一種直通道結構低溫省煤器的制作方法

本實用新型涉及鍋爐煙氣余熱回收設備技術領域，尤其涉及一種直通道結構低溫省煤器。

背景技術：

排煙損失是工業鍋爐生產中最重要的一項熱損失，排煙溫度大多在150℃左右，減少排煙損失；降低排煙溫度，可以有效節約能源、提高經濟性，其帶來的環保效益、社會效益以及經濟效益都是無法估量的。

對于工業鍋爐，尤其是火力發電企業的鍋爐，其煙氣大多含有大量的粉塵、NOx、SO2、SO3，因為環保與節能的要求，需要對煙氣進行降溫、除塵、脫硝、脫硫后才允許排放到大氣中，目前通常的做法是采用低溫省煤器技術，主要有：

1.作為低溫省煤器，即通過低溫省煤器加熱鍋爐凝水，在提高鍋爐給水溫度的情況下降低煙氣溫度，從而實現余熱回收的作用。

2.作為低低溫省煤器，用于熱媒水-煙氣-煙氣換熱系統(MGGH)，一方面通過降低原煙氣的溫度，提高電除塵器的效率、降低脫硫塔的水耗，另一方面通過提高凈煙溫度，實現煙氣超凈排放。

目前國際上主要的低溫省煤器主要有H型鰭片低溫省煤器(翅片管式)與氟塑料管式低溫省煤器兩種，然而這兩種形式的省煤器在實際應用中均存在不同程度的問題：

對于H型鰭片低溫省煤器,當鍋爐采用中含硫煤或高含硫煤時，由于原煙中含有大量的粉塵和SO3，當傳熱面壁溫低于酸露點溫度時會有硫酸蒸汽凝結，而在H鰭片上，尤其是背風側容易因為滯流而造成積灰，積灰與凝 結的硫酸發生反應形成具有粘結性的硫酸鹽，一旦該硫酸鹽形成，將加劇積灰，如此惡性循環，極易發生翅片堵塞和換熱管腐蝕泄漏。

對于氟塑料管式低溫省煤器，由于氟塑料的導熱性較差，通常選取薄壁(1mm左右)小直徑氟塑料管(10mm左右)，因此一臺低溫省煤器需要成千上萬根氟塑料管，雖然解決了腐蝕問題，但是氟塑料管的端部連接和承壓問題一直沒有得到很好的解決，長周期使用尚存在一定的問題，因此普及程度并不高。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有氟塑料管省煤器傳熱效率低、體積大、接頭不可靠的技術問題與H型鰭片省煤器存在的易堵塞、易結垢的技術問題，提供一種在提高傳熱的同時可以解決煙塵堵塞、積垢腐蝕等問題的直通道結構低溫省煤器。

在低溫省煤器中，由于傳熱溫位的影響，當傳熱元件壁溫低于硫酸蒸汽的露點，硫酸結露無法避免，但堵塞、結垢腐蝕的原因在于積灰，當煙灰附著在傳熱元件表面時，煙灰中含有的CaO、Al2O3、Fe3O4等堿性氧化物和硫酸反應形成具有粘結性的硫酸鹽，在粘結性的硫酸鹽的作用下，大量吸附煙氣中的粉塵，使積灰進一步加劇并進產生垢下腐蝕。因此，避免傳熱元件表面積灰是解決堵塞和積垢腐蝕的首要途徑。積灰的主要原因還是因為滯流區的存在，而滯流區的消除需要依靠均勻的流動場、高湍流流動形態。

基于上述積灰、結垢、結垢腐蝕的機理分析，本實用新型獨創性地提出了直通流道低溫省煤器，在省煤器中，利用波紋板式傳熱元件得到高湍流流態，煙氣流道設計成直通通道，沿煙氣流動方向上煙氣的流動場非常 均勻，消除了滯留區，從而解決了積灰的問題，相應地，硫酸即使在傳熱元件表面結露，由于沒有了積灰的催化作用，無法在傳熱表面形成粘結性的硫酸鹽，進而也就避免了結垢，因而堵塞問題和結垢腐蝕問題均可得到很好的解決。

本實用新型是通過以下技術方案予以實現：

一種直通道結構低溫省煤器，包括傳熱模組，設于傳熱模組一端的媒介管箱及設于傳熱模組上下兩側的煙道過渡箱，所述煙道過渡箱上下兩端分別設有煙氣通道口，所述媒介管箱包括媒介介質入口，媒介介質出口及設于媒介介質入口與媒介介質出口之間的分程隔板，所述傳熱模組包括一個或多個板束模塊，每個所述板束模塊包括多張板片，所述板片包括主傳熱面、均勻分布于主傳熱面的承壓波紋及設于傳熱面一端并向另一端延伸的分程波紋，所述承壓波紋與分程波紋相對于主傳熱面為凹波紋，所述承壓波紋與分程波紋的高度等于媒介側板間流道間距的1/2，板片兩側形成沿板片長度方向的媒介側縱向通道與沿板片寬度方向的煙氣側橫向通道，所述縱向通道內承壓波紋與承壓波紋相對且形成觸點、分程波紋與分程波紋相對且形成觸點。

