一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，具體是涉及燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、燃煤鍋爐、直燃機(jī)、工業(yè)窯爐、冶金、化工等動(dòng)力設(shè)備用空氣預(yù)熱器，屬于熱工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國北方地區(qū)冬夏季溫差較大，鍋爐燃燒用的助燃空氣溫度波動(dòng)較大，會(huì)引起鍋爐點(diǎn)火困難、燃燒不穩(wěn)定等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致鍋爐燃燒效率降低。為確保鍋爐節(jié)能高效運(yùn)行，一般在鍋爐前部加裝空氣預(yù)熱器，利用中高溫?zé)崴?高溫?zé)煔饧訜崾彝獾蜏乜諝?，從而提高助燃空氣溫度，進(jìn)而提高鍋爐燃燒效率和系統(tǒng)總效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效最大化。
[0003]目前市場(chǎng)上空氣預(yù)熱器的種類繁多，如氣氣換熱器和氣-工質(zhì)換熱器，氣氣換熱器存在體積大、傳熱性能差、流動(dòng)阻力大等缺陷，而氣-工質(zhì)換熱器(如空調(diào))也存在管徑小、翅片排列緊密、風(fēng)阻大和內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等，大部分存在有以下缺點(diǎn):傳熱性能差，節(jié)能效果不顯著，體積和耗材增加；為保證空氣預(yù)熱器的節(jié)能效果，空氣側(cè)阻力很大，影響燃燒機(jī)的正常使用，甚至需增加風(fēng)機(jī)來克服空氣側(cè)阻力；水側(cè)阻力大，增加水栗電耗；部分空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量大，致使燃燒氧量減少，增加不完全燃燒熱損失；同時(shí)設(shè)備制造和維護(hù)成本較高等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，主要根據(jù)我國水質(zhì)現(xiàn)狀，從改善設(shè)備傳熱性能來提高節(jié)能率，從調(diào)整換熱管管徑及排布和優(yōu)化翅片間距等方面來降低水側(cè)和空氣側(cè)流動(dòng)阻力，降低設(shè)備成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效最大化。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，該空氣預(yù)熱器包括空氣預(yù)熱器主體、空氣漸擴(kuò)段、空氣漸縮段和進(jìn)出水系統(tǒng)；所述空氣預(yù)熱器主體是由至少兩組換熱翅片管模塊陣列排布而成，每組換熱翅片管模塊包括帶翅片的換熱翅片管、肋管連接管和支撐端板；進(jìn)出水系統(tǒng)包括進(jìn)水管和出水管，其中，進(jìn)水管包括進(jìn)水總管和多根并聯(lián)布置的進(jìn)水支管，出水管包括出水總管和多根平行分布的出水支管，在進(jìn)水管上設(shè)置泄水閥，在出水管上設(shè)置排氣閥；每根進(jìn)水支管和出水支管分別通過短管與換熱翅片管模塊兩端的肋片連接管連接；空氣漸擴(kuò)段和空氣漸縮段分別設(shè)置在空氣預(yù)熱器主體的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)，進(jìn)水總管設(shè)置在出風(fēng)側(cè)，出水總管設(shè)置在進(jìn)風(fēng)側(cè)。
[0007]優(yōu)選地，所述進(jìn)水管的入口位于空氣預(yù)熱器主體的下部，出水管的出口位于空氣預(yù)熱器主體的上部。
[0008]優(yōu)選地，該均壓孔位于上下兩排換熱翅片管的中間位置；所述翅片采用平片結(jié)構(gòu)。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)出水系統(tǒng)的進(jìn)水管和出水管之間采用并聯(lián)或串聯(lián)布置。每組換熱翅片管模塊內(nèi)的換熱翅片管采用紫銅管，且交叉錯(cuò)列布置；翅片采用鋁翅片或銅翅片。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性的技術(shù)效果:①由于空氣預(yù)熱器主體采用了多組導(dǎo)熱性能強(qiáng)的換熱翅片管模塊，有效增強(qiáng)了換熱性能，提高了節(jié)能效率。②對(duì)空氣預(yù)熱器的進(jìn)出水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并采用多進(jìn)出水支路同程排布，確保各支路水系統(tǒng)同程流動(dòng)，降低水側(cè)阻力小。③在空氣預(yù)熱器主體的空氣側(cè)采用平板翅片的結(jié)構(gòu)，合理排布翅片間距，同時(shí)空氣預(yù)熱器主體的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)分別設(shè)置空氣漸擴(kuò)段和空氣漸縮段進(jìn)行空氣導(dǎo)流，可有效降低空氣側(cè)流動(dòng)阻力。④空氣預(yù)熱器主體的翅片采用高肋化翅片結(jié)構(gòu)，提高單位面積換熱性能，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備體積小，結(jié)構(gòu)更加緊湊。⑤空氣預(yù)熱器主體可實(shí)現(xiàn)模塊化加工工藝，易于加工裝配，有效降低設(shè)備成本。
