一种带有枕型吹胀式波纹板的空气预热器的制作方法

1.本发明涉及空气预热器技术领域，具体涉及一种带有枕型吹胀式波纹板的空气预热器。


背景技术：

2.在电厂、垃圾焚烧厂等传热的行业中，利用烟道尾部热烟气加热冷空气的技术，在目前已有了很大的发展，出现了许多形式的空气预热器，如列管式预热器、螺旋翅片式空气预热器、回转式预热器等。
3.但上述这些现有技术在实际应用中都有些不够理想的地方，都不同程度的存在设备体积庞大，耗材量大，结构复杂，传热效率较低，难以避免在运行中出现空气预热器积灰且不易清除，堵塞，腐蚀，流体压降损失大等问题。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种流体流动阻力小，传热效率高、结构简单、不易积灰堵塞、运行可靠，维护容易的带有枕型吹胀式波纹板的空气预热器。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种带有枕型吹胀式波纹板的空气预热器，包括框架和设置于框架内的传热单元，其特征在于，所述传热单元包括波纹板固定槽板、吹胀式波纹板和波纹板齿型定距件，波纹板固定槽板固定设置于框架内，且波纹板固定槽板上形成有与吹胀式波纹板相适配的配合槽；所述吹胀式波纹板位于配合槽内，且吹胀式波纹板的两端与波纹板固定槽板固定连接；所述吹胀式波纹板由两层薄壁钢板固定叠合而成，两层薄壁钢板通过高压液体或气体采用吹胀工艺鼓包成型，吹胀式波纹板表面形成枕型波纹；所述吹胀式波纹板内部鼓包空腔形成内部流体通道，吹胀式波纹板与配合槽之间形成外部流体通道；所述波纹板齿型定距件水平设置于框架上，且波纹板齿型定距件上形成有与吹胀式波纹板卡接的若干卡接槽。
6.作为本发明的一种优选方案，所述吹胀式波纹板竖直设置于波纹板固定槽板内，吹胀式波纹板的上下两端与波纹板固定槽板焊接固定。
7.作为本发明的一种优选方案，所述吹胀式波纹板的横向截面和纵向截面均为波纹结构，且波纹结构的波峰高度为10-15mm。
8.作为本发明的一种优选方案，所述吹胀式波纹板的上下两端为直边结构，两层薄壁钢板之间通过焊接固定。
9.作为本发明的一种优选方案，所述波纹板齿型定距件为长条状结构，两端固定连接于框架上。
10.作为本发明的一种优选方案，所述波纹板齿型定距件上的若干卡接槽等距排布，且相邻卡接槽之间的间距为50-75mm。
11.作为本发明的一种优选方案，所述波纹板齿型定距件与吹胀式波纹板的波峰焊接固定。
12.作为本发明的一种优选方案，所述内部流体通道对应洁净空气，外部流体通道对应高温高尘烟气。
13.作为本发明的一种优选方案，所述内部流体通道与外部流体通道互不连通。
14.作为本发明的一种优选方案，所述框架由框型结构的密封板连接而成，波纹板固定槽板固定设置于框架内。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、通过将吹胀式波纹板作为热交换板，形成互不干涉的内部流体通道和外部流体通道，进行间壁式换热；2、吹胀式波纹板的板面除四周很小一部分用于焊接的平边外，其余均为布满波纹的传热面，旨在为了在低雷诺数下促进气体湍流，扩大传热面，增大传热效率；3、吹胀式波纹板本身具有一定的弹性，能够有效吸收本体的热变形，使得本技术在高温下能安全可靠的运行；4、吹胀式波纹板液压臌胀成形的、板外表面光滑、无死角、具有自清灰能力，另外在介质机械冲击和热冲击下，板面会产生微小形变，可使污垢层发生脆性剥落，由于吹胀式波纹板表面及内壁都十分光滑且彼此之间有足够的间隔，吹胀式波纹板外烟尘不易粘结、堆积，吹胀式波纹板内介质有静湍流作用，在换热面较难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图；图2是吹胀式波纹板的主视图；图3是吹胀式波纹板的侧视图；图4是波纹板固定槽板的结构示意图；图5是波纹板齿型定距件的结构示意图；附图标记：吹胀式波纹板1，直边结构1-1，波纹板固定槽板2，配合槽2-1，波纹板齿型定距件3，卡接槽3-1，框架4。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
