单管翅片型热交换器及其组装制造技术

单管翅片型热交换器及其组装。热交换器组件包括：至少中部具有椭圆截面的液流管，其中所述椭圆的长轴的长度为2a，短轴的长度为2b；以及形状吻合地接合在单个液流管外表面上并沿所述单个液流管轴向相互隔开的多对烟气翅片，每对烟气翅片包括相互对齐排列并且共同形成矩形外轮廓的第一烟气翅片和第二烟气翅片。第一烟气翅片和第二烟气翅片的形状基本相同，每对烟气翅片的第一烟气翅片和第二烟气翅片之间具有沿所述椭圆长轴方向的外侧缝隙，所述矩形的长边的长度为A，短边的长度为B，其中A与2a的比值在1.3至2.3之间；并且B与2b的比值在2.0至4.0之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及一种热交换器。
技术介绍
申请人之前获得的烟气换热器专利CN101762199B中所提出的椭圆基管H型翅片传热管具有抗磨损、抗积灰性能良好、流动阻力小、功耗低、结构紧凑、单位空间可容纳更多受热面等优点。近年来在华能集团、申能集团、中信集团等所下辖电厂获得应用，并取得较好效果。但是，近年来因环保要求严苛，超低排放技术和低温电除尘器技术获得大力发展和推广，烟冷器被设置于电除尘器上游，烟尘浓度高达10000～60000mg/Nm3，烟尘磨损加剧，积灰越发严重，且烟气降温幅度高达50℃，因此对传热管的流动阻力、流动功耗、传热能力等均提出了更高要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的热交换器，其能克服现有技术的某种或某些缺陷。根据本专利技术的第一方面，提供了一种利用烟气余热来加热液体例如水的热交换器组件，包括：至少中部具有椭圆截面的液流管，其中所述椭圆的长轴的长度为2a，短轴的长度为2b；以及形状吻合地接合在单个液流管外表面上并沿所述单个液流管轴向相互隔开的多对烟气翅片，每对烟气翅片包括相互对齐排列并且共同形成矩形外轮廓的第一烟气翅片和第二烟气翅片，其中第一烟气翅片和第二烟气翅片的形状基本相同，每对烟气翅片的第一烟气翅片和第二烟气翅片之间具有沿所述椭圆长轴方向的外侧缝隙，所述矩形的长边的长度为A，短边的长度为B，其中A与2a的比值在1.3至2.3之间；并且B与2b的比值在2.0至4.0之间。如后所进一步论述，采用这种参数范围的热交换器组件的综合性能得以显著提高。其中：A与2a的比值优选在1.5至2.2之间，进一步的优选在1.6至2.0之间，更优选为1.8左右；B与2b的比值优选在2.2至3.0之间，进一步的优选在2.3至2.8之间，更优选为2.5左右。根据本专利技术的一个具体实施例，a与b的比值可以在1.9至2.9之间，优选在2.1至2.8之间，进一步的优选在2.3至2.7之间，更优选在2.5左右。根据本专利技术的又一个具体实施例，所述椭圆的等效圆直径可以在32mm至51mm之间，优选为32mm或38mm或51mm。这里的等效圆是指：直接冷轧一个母材圆管而形成目标椭圆管，其中对于目标椭圆管而言母材圆管的直径就是其等效圆直径。直径为32mm、38mm和51mm的母材圆管均为市售规格圆管，购取方便。根据本专利技术的又一个具体实施例，外侧缝隙厚度W可以在6mm至12mm之间，优选为8mm左右。根据本专利技术的又一个具体实施例，烟气翅片的厚度可以在1.5mm至4mm之间。根据本专利技术的又一个具体实施例，液流管的管壁厚度可以在3mm至5mm之间。根据本专利技术的又一个具体实施例，相邻对烟气翅片的轴向间距可以在10mm至30mm之间。根据本专利技术的又一个具体实施例，液流管和/或烟气翅片的材质可以选自碳素钢、ND钢以及不锈钢，并且烟气翅片和液流管各自独立成型并通过焊接连成一体。根据本专利技术的又一个具体实施例，液流管的两端部分可以具有圆形截面。这种两端圆形截面设计的液流管方便在后续组装过程中使用常规标准接头进行连接。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于布置在烟道内的热交换器，包括由至少一个上述热交换器组件排列而成的至少一面墙，每面墙均垂直于烟道内烟气流动方向，每面墙包括至少一个水平布置的并且液流管两端均伸出烟道侧壁的热交换器组件，其中每面墙中的热交换器组件的液流管相互并联设置并通过位于烟道外部的弯管接头连接相应一端而与沿烟气流动方向下游的相邻一面墙中的同一水平高度的液流管串联连接。根据本专利技术的第三方面，提供了一种将热交换器组装在烟道内的方法，包括：提供根据本专利技术的上述热交换器组件；将热交换器组件在烟道内排列成至少一面墙，每面墙均垂直于烟道内烟气流动方向，每面墙中的热交换器组件的液流管相互并联设置，每个热交换器组件的液流管均水平布置并使外侧缝隙布置成正对烟气流动方向(与烟气流动方向平行)；将每个液流管的两端均伸出烟道侧壁；提供弯管接头；以及在烟道外部使用弯管接头将沿烟气流动方向相邻的每面墙中的同一水平高度的液流管的两端依次串联连接，由此组装成热交换器。在本专利技术的方法中，液流管优选由直径32mm或38mm或51mm的圆管直接冷轧而成。另外，液流管两端部分(中间主体部分之外的非翅片区)可以被重新恢复成圆管形状以便于使用圆管接头直接进行互连组装操作。