[0012]總之，本發(fā)明提供的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，可有效提高燃?xì)鈩?dòng)力設(shè)備助燃空氣的溫度，進(jìn)而提高燃燒設(shè)備的燃燒效率和系統(tǒng)總效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效最大化。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明提供的基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明換熱翅片管模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為圖3的A-A斷面剖視圖。
[0017]圖5為基于第一種實(shí)施例的工作原理示意圖。
[0018]圖6為基于第二種實(shí)施例的工作原理示意圖。
[0019]圖1至圖6中:1-空氣換熱器主體；2_空氣漸擴(kuò)段；3_空氣漸縮段；4_進(jìn)水管；5-泄水閥；6_出水管；7_排氣閥；8_換熱翅片管；9_肋管連接管；10_支撐端板；11_連接法蘭；12_框板；13_短管；14-均壓孔；15_翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0021]圖1和圖2為本發(fā)明提供的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)示意圖，該空氣預(yù)熱器主要包括空氣預(yù)熱器主體1、空氣漸擴(kuò)段2、空氣漸縮段3和進(jìn)出水系統(tǒng)。室外低溫空氣先經(jīng)過空氣漸擴(kuò)段2進(jìn)入空氣預(yù)熱器主體I，經(jīng)過加熱后的助燃空氣再經(jīng)過空氣漸縮段3流出，其中空氣漸擴(kuò)段2主要起到空氣均勻擴(kuò)散作用，空氣漸擴(kuò)段2和空氣漸縮段3與空氣預(yù)熱器主體I通過法蘭連接，連接法蘭11之間采用密封墊密封，防止空氣泄漏；進(jìn)出水系統(tǒng)包括進(jìn)水管4和出水管6，其中，進(jìn)水管4包括進(jìn)水總管和多根并聯(lián)布置的進(jìn)水支管，出水管6包括出水總管和多根平行分布的出水支管，進(jìn)水管4和出水管6的數(shù)量相同，確保每支水路同程流動(dòng)，通過調(diào)整分支進(jìn)水路數(shù)來調(diào)節(jié)空氣預(yù)熱器主體I的水側(cè)阻力；泄水閥5安裝在進(jìn)水管4的底部，起到泄水作用；排氣閥7位于出水管6的上部，起到自動(dòng)排氣作用；短管13將每根進(jìn)水支管和出水支管與換熱翅片管模塊兩端的肋片連接管9連接，確保水路暢通；支撐端板10用于支撐每組換熱翅片管模塊及其配件的重量，材質(zhì)選用具有防腐功能的lCrl3馬氏體不銹鋼，確保設(shè)備的使用壽命；框板12是與支撐端板10組成一個(gè)四面風(fēng)道結(jié)構(gòu)，采用焊接連接，材質(zhì)為lCrl3馬氏體不銹鋼；空氣漸擴(kuò)段2和空氣漸縮段3分別設(shè)置在空氣預(yù)熱器主體I的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)，水平和垂直安裝均可(圖1為水平安裝，圖2為垂直安裝)，也可以與空氣預(yù)熱器主體保持一定的夾角，主要考慮空氣換熱器主體的進(jìn)風(fēng)口方向，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口空氣均布的作用。
[0022]進(jìn)水總管設(shè)置在出風(fēng)側(cè)，出水總管設(shè)置在進(jìn)風(fēng)側(cè)；在空氣預(yù)熱器主體1、空氣漸擴(kuò)段2和空氣漸縮段3的外側(cè)均加裝保溫層，保溫層外采用不銹鋼外殼保護(hù)，同時(shí)空氣預(yù)熱器的進(jìn)水管4和出水管6均采用保溫材料進(jìn)行保溫處理，以降低空氣預(yù)熱器的散熱損失。
[0023]圖3為換熱翅片管模塊結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，換熱翅片管模塊包括帶肋片15的換熱翅片管8、肋管連接管9、支撐端板10和翅片15?？諝忸A(yù)熱器主體I是由至少兩組換熱翅片管模塊陣列排布而成，其中每組換熱翅片管模塊通過短管13與翅片換熱管模塊兩端的進(jìn)水管4和出水管6相連通，每組換熱翅片管模塊的水路同程流動(dòng)，確保每根換熱翅片管8充分發(fā)揮其換熱性能，并最大化降低水側(cè)流動(dòng)阻力。換熱翅片管8是采用紫銅管，翅片15采用鋁翅片或銅翅片材質(zhì)，換熱翅片管8之間交叉排列，具有傳熱性能強(qiáng)、翅片間距合理、空氣側(cè)和水側(cè)流動(dòng)阻力小、傳熱面積大和材質(zhì)用料省等優(yōu)點(diǎn)，是空氣預(yù)熱器的核心部件。