18.如图1-5所示，一种带有枕型吹胀式波纹板的空气预热器，包括框架4和设置于框架4内的传热单元，所述传热单元包括波纹板固定槽板2、吹胀式波纹板1和波纹板齿型定距件3，波纹板固定槽板2固定设置于框架4内，且波纹板固定槽板2上形成有与吹胀式波纹板1相适配的配合槽2-1；所述吹胀式波纹板1位于配合槽2-1内，且吹胀式波纹板1的两端与波纹板固定槽板2固定连接；所述吹胀式波纹板1由两层薄壁钢板固定叠合而成，两层薄壁钢板通过高压液体或气体采用吹胀工艺鼓包成型，吹胀式波纹板1表面形成枕型波纹；所述吹胀式波纹板1内部鼓包空腔形成内部流体通道，吹胀式波纹板1与配合槽2-1之间形成外部流体通道；所述波纹板齿型定距件3水平设置于框架4上，且波纹板齿型定距件3上形成有与吹胀式波纹板1卡接的若干卡接槽3-1。
19.吹胀式波纹板1采用两层薄壁钢板叠合，经焊接成为整体后采用高压吹胀的方式，
形成传热板束和气体流通空间，吹胀式波纹板1的板面经吹胀工艺成型，布满枕形波纹，吹胀式波纹板1的间距定距件根据波纹板齿型定距件3上的相邻卡接槽3-1之间的间距进行设置。
20.由于吹胀式波纹板1是液压臌胀成形的、板外表面光滑、无死角、具有自清灰能力，另外在介质机械冲击和热冲击下，板面会产生微小形变，可使污垢层发生脆性剥落，同时由于吹胀式波纹板1表面及配合槽2-1内壁都十分光滑且彼此之间有足够的间隔，板管外烟尘不易粘结、堆积，板管内介质有静湍流作用，在换热面较难结垢，可以大大减少了设备的维护和清洗次数，保证了其能在相对稳定的传热系数下长期安全运行。
21.吹胀式波纹板1竖直设置于波纹板固定槽板2内，吹胀式波纹板1的上下两端与波纹板固定槽板2焊接固定。
22.吹胀式波纹板1的横向截面和纵向截面均为波纹结构，且波纹结构的波峰高度为10-15mm，两层薄壁钢板的波峰位置相对应，且两层薄壁钢板的波谷位置也相对应，相对应的波峰形成20-30mm的枕型鼓包。
23.吹胀式波纹板1的上下两端为直边结构1-1，两层薄壁钢板之间通过焊接固定，两层薄壁钢板经激光焊接连接成为一体，并经高压液体或气体吹胀鼓包成型，形成中空的吹胀式波纹板1，直边结构1-1处与波纹板固定槽板2的配合槽2-1上下两端焊接固定，波纹板固定槽板2与框架4焊接固定，从而使得整体焊接成型。
24.波纹板齿型定距件3为长条状结构，两端固定连接于框架4上，波纹板齿型定距件3上的卡接槽3-1等距排布，波纹板齿型定距件3用于对吹胀式波纹板1进行定位支撑，从而相邻吹胀式波纹板1之间形成外部流体的流道，相邻吹胀式波纹板1间的间距大小，对流体的流动性能影响很大，距离太小，流体阻力太大，距离太大，则换热系数小，传热效果差，波纹板齿型定距件3的相邻齿形距离的大小是根据热力核算板片外侧的烟气流速来确定的，波纹板齿型定距件3在板片排列方向的尺寸一般为50～75毫米时，气体的流动性能比较好，能够在压力损失和换热效果之间取得一个较好的折中效果，更好地实现换热设计的目的。相邻吹胀式波纹板1的排列间距和波纹板齿型定距件3的具体尺寸是根据气体量和气体的最佳流速。
25.波纹板齿型定距件3与吹胀式波纹板1的波峰焊接固定，波纹板齿型定距件3结构简单，在定距方向具有足够的刚性，而在吹胀式波纹板1的纵向又有一定的挠性，这种结构形式和焊接特点，特别方便焊接施工，能比较好的达到设计目的。
26.内部流体通道对应洁净空气，外部流体通道对应高温高尘烟气，内部流体通道与外部流体通道互不连通，且外部流体通道的流动方向与内部流体通道的流动方向相一致。