采用本专利技术的方法，可以非常方便地在现场例如电厂烟道将本专利技术的热交换器组件组装成所需规格的热交换器，并有效保证了组装效率和质量。附图说明图1为根据本专利技术的传热管的立体图；图2为根据本专利技术的传热管的截面示意图；图3为现有实例的传热管的截面尺寸示意图；图4为根据本专利技术的对应于Φ32当量圆管的相应椭圆管的截面尺寸示意图；图5为根据本专利技术的对应于Φ38当量圆管的相应椭圆管的截面尺寸示意图；图6为流体在圆管下游的分离和漩涡；图7为流体在椭圆管下游的分离和漩涡；图8为随着椭圆管长短轴之比增大，分离点后移的示意图；图9为根据本专利技术的电厂锅炉烟气处理系统。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本专利技术，并不用来做出任何限制。参见图1，根据本专利技术的传热管(亦可称作“热交换器组件”)包括单个椭圆管10以及沿椭圆管10的纵向或轴向布置的多对相互对齐的翅片(或可称作“H型翅片”)。根据实际情况需要，每对翅片以10-30mm(例如20mm)的间距均匀隔开。每对翅片包括上翅片21以及下翅片22。椭圆管10、上翅片21以及下翅片22的材质可以选自碳素钢、ND钢以及不锈钢，各自独立成型并随后通过焊接例如高频闪光电阻焊再连成一体。传热管可以再进一步组装为热交换器(亦可称作“换热器”)安装在例如电厂的烟道中，如后所进一步详细描述。椭圆管10通常通入待加热液体例如水，因此亦可称作“液流管”。虽然图示椭圆管10全长均为一致的椭圆截面，但椭圆管10也可以设计成两端仍然为圆形截面，只是作为主体的中部制成椭圆截面。这种两端具有圆形截面的椭圆管10在后期组装连接过程中具有优势，可以仍然使用常规的圆截面弯管接头进行互连。上翅片21和下翅片22通常直接处于例如烟道的高温高粉尘烟气或烟雾环境中，因此亦可称作“第一烟气翅片”和“第二烟气翅片”。上翅片21和下翅片22形状完全相同或基本相同(图示互为镜像)，大致均具有矩形外轮廓，中央部分开设与椭圆管外表面形状相适配或相吻合的椭圆弧缺口以平滑焊接在椭圆管10上。每对翅片的上翅片21和下翅片22彼此相互对齐地居中焊接在椭圆管10上之后总体形成矩形外轮廓，但彼此之间具有沿椭圆长轴方向的外侧缝隙(亦可称作“开缝宽度”)，外侧缝隙对称地分居椭圆管10两侧。如图2所示，本专利技术的椭圆管10的截面椭圆(外轮廓)的长轴长度标示为2a，短轴长度标示为2b，椭圆管壁厚标示为S。每对翅片的上翅片21和下翅片22所共同形成的总体矩形外轮廓的长边长度标示为A，短边长度标示为B，上翅片21和下翅片22之间所形成的水平外侧缝隙厚度或上下距离标示为W。图3示出了如CN101762199B公开的现有实际使用的椭圆传热管的一个实例的相关尺寸；图4和图5则分别示出了根据本专利技术的两种具有代表性对应于圆管当量管径(Φ32和Φ38)的传热管的相应椭圆基管和翅片的各相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用烟气余热来加热液体的热交换器组件，包括：至少中部具有椭圆截面的液流管，其中所述椭圆的长轴的长度为2a，短轴的长度为2b；以及形状吻合地接合在单个液流管外表面上并沿所述单个液流管轴向相互隔开的多对烟气翅片，每对烟气翅片包括相互对齐排列并且共同形成矩形外轮廓的第一烟气翅片和第二烟气翅片，其中第一烟气翅片和第二烟气翅片的形状基本相同，每对烟气翅片的第一烟气翅片和第二烟气翅片之间具有沿所述椭圆长轴方向的外侧缝隙，所述矩形的长边的长度为A，短边的长度为B，其中A与2a的比值在1.3至2.3之间；并且B与2b的比值在2.0至4.0之间。

【技术特征摘要】
1.一种利用烟气余热来加热液体的热交换器组件，包括：至少中部具有椭圆截面的液流管，其中所述椭圆的长轴的长度为2a，短轴的长度为2b；以及形状吻合地接合在单个液流管外表面上并沿所述单个液流管轴向相互隔开的多对烟气翅片，每对烟气翅片包括相互对齐排列并且共同形成矩形外轮廓的第一烟气翅片和第二烟气翅片，其中第一烟气翅片和第二烟气翅片的形状基本相同，每对烟气翅片的第一烟气翅片和第二烟气翅片之间具有沿所述椭圆长轴方向的外侧缝隙，所述矩形的长边的长度为A，短边的长度为B，其中A与2a的比值在1.3至2.3之间；并且B与2b的比值在2.0至4.0之间。2.根据权利要求1所述的热交换器组件，其中a与b的比值在1.9至2.9之间。3.根据权利要求1所述的热交换器组件，其中外侧缝隙厚度W在6mm至12mm之间。4.根据权利要求1所述的热交换器组件，其中液流管和/或烟气翅片的材质选自碳素钢、ND钢以及不锈钢，并且烟气翅片和液流管各自独立成型并通过焊接连成一体。5.根据权利要求1所述的热交换器组件，其中液流管的两端部分具有圆形截面。6.一种用于布置在烟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启杰，曹绛敏，宋若槑，章卫，
申请(专利权)人：上海和衡能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31