所述板片還包括均勻分布在主傳熱面的擾流波紋，所述擾流波紋的高度小于煙氣側板間流道間距的1/2，在所述橫向流道內，擾流波紋與擾流波紋相對且不形成觸點。

所述板片的寬度不大于1200mm，所述板片的長寬比不小于2。

所述分程波紋為沿板長方向貫通的平直波紋，所述傳熱模組在媒介管箱的對側設有折程箱，所述折程箱內設有折程通道。

所述分程波紋為沿板長方向布置的一端間斷的平直波紋，分程波紋的間斷處設有折程波紋，所述折程波紋為連續的或者間斷的波紋且相對于主傳熱面為凹波紋。

所述板片上設有沿垂直于分程波紋方向延伸且沿分程波紋延伸方向陣列設置的支撐波紋或支撐條，支撐波紋或支撐條為連續的或者間斷設置，支撐波紋的深度與支撐條的高度等于煙氣側板間流道間距的1/2。

所述煙道過渡箱在煙氣入口或出口處設置有導煙板。

一種直通道結構低溫省煤器，其特征在于，包括傳熱模組，設于傳熱模組兩端的媒介管箱及設于傳熱模組上下兩側的煙道過渡箱，所述煙道過渡箱上下兩端分別設有煙氣通道口，一端的所述媒介管箱設有媒介介質入口，另一端的媒介管箱設有媒介介質出口，所述傳熱模組包括一個或多個板束模塊，每個所述板束模塊包括多個板片，所述板片包括主傳熱面及均勻分布于主傳熱面的承壓波紋，所述承壓波紋相對于主傳熱面為凹波紋，所述承壓波紋的高度等于媒介側板間流道間距的1/2，板片兩側形成沿板片長度方向的媒介側縱向通道與沿板片寬度方向的煙氣側橫向通道，所述縱向通道內承壓波紋與承壓波紋相對且形成觸點、分程波紋與分程波紋相對且形成觸點。

所述板片的寬度不大于1200mm，所述板片的長寬比不小于2；所述板片還包括均勻分布在主傳熱面的擾流波紋，所述擾流波紋的高度小于煙氣側板間流道間距的1/2，在所述橫向流道內，擾流波紋與擾流波紋相對且不形成觸點。

所述板片上設有沿垂直于分程波紋方向延伸且沿分程波紋延伸方向陣列設置的支撐波紋或支撐條，支撐波紋或支撐條為連續的或者間斷設置，支撐波紋的深度與支撐條的高度等于煙氣側板間流道間距的1/2。

本實用新型的有益效果是：

(1)直通流道省煤器的煙氣通道是橫向直通流道，該直通流道橫截面沿煙氣流動方向上基本保持不變且沒有觸點，煙氣行程很短且流道內煙氣湍流程度高，流動場十分均勻，解決了積灰堵塞和結垢問題。

(2)直通流道省煤器的媒介通道是縱向折程流道，縱向折程流動的媒 介與橫向流動的煙氣呈錯逆流換熱，解決了媒介與煙氣傳熱特性不匹配的問題，提高了省煤器的總傳熱效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖

圖2是構成本實用新型的板片結構示意圖；

圖3是構成本實用新型的板束模塊沿板片C-C截面的剖視圖；

圖4是構成本實用新型的板束模塊沿板片D-D截面的剖視圖；

圖5是構成成本實用新型的帶折程波紋的板片結構示意圖；

圖6是本實用新型另外一種實施方案的結構示意圖；

圖7是構成本實用新型的帶支撐波紋或支撐條的板片結構示意圖；

圖8是構成本實用新型的板束模塊沿板片E-E截面的剖視圖；

圖9是本實用新型的另外一種實施方案的結構示意圖。

圖10是本實用新型的傳熱模組兩端設有媒介管箱的實施方案的結構示意圖。

圖中：1.傳熱模塊，2.媒介管箱，3.煙道過度段，4.板束模塊，5.板片6.折程箱

201分程隔板，202.平蓋，301.導煙板，501主傳熱面，502.擾流波紋，503.承壓波紋，504.分程波紋，505.折程波紋，506.支撐波紋，507.支撐條，601.平蓋，A.煙氣，B.媒介；

具體實施方式

為了使本技術領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和最佳實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。

結合圖1、圖2、圖3、圖4所示，構成本實用新型的板束模塊4的板片5包括主傳熱面501、擾流波紋502、承壓波紋503及分程波紋504，擾流波紋502相對于主傳熱面501為凸波紋，承壓波紋503與分程波紋504 相對于主傳熱面為凹波紋，相應地，多張板片5疊合成板束模塊4后，在板束模塊4中分別形成沿縱向折程流動的折程流道與沿板片寬度方向流動的橫向直通流道。縱向折程流道作為媒介B的流道，橫向直通流道作為煙氣A的流道。煙氣A與媒介B在板束模塊4中呈錯逆流進行換熱，根據煙氣A與媒介B的傳熱特性參數調整媒介B側的折程數，以實現煙氣A與媒介B的流程最佳組合，進而實現提高省煤器總傳熱效率的實用新型目的。