27.根据介质的特性，一般考虑内部流道用于洁净空气的流通，外部流道用于高温高尘烟气的流通，以便于后期的清灰吹扫等检修维护，整个传热单元的通过波纹板固定槽板2焊接固定在框架1上，根据改应用场合的需求，垃圾焚烧炉的排烟温度不高，约180℃左右，但是烟气成分复杂，具有较强的腐蚀性成分，针对该工况下采用耐腐蚀了性好的不锈钢材质304制作。
28.吹胀式波纹板1将内侧流体和外部流体完全隔开，通过吹胀式波纹板1进行间壁式换热，吹胀式波纹板1的板面除四周的直边结构1-1用于焊接的平边外，其余均为布满波纹的传热面，旨在为了在低雷诺数下促进气体湍流，扩大传热面，增大传热效率，把波纹板齿
型定距件3设计成扁条状，这样可大大降低气体额外造成的流动阻力。
29.吹胀式波纹板1完全采用焊接连接，形成传热板束和气体传热空间，吹胀式波纹板1的薄壁钢板本身具有一定的弹性，两片薄壁钢板两端与也是进行密封焊接，全焊接的简单挠性结构，能够有效吸收本体的热变形，能在烟道气温度高达850℃的工况下安全可靠地操作，全焊接结构克服了常规垫片密封连接结构不能用于高温工况下的不足，吹胀式波纹板1四周制成直边，是为了便于焊接，提高焊接质量，使得在高温工况下工作更为可靠。
30.框架4由框型结构的密封板连接而成，波纹板固定槽板2固定设置于框架4内。
31.将上面所述的吹胀式波纹板1、波纹板固定槽板2、波纹板齿型定距件3、组成传热单元，并与框架4焊接成为整体换热器，独特的换热元件和结构设计，获得了理想的流体流动特性和传热特性，完全能够在高温、低温，高灰的烟气工况下安全工作，稳定地把常温空气预热到预定温度，从预热器排出的烟气温度可有效降低到120℃左右。在整机的总传热面为1000平方米，烟气流量20万m
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/h的工况下，整个换热器的流体阻力还不到200pa，与传统空预器动辄500-800pa的阻力相比，取得了预料不到的效果。
32.在工业化生产中，以烟气量为20万m
³
/h的垃圾焚烧炉为例，安装有本技术的吹胀式波纹板式空气预热器的与原安装有管式预热器的加热炉相比，仅烟气侧压力损失即可减少300pa左右，折算成锅炉引风机的电耗费用约50元/h，一年按7200h运行时间计算，每年可节省电费36万元，经济效益客观。同时，不易积灰和特性和全焊接结构，也大大减少了设备的日常维护保养工作，减少了锅炉的停炉次数，根据我们的测算，每年可减少停炉检修次数2次计，每次停炉检修时间5天，每年可节省停炉损失和检修费用约170万元。
33.吹胀式波纹板1的受热膨胀可以通过吹胀式波纹板1本身的弹性变形和波纹板固定槽板2的变形予以吸收，烟气或空气外部通道的变形可通过在进口管和出口管设置膨胀节与管道接通，结构简单。预热器的传热面积为500平方米，波纹板长2米，宽度1.5m。用180℃的烟道气加热常温空气，从预热器出来的空气温度达140℃，烟气的温度降低为40℃。每小时处理烟道气10万m
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，预热器的整机流体阻力仅为150pa，温度效率为94％。安装有本发明的加热炉与原安装有管式预热器的加热炉相比，锅炉节约电耗50
°
/h，每小时节约费用约50元，年节省可达36万元，经济效益十分显著。
34.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
35.尽管本文较多地使用了图中附图标记：吹胀式波纹板1，直边结构1-1，波纹板固定槽板2，配合槽2-1，波纹板齿型定距件3，卡接槽3-1，框架4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。