专利名称：纵向串联热管烟气-空气换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换热器，特别是涉及一种纵向串联热管烟气－空气换热器，达到节约能源提高设备热效率之目的。
火力发电厂的锅炉、工业锅炉、石油化工设备等行业，为了提高这些设备的热效率，充分利用排烟余热，一般都采用烟气－空气换热器，通称为空气预热器，这类换热器通常有下列若干种型式板式，通过板件传热，用于小型工业锅炉，由于其结构复杂，传热效率低，漏风大，早已被淘汰。
管式换热器，根据固体、液体和气体燃料的不同，烟气和空气在管内外的不同流向进行管壁换热，其最大缺点是体积庞大，金属耗量大，传热效率低，锅炉总体布置困难，因此新式的大型锅炉机组已不采用。
回转式换热器，它是装满波形传热元件的圆盘，以大约1转／分的低速进行旋转。圆盘的一半通过热烟气加热传热元件，而另一半通过被加热的空气，随着圆盘连续的转动，烟气被传热元件冷却，空气被传热元件加热，这种换热器的缺点是漏风率大，直接影响锅炉效率，运行安全性差。
热管式换热器，它是近期出现的一种新式换热装置，它充分利用热管这一传热快、载热能力大、热稳定性好这一特点而设计的新式结构，利用中管板将热管分成上下两部分，热烟气横向冲刷热管下部，使热管中的介质加热沸腾而进入热管上部，热烟气被冷却，冷空气以反向横向冲刷热管的上部，使热管中沸腾的介质冷凝，回流至热管的下部，冷空气被加热达到热交换的目的，这种结构其传热效率高，金属耗量低，体积小易于总体布置，无转动部件，因而运行可靠，维修量小，漏风率低至近乎于零。因此热管式结构是最有发展前途的，目前已有根据该原理而设计的小型结构，如“多功能节能热管换热器”(91207271.792年8月19日公告)。
我国的燃料大部分都含有较高的硫份，而上述几种类型的换热器的一个共同的致使缺点就是在冷端出现过冷的金属壁温，对设备产生酸露点腐蚀，而由此形成积灰堵灰，直接危及安全运行和设备寿命，通常要采取一系列其它措施，诸如提高排烟温度，使金属温度高于酸露点，这样就降低了热效率。或先将空气用蒸汽加热，然后再进入换热器，这样即增加设备投资又增加维持费用。
针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供这样一种纵向串联热管烟气－空气换热器，它利用了热管这一新技术的特点，提高了换热器的金属壁温，从而解决了冷端酸腐蚀这一难题。
为达到上述目的，本实用新型采取了如下的技术措施，沿热管高度方向用中板将其隔成上部和下部，汽相连接管的下部与热管的顶部连通，而其上部与汽相联箱连通，液相连接管的上部与热管的底部连通，而下部与液相联箱连通，热管的上部伸出上管板以上，而下部伸出下管板以下，随着热烟气对热管下部冲刷传热，液相工质于液相联箱中向前向上流动，而汽相工质于汽相联箱中向后向下流动，使各热管形成一等压容器，各热管具有相同的饱和温度，从而避免出现最低壁温。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型适于液体或气体燃料垂直布置的纵向串联热管烟气－空气结构示意图。
图2为本实用新型适于固体燃料倾斜布置的另一实施例结构示意图。
图中1－空气入口、2－烟气入口、3－热管、4－中管板、5－上管板、6－下管板、7－汽相联箱、8－液相联箱、9－汽相连接管、10－液相连接管、11－汽体工质、12－液体工质、13－烟气出口、14－空气出口。
如
图1－2所示，热管3沿高度方向于管间由中管板4将其隔成上部和下部，汽相联接管9的下部与热管3的顶部连通，而上部与汽相联箱7连通，液相连接管10的上部与热管3的底部连通，而下部与液相联箱8连通，所述热管3的上部伸出上管板5之外，而下部伸出下管板6之外，热烟气由烟气入口2按箭头C所示方向流入，通过由中管板4、下管板6、左侧板和右侧板(未示出)所构成的下部通道横向冲刷至少由两排从上热管3所构成的管群并由烟气出口13按箭头D所示方向排出。冷空气由空气入口1按箭头A所示方向流入，横向冲刷上部管群，由空气出口14按箭头B所示方向排出。沿热烟气冲刷方向第一排热管3由于温度最高，传热量最大，管内工质具有最高的压力和相应最高的饱和温度。而热管3的管壁温度又取决于管内的饱和温度，故第一排热管3具有最高的管壁温度，其余以此类推，最后一排热管具有最低的管壁温度。
为避免最低管壁温度的出现，按照本实用新型的纵向串联热管装置，液体工质被加热后以液体流向12所示方向向前向上流动，而汽相工质以汽体流向11所示方向向后向下流回管的下部，使各热管3形成一个等压容器，各管由具有相同的饱和温度，其壁温为各热管壁温的算术平均值，使最低壁温大为提高，在同样最低壁温的条件下，它可比上述几种换热器大幅度降低排烟温度，从而提高了整个机组的热效率，又避免了酸露点。
本装置中所述热管可采用螺旋翅片热管，传热更佳。
实施例以一台220T／H高压燃油机组的末级空气预热器(垂直型)为例。
热管直径φ32mm，横向节距S1＝74mm，纵向节距S2＝80mm，(如果采用热管螺旋翅片，即直径φ64mm，片距t＝8mm，片厚δ＝1.2mm)热管纵向排数15排，总根数1388根，烟气入口温度257℃，烟气出口温度160℃，烟气平均流速13.6米／秒，烟气阻力76.6mmHo，第一排热管的饱和温度为174℃，最末一排热管的饱和温度为70℃(也即为最低壁温)，采用纵向串联热管后，其壁温为上述之算术平均值，即(174＋70)／2＝122℃(因烟气温度较高，实际壁温要高于饱和温度～10℃)，其结果较原最低壁温70℃提高122－70＝52℃，该壁温较排烟温度低160－122＝38℃，该壁温可控制在只比排烟温度低15℃的范围内，当然，这要以增加金属耗量作为代价，这要由经济效益和增加初投资的技术经济比较来决策。
权利要求1.一种纵向串联热管烟气-空气换热器，由热管、中管板、上管板、下管板、烟气通道、空气通道部件组成，其特征在于热管(3)沿高度方向于管间由中管板(4)将其隔成上部和下部，汽相连接管(9)的下部与热管(3)的顶部连通，而上部与汽相联箱(7)连通，液相连接管(10)的上部与热管(3)的底部连通，而下部与液相联箱(8)连通，所述热管(3)的上部伸出上管板(5)之外，而下部伸出下管板(6)之外。
2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于所述热管(3)为外壁带有螺旋翅片的管子。
专利摘要本实用新型公开了一种纵向串联热管烟气-空气换热器，沿热管高度方向用中管板将其隔成上部和下部，汽相连接管的下部与热管的顶部连通，而其上部与汽相联箱连通，液相连接管的上部与热管的底郎连通而下部与液相联箱连通，烟气由中管板下部的通道横向冲刷热管下部，空气于中管板上部通道与烟气逆向冲刷热管上部，液相工质于液相联箱流向烟气冲刷最高热管段并向上，而汽相工质流向空气进口最冷段并向下使各热管形成等压容器，提高了最冷段之壁温，避免了酸腐蚀。
文档编号F23L15/00GK2173907SQ9324423
公开日1994年8月10日 申请日期1993年11月16日 优先权日1993年11月16日
发明者朱春福 申请人:朱春福