一种高效烟气换热装置的制作方法

本发明涉及烟气优化利用节能减排设备技术领域，具体涉及一种高效烟气换热装置。

背景技术：

目前，我国大气污染问题十分严峻，灰霾、光化学烟雾和酸雨等复合型大气污染问题仍较突出，加大对大气环境的综合整治力度刻不容缓，国家陆续出台节能减排政策，强化了对燃煤电厂、燃煤工业锅炉等重点行业对大气污染物的控制。目前国内绝大多数电力、钢铁、焦化、化工行业的烟气在排放前大都进行了喷淋或湿法脱硫，温度降至45~55℃，此时的烟气通常是饱和湿烟气，烟气中含有大量水蒸汽，水蒸汽中含有较多的溶解性盐、so3、凝胶粉尘、微尘等能形成雾霾的成分；如果烟气由烟囱直接排出，进入温度较低的环境空气中，由于环境空气的饱和湿度比较低，在烟气温度降低过程中，烟气中的水蒸汽会凝结形成有色烟羽，有色烟羽严重的还会在烟囱周边一定范围内形成“烟囱雨”、“石膏雨”。为避免低温饱和烟气在经烟囱排入外界的过程中形成白絮及对烟囱造成损害，一般需要在烟道中安装用以加热低温饱和烟气的换热装置。

目前所使用的换热装置的结构为：包括两块呈左右分布的端板，在两块端板之间自上向下平行间隔支承有若干根换热圆管，所有换热圆管通过若干弯头首尾相接而形成若干路独立并行的蛇形换热管路，所有蛇形换热管路的进口同时与一个进水集箱相连通，所有蛇形换热管路的出口同时与一个出水集箱相连通。上述换热装置存在以下缺点：（1）由于弯头数量多，焊接弯头不仅耗时长、工人劳动强度大，而且极易存在焊口焊接缺陷，影响换热器的使用安全性；（2）由于弯头数量多，换热器内的换热介质在管程内流经各弯头时易发生旋流，导致换热管工作时会发生剧烈抖动，影响换热器的使用稳定性；振动也会加剧换热管与托架摩擦，存在泄露隐患，会降低了换热器使用寿命；（3）换热器只配备一个进水集箱与一个出水集箱，当进水集箱或出水集箱出现故障时，换热器需整台停工检修，无法实现换热器的在线检修；（4）采用圆形换热管，换热效率差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能提高换热效率的高效烟气换热装置。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种高效烟气换热装置，包括前端设置有进口、后端设置有出口的换热壳体，在换热壳体内由前至后依次间隔分布有若干排螺旋扁管换热模块组，各螺旋扁管换热模块组使换热壳体内部形成螺旋状烟气流道，每排螺旋扁管换热模块组由若干个自上向下依次层叠固定在一起的螺旋扁管换热模块组成，每个螺旋扁管换热模块的结构包括：由顶板、底板、两侧端板及中间托架组成的前后两侧敞口的模块框架，在模块框架的两侧端板之间由前至后依次支承有若干排螺旋扁管，各螺旋扁管使模块框架内部形成螺旋状烟气流道，每两排螺旋扁管组成一个换热管组，在模块框架的其中一侧端板的外侧设置有若干个位于换热壳体外部的联箱组，每个联箱组由一个疏水联箱与一个进汽联箱组成，每个换热管组对应一个联箱组，每个换热管组中的其中一排螺旋扁管的一侧管端均密封连通对应联箱组的进汽联箱，每个换热管组中的另一排螺旋扁管的一侧管端均密封连通对应联箱组的疏水联箱，每个换热管组中的其中一排螺旋扁管的另一侧管端与该换热管组中另一排螺旋扁管的另一侧管端通过若干弯头两两串联连通，在每个联箱组的进汽联箱的上部侧壁上设置有进口，每个联箱组的进汽联箱的进口分别通过进汽连接管同时与一根位于换热壳体外部的进汽支管相连通，进汽支管的一端封闭、另一端敞口，在进汽支管的敞口端设置有对接管道用的进汽管法兰；在每个联箱组的疏水联箱的下部侧壁上设置有出口，每个联箱组的疏水联箱的出口分别通过疏水连接管同时与一根位于换热壳体外部的疏水支管相连通，疏水支管的一端封闭、另一端敞口，在疏水支管的敞口端设置有对接管道用的疏水管法兰；每排螺旋扁管换热模块组中的每个螺旋扁管换热模块的进汽支管分别通过进汽管法兰与带阀门的进汽接管的一端相连通，所有进汽接管的另一端同时与位于换热壳体外部的进汽总管相连通，每排螺旋扁管换热模块组中的每个螺旋扁管换热模块的疏水支管分别通过疏水管法兰与带阀门的疏水接管的一端相连通，所有疏水接管的另一端同时与位于换热壳体外部的疏水总管相连通。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：在换热壳体的进口设置有口径由前至后逐渐增大的进口喇叭，在换热壳体的出口设置有口径由前至后逐渐减小的出口喇叭。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：每个螺旋扁管换热模块中的所有螺旋扁管之间依靠螺旋扁管的螺旋形外缘与中间托架孔边缘保持点接触以互相支撑。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：进汽联箱的结构包括：截面呈u形的进汽联箱本体、以及用以封闭进汽联箱本体敞口端的进汽联箱封板，在进汽联箱本体的侧板上设置有用以供螺旋扁管插入的第一通孔，与进汽支管相连通的进口设置于进汽联箱封板的上部侧壁上。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：疏水联箱的结构包括：截面呈u形的疏水联箱本体、以及用以封闭疏水联箱本体敞口端的疏水联箱封板，在疏水联箱本体的侧板上设置有用以供螺旋扁管插入的第二通孔，与疏水支管相连通的出口设置于疏水联箱封板的下部侧壁上。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：在端板的上部设置有若干便于吊装的吊孔。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：在模块框架上设置有加固用的封板加强扁钢、端板加强扁钢及斜撑杆。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：在每根进汽连接管、以及每根疏水连接管上分别设置有用以开闭对应连接管的阀门。