本實用新型中，板束有兩種形成方式，其中一種為在板片四周通過折彎形成進口與出口，板片兩兩對扣形成板對，波紋板束包括相互組疊的多個板對；另一種為通過設置在板片四周的鑲條，依次通過板片-鑲條-板片的順序組疊成板束。

在媒介B的縱向流道內，承壓波紋503與承壓波紋503相對，分程波紋504與分程波紋504相對，當承壓波紋503與分程波紋504的高度等于該側流道的1/2時，承壓波紋503頂部相接觸而形成觸點，可通過焊接觸點的方式提高板管的承壓能力，通過焊接分程波紋間的接觸面以防止折流程的流體短路；煙氣A的橫向流道內，擾流波紋502與擾流波紋502相對，擾流波紋502高度小于該側流道高度的1/2，組疊后不會形成觸點，該橫向流道為橫向無觸點的直通流道，流道截面沿煙氣流動方向基本保持不變。由于構成本實用新型的板片的板長與板寬比不小于2，因此煙氣流道的行程很短。在擾流波紋和高速煙氣作用下，煙氣在流道內湍流程度非常高，加之沒有觸點的影響，無法形成滯流區，流動場十分均勻，煙塵無法在板片表面附著，板片表面不會形成粘結性的硫酸鹽，解決了積灰堵塞和結垢問題。

當板束模塊4的數量為1時，板束模塊4就是傳熱模組1；當板束模塊4的數量大于1時，多個板束模塊4組合成為傳熱模組1。板束模塊4在沿板片5長度方向的一端與媒介管箱2相連，作為介質B的進出口管箱，另外一側管箱作為介質B的折程箱6，相應地，在媒介管箱2設置有分程隔板201；為了方便板束模塊4的端部檢修，媒介管箱端部設置平蓋202，折 程箱設置平蓋601，平蓋與管箱本體之間采用法蘭連接。傳熱模組1沿板片5寬度方向的兩端分別與煙道過度段3相連。煙道過度段形狀依據煙道截面而定，即：當煙道截面為圓形時，煙道過度段外形為天方地圓結構；當煙道截面為矩形時，煙道過度段外形為梯臺結構，其余外形以此類推。為了保證煙氣更加均勻地進、出煙氣流道，在入口煙道過度段與出口煙道過度段處設置煙氣導流板。

結合圖5、圖6所示，當構成本實用新型的板片5上設置有與分程波紋同向的折程波紋505時，媒介B可直接在板片4端部進行折程而無需再另行設置折程箱6。由于折程波紋505的波紋方向與分程波紋504相反，因此煙氣側A的流道截面不受任何影響，仍為直通道橫向流道。

相應地，當板片上分程波紋數量為m，對應板片縱向流道程數m+1，此時在第n程的出口與第n+1程的入口設置折流波紋，介質B可直接在板束內實現多程折流而無需設置折程箱，大大增加了省煤器的結構緊湊度。

結合圖7、圖8所示，構成本實用新型的板片上增設支撐波紋506或支撐條507，將傳熱模塊中原有介質A的橫向流道沿板片長度方向分隔成了若干個較小的橫向流道，支撐波紋506或支撐條507僅對橫向流道起支撐作用，完全不會影響原有橫向流道間距及流道特性(均勻流動場，高度湍流，無觸點，無滯留區等)，即原有的實用新型創新點仍然完全適用。

如圖9所示，當構成本實用新型的板束模塊4數量大于1時，多個板束模塊4按照一定的方式組合成傳熱模組1，當板束模塊4數量為2時，兩個板束模塊4可以并排組成傳熱模組1(如圖9所示)，也可以沿板片組疊方向背靠背按照“日”字的方式組合成傳熱模組1；當板束模塊數量為4時，可以在圖9所示布置的基礎上沿板片疊厚方向背靠背再布置2個板束模塊，即按照“田”字的方式組合成傳熱模組1，以此類推。每個板束模塊4和各自的媒介管箱2相連，組合后的傳熱模組1的一端與入口側的煙道過度段3相連，另外一側與出口側的煙道過度段3相連。

如圖10所示，本實用新型的另一個實施例中，在傳熱模組兩端的設置媒 介管箱，一端的媒介管箱設有媒介介質入口，另一端的媒介管箱設有媒介介質出口，所述傳熱模組包括一個或多個板束模塊，每個所述板束模塊包括多個板片，所述板片包括主傳熱面及均勻分布于主傳熱面的承壓波紋，所述承壓波紋相對于主傳熱面為凹波紋，所述承壓波紋的高度等于媒介側板間流道間距的1/2，板片兩側形成沿板片長度方向的媒介側縱向通道與沿板片寬度方向的煙氣側橫向通道，所述縱向通道內承壓波紋與承壓波紋相對且形成觸點、分程波紋與分程波紋相對且形成觸點。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。