[0024]圖4為本發(fā)明換熱翅片管模塊結(jié)構(gòu)A-A斷面剖視圖，如圖所示，換熱翅片管模塊的翅片15為平直片，上下左右無壓紋，翅片厚度高于一般換熱翅片厚度(多0.2mm)，翅片間距寬度多2mm，在滿足換熱性能的情況下，降低空氣側(cè)的流動(dòng)阻力；在翅片15上有三角形的均壓孔14，該均壓孔14位于上下兩排換熱翅片管8的中間位置，確?？諝饬鲌?chǎng)分布均勻，提高換熱效率；換熱翅片管8與翅片15之間無縫隙緊密連接，降低導(dǎo)熱熱阻，同時(shí)換熱翅片管之間交叉錯(cuò)列排布，可增強(qiáng)空氣側(cè)擾動(dòng)，以提高傳熱性能。
[0025]圖5和圖6為本發(fā)明提出的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器工作原理圖，如圖所示，空氣預(yù)熱器安裝在鍋爐進(jìn)口風(fēng)道上，室外空氣先經(jīng)過空氣漸擴(kuò)段2，將空氣分布均勻后再進(jìn)入空氣預(yù)熱器主體I進(jìn)行加熱，加熱后的助燃空氣經(jīng)過空氣漸縮段3進(jìn)入風(fēng)道，最后高溫空氣進(jìn)入鍋爐參與燃燒，從而提高鍋爐的燃燒效率；鍋爐系統(tǒng)的一次回水先經(jīng)過空氣預(yù)熱器后進(jìn)入煙氣余熱回收裝置或直接進(jìn)入鍋爐升溫，若直接進(jìn)入煙氣余熱回收裝置可進(jìn)一步降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐熱效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效最大化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，該空氣預(yù)熱器包括空氣預(yù)熱器主體(1)、空氣漸擴(kuò)段(2)、空氣漸縮段(3)和進(jìn)出水系統(tǒng)；所述空氣預(yù)熱器主體是由至少兩組換熱翅片管模塊陣列排布而成，每組換熱翅片管模塊包括帶翅片(15)的換熱翅片管(8)、肋管連接管(9)和支撐端板(10);進(jìn)出水系統(tǒng)包括進(jìn)水管(4)和出水管(6)，其中，進(jìn)水管(4)包括進(jìn)水總管和多根并聯(lián)布置的進(jìn)水支管，出水管(6)包括出水總管和多根平行分布的出水支管，在進(jìn)水管(4)上設(shè)置泄水閥(5)，在出水管(6)上設(shè)置排氣閥(7);每根進(jìn)水支管和出水支管分別通過短管(13)與換熱翅片管模塊兩端的肋片連接管(9)連接；空氣漸擴(kuò)段(2)和空氣漸縮段(3)分別設(shè)置在空氣預(yù)熱器主體⑴的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)，進(jìn)水總管設(shè)置在出風(fēng)側(cè)，出水總管設(shè)置在進(jìn)風(fēng)側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，進(jìn)水管(4)的入口位于空氣預(yù)熱器主體(I)的下部，出水管(6)的出口位于空氣預(yù)熱器主體(I)的上部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，在所述翅片(15)上設(shè)有多個(gè)三角形均壓孔(14)，該均壓孔位于上下兩排換熱翅片管(8)的中間位置；所述翅片采用平片結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，進(jìn)出水系統(tǒng)的進(jìn)水管(4)和出水管(6)之間采用并聯(lián)或串聯(lián)布置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，其特征在于，每組換熱翅片管模塊內(nèi)的換熱翅片管(8)采用紫銅管，且交叉錯(cuò)列布置；翅片(15)采用鋁翅片或銅翅片。
【專利摘要】一種基于氣水換熱的空氣預(yù)熱器，包括空氣預(yù)熱器主體、空氣漸擴(kuò)段、空氣漸縮段和進(jìn)出水系統(tǒng)?？諝忸A(yù)熱器主體至少包括兩組換熱翅片管模塊，每組換熱翅片管模塊包括帶翅片的換熱翅片管、肋管連接管和支撐端板；進(jìn)出水系統(tǒng)包括進(jìn)水管和出水管，進(jìn)水管包括進(jìn)水總管和多根并聯(lián)布置的進(jìn)水支管；出水管包括出水總管和多根平行分布的出水支管?？諝鉂u擴(kuò)段和空氣漸縮段分別設(shè)置在空氣預(yù)熱器主體的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)。本發(fā)明具有傳熱性能高、體積小、空氣側(cè)和水側(cè)流動(dòng)阻力小和成本低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、直燃機(jī)、工業(yè)窯爐、冶金和化工等動(dòng)力設(shè)備，可提高助燃空氣溫度，進(jìn)而提高燃燒設(shè)備的燃燒效率和系統(tǒng)總效率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效最大化。
【IPC分類】F23L15/00
【公開號(hào)】CN105042622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510463460
【發(fā)明人】王隨林, 穆連波, 劉貴昌
【申請(qǐng)人】北京建筑大學(xué), 北京京大深能科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日