进一步地，前述的一种高效烟气换热装置，其中：在弯头侧的模块框架外设置有用以罩住所有弯头的弯头罩子，在联箱侧的模块框架外设置有用以罩住所有联箱的联箱罩子。

通过上述技术方案的实施，本发明的有益效果是：（1）通过联箱代替弯头，减少了弯头数量，使得换热器内的换热介质在管程内流动更平稳，减轻了换热管工作时的抖动程度，提高了换热器的运行稳定性；减少换热管与托架摩擦，消除泄露隐患，延长了换热器有效使用寿命；（2）通过联箱代替弯头，减少了弯头数量，从而减少了弯头焊接操作，降低了工人的劳动强度；（3）装配方便，能实现对故障的联箱组进行在线维修，不必关停整个换热器，提高了工作效率；（4）采用螺旋扁管后，换热介质在螺旋扁管内呈螺旋流动，换热介质在螺旋流动时离心力作用周期性地改变速度和方向，从而加强了换热介质的纵向混合，提高了换热介质自身的湍流程度，强化了管内传热，提高了换热器的换热效率；（5）采用螺旋扁管后，换热模块内部形成了螺旋状烟气流道，烟气在沿螺旋状烟气流道流动时由于惯性作用，周期性地改变速度和方向，从而加强了烟气与螺旋扁管的撞击接触，提高了换热效率；（6）并且由于螺旋扁管形成的螺旋状烟气流道内没有折流板，因此降低了压降，减少了运行振动，还消除了流动盲区，又因冲刷惯性的作用，使得管壳程不易结垢。

