道连接有二次风机16，二次风机16连接有燃烧器17(氢气炉)。
57.燃烧器17(氢气炉)燃烧的热空气与工业盐煅烧后产生的废气与冷空气热换后，废气降温被冷却到150℃～170℃去往普通的耐温布袋除尘器18排空，热交换后的冷空气被加热到130℃～150℃后，再进入氢气炉的二次风机16送入氢气炉内助燃氢气燃烧，降低氢气能源的消耗，达到节能回收的双重作用设备。
58.废气和空气的工作压力均为不超过3.5kpa的负压运行，空气则保证冬季-10℃和夏季20℃升温至130℃～150℃，被加热后作为二次风进入燃烧器17(氢气炉)作为煅烧工业盐的热媒。
59.常用的空气冷却器是以冷水，乙二醇溶液间接等湿和减湿冷却空气的表面式热交换设备；
60.空气加热器是用蒸汽、热水、乙二醇溶液间接加热空气的表面式热交换器。每侧的介质相对洁净，结构易于实现，而且有相应的国家标准作为依据。
61.而该废气，则因工业盐(nacl)的煅烧，内含少许的工业盐和氢气燃烧后的水蒸气，简易说法就是：该废气为非单相清洁流体，为至少三种成分的混合物。工业盐附着在换热管表面后，总传热系数会降低，因此需要把交换器的废气侧进出口做成可拆卸式结构，清理的时机，以设置的检查孔6定期检查为准。
62.空气热交换器采用管排式，与热废气接触的材料材质采用304不锈钢，法兰及钢结构支架均为碳钢材质，换热器因工艺需要，废气侧无需保温，冷空气至热空气侧流程需要进行保温，减少热量散失。
63.冷空气自热交换器底部进入，底部为开放式结构，上部为可拆卸式的热空气出口5组件，采用了足够的空气流通面积，又满足流速降速的需要，又满足该流程传热系数的需要。即空气侧流向为自下而上的上下流向；热废气则采用水平流向，废气自水平一端的热废气进口组件进入，从水平另外一端的出口组件流出，因空气和热废气的流量很大，为此均采用了单流程，即传统换热器所说的单壳程和单管程。
64.废气经旋风除尘器除尘去除大颗粒的工业盐后，再进入到空气热交换器中进行换热，被降温后进入布袋除尘器18，采用负压运行方式，去除小颗粒后，通过烟囱20直接排空。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。