附图说明

图1为本发明所述的一种高效烟气换热装置的结构示意图。

图2为图1俯视方向的结构示意图。

图3为图1中所示的螺旋扁管换热模块组的结构示意图。

图4为图1中所示的螺旋扁管换热模块的结构示意图。

图5是图4仰视方向中隐去弯头罩子、联箱罩子及底板后的结构示意图。

图6为图4左视方向中隐去弯头罩子后的结构示意图。

图7为图4右视方向中隐去联箱罩子后的结构示意图。

图8为图7中所示的进汽联箱、疏水联箱、进汽支管、疏水支管之间的连接关系示意图。

图9为图8中所示的进汽联箱的进汽联箱本体的结构示意图。

图10为图8中所示的进汽联箱的进汽联箱封板的结构示意图。

图11为图8中所示的疏水联箱的疏水联箱本体的结构示意图。

图12为图8中所示的疏水联箱的疏水联箱封板的结构示意图。

图13为图4的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，困此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示，所述的一种高效烟气换热装置，包括前端设置有进口、后端设置有出口的换热壳体111，在换热壳体111内由前至后依次间隔分布有若干排螺旋扁管换热模块组112，在本实施例中，在换热壳体111内由前至后依次间隔分布有两排螺旋扁管换热模块组112；各螺旋扁管换热模块组112使换热壳体内部形成螺旋状烟气流道，每排螺旋扁管换热模块组112由若干个自上向下依次层叠固定在一起的螺旋扁管换热模块113组成，在本实施例中，每排螺旋扁管换热模块组112由三个自上向下依次层叠固定在一起的螺旋扁管换热模块113组成，每个螺旋扁管换热模块113的结构包括：由顶板1、底板2、两侧端板3及中间托架31围成的前后两侧敞口的模块框架，在模块框架的两侧端板3之间由前至后依次支承有若干排螺旋扁管4，各螺旋扁管4使模块框架内部形成螺旋状烟气流道，每两排螺旋扁管4组成一个换热管组，在模块框架的其中一侧端板3的外侧设置有若干个位于换热壳体111外部的联箱组，每个联箱组由一个疏水联箱5与一个进汽联箱6组成，每个换热管组对应一个联箱组，每个换热管组中的其中一排螺旋扁管4的一侧管端均密封连通对应联箱组的进汽联箱6，每个换热管组中的另一排螺旋扁管4的一侧管端均密封连通对应联箱组的疏水联箱5，每个换热管组中的其中一排螺旋扁管4的另一侧管端与该换热管组中另一排螺旋扁管的另一侧管端通过若干弯头7两两串联连通，在每个联箱组的进汽联箱6的上部侧壁上设置有进口8，每个联箱组的进汽联箱6的进口8分别通过进汽连接管9同时与一根位于换热壳体111外部的进汽支管10相连通，进汽支管10的一端封闭、另一端敞口，在进汽支管10的敞口端设置有对接管道用的进汽管法兰11；在每个联箱组的疏水联箱5的下部侧壁上设置有出口12，每个联箱组的疏水联箱5的出口12分别通过疏水连接管13同时与一根位于换热壳体111外部的疏水支管14相连通，疏水支管14的一端封闭、另一端敞口，在疏水支管14的敞口端设置有对接管道用的疏水管法兰15；每排螺旋扁管换热模块组112中的每个螺旋扁管换热模块113的进汽支管10分别通过进汽管法兰11与带第一阀门114的进汽接管115的一端相连通，所有进汽接管115的另一端同时与位于换热壳体111外部的进汽总管116相连通，每排螺旋扁管换热模块组112中的每个螺旋扁管换热模块113的疏水支管14分别通过疏水管法兰15与带第二阀门117的疏水接管118的一端相连通，所有疏水接管118的另一端同时与位于换热壳体111外部的疏水总管119相连通；

在本实施例中，在换热壳体111的进口设置有口径由前至后逐渐增大的进口喇叭120，烟气经进口喇叭120进入换热壳体111后，其烟气流速会降低，从而延长了烟气与各螺旋扁管之间的热交换时间，进而提高了换热效率，在换热壳体111的出口设置有口径由前至后逐渐减小的出口喇叭121，换热后的烟气经出口喇叭121后其烟气流速会增加，进而提高了换热效率；在本实施例中，每个螺旋扁管换热模块113中的所有螺旋扁管之间依靠螺旋扁管的螺旋形外缘与中间托架孔边缘保持点接触以互相支撑，这样能够有效降低流体诱导振动，有效降低压降，提高换热器的换热效率；

在本实施例中，进汽联箱6的结构包括：截面呈u形的进汽联箱本体61、以及用以封闭进汽联箱本体61敞口端的进汽联箱封板62，在进汽联箱本体61的侧板上设置有用以供螺旋扁管4插入的第一通孔63，与进汽支管10相连通的进口8设置于进汽联箱封板62的上部侧壁上，上述进汽联箱结构简单且安装维修方便；在本实施例中，疏水联箱5的结构包括：截面呈u形的疏水联箱本体51、以及用以封闭疏水联箱本体51敞口端的疏水联箱封板52，在疏水联箱本体51的侧板上设置有用以供螺旋扁管4插入的第二通孔53，与疏水支管14相连通的出口设置于疏水联箱封板52的下部侧壁上，上述疏水联箱结构简单且安装维修方便；

在本实施例中，在端板3的上部设置有若干便于吊装的吊孔16；在本实施例中，在模块框架上设置有加固用的封板加强扁钢17、端板加强扁钢18及斜撑杆19，这样可以增加螺旋扁管换热模块的整体强度，进而提高换热器的使用安全性；在本实施例中，在每根进汽连接管9、以及每根疏水连接管13上分别设置有用以开闭对应连接管的第三阀门20，

这样当某一排螺旋扁管换热模块组112中的某一个螺旋扁管换热模块113中的某一个联箱组发生故障时，可以通过关闭与该故障联箱组中的进汽联箱6相连通的进汽连接管9上的第三阀门20、并同时关闭与该故障联箱组中的疏水联箱5相连通的疏水连接管13上的第三阀门20，从而实现对故障的联箱组进行在线维修，不必关停整个换热器，提高了工作效率，也可以通过关闭该故障螺旋扁管换热模块113的对应进汽接管115上的第一阀门114、并同时关闭该故障螺旋扁管换热模块113的对应疏水接管118上的第二阀门117，从而实现对故障的联箱组进行在线维修，不必关停整个换热器，提高了工作效率；

在本实施例中，在弯头侧的模块框架外设置有用以罩住所有弯头7的弯头罩子21，在联箱侧的模块框架外设置有用以罩住所有联箱的联箱罩子22，这样可以更好地保护弯头及各联箱，延长换热器的使用寿命；

工作时，低温烟气经进口喇叭120进入换热壳体111，进入换热壳体111的烟气会经过各螺旋扁管换热模块组112形成螺旋状烟气流道后排入出口喇叭121，再经出口喇叭121排出换热壳体111，在烟气呈螺旋状流经烟气流道内各螺旋扁管4的过程中，将高温蒸汽通入进汽总管116，进汽总管116内的高温蒸汽再经各进汽接管115及进汽管法兰11分配到各进汽支管10，进入进汽支管10的高温蒸汽经各进汽连接管9及进口8分配到各进汽联箱6内，各进汽联箱6内的高温蒸汽再进入对应的螺旋扁管4，高温蒸汽在螺旋扁管4内呈螺旋流动，高温蒸汽流经各螺旋扁管4时会与螺旋状烟气流道内也呈螺旋流动的低温烟气进行换热，从而加热烟气，使烟气换热形成高温烟气，高温烟气换热后形成的冷凝水会进入各疏水联箱5，各疏水联箱5内的冷凝水再经各疏水连接管13汇入疏水支管14，再经各疏水管法兰15及疏水接管118排入疏水总管119，再经疏水总管排出。

本发明的优点是：（1）通过联箱代替弯头，减少了弯头数量，使得换热器内的换热介质在管程内流动更平稳，减轻了换热管工作时的抖动程度，提高了换热器的运行稳定性；减少换热管与托架摩擦，消除泄露隐患，延长了换热器有效使用寿命；（2）通过联箱代替弯头，减少了弯头数量，从而减少了弯头焊接操作，降低了工人的劳动强度；（3）装配方便，能实现对故障的联箱组进行在线维修，不必关停整个换热器，提高了工作效率；（4）采用螺旋扁管后，换热介质在螺旋扁管内呈螺旋流动，换热介质在螺旋流动时离心力作用周期性地改变速度和方向，从而加强了换热介质的纵向混合，提高了换热介质自身的湍流程度，强化了管内传热，提高了换热器的换热效率；（5）采用螺旋扁管后，换热模块内部形成了螺旋状烟气流道，烟气在沿螺旋状烟气流道流动时由于惯性作用，周期性地改变速度和方向，从而加强了烟气与螺旋扁管的撞击接触，提高了换热效率；（6）并且由于螺旋扁管形成的螺旋状烟气流道内没有折流板，因此降低了压降，减少了运行振动，还消除了流动盲区，又因冲刷惯性的作用，使得管壳程不易结垢。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。