高效紧凑型空间传输式换热器制造技术

本实用新型专利技术是工业换热器技术领域，是将密集的金属传输棒、板、贯穿空气侧和烟气侧的间壁，利用冷、热温差，通过金属传输棒、板传输热量，具有管式对流换热和热管式的空间传热的特点，可用于高达６００℃以上的高温气体预热。它可提高空气侧和烟气侧的传热系数，综合传热系数达８０－１００Ｗ／ｍ↑［２］℃，单位体积传热面积达１００－２００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］，该换热器还具有结构简单，不积灰，寿命长等优点，可用于烟气余热回收和空气预热装置。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业换热器
工业换热器是用以回收烟气余热来加热助燃空气的，是节约能源的重要技术措施。研究高效、长寿、结构紧凑的换热器是具有重要的实际意义。目前，常用的换热器，多属于间壁式换热器，它靠间壁来传输热量，因此，受到间壁的面积，形状和材质的限制，而影响其热量传输能力的提高，不能充分地发挥空间传输热量的优势，难以获得结构紧凑，热效率高的换热器。热管式换热器，属于空间传输式的，在烟气侧的空间吸收热量后，通过导热能力很强的热管，穿过间壁，将其热量释放于空气侧的空间，该换热器能够充分发挥空间传输热量的优势，但是，热管式换热器受管材质所限，多数用于300℃以下的低温空气预热，因而，它已不能适应烟气预热回收率越来越高，已由40％提高至90％的热回收率的需要，预热温度也超过300℃，而达到600℃以上。因此，必须开发高效，高温、长寿，结构紧凑的换热器。本专利技术的目的在于应用导热性能良好的金属传输棒、板，采用密集排列方式，将其穿过空气侧和烟气侧的间壁，金属传输棒、板将烟气侧空间的热量吸收后，通过金属传输棒、板的传输，将热量输送至空气侧空间，通过对流，导热和辐射传热方式将其热量释放出来预热空气，达到充分地利用空间传输热量的能力，扩大了传热面积，提高了传热效率，增加烟气余热利用率以及提高空气预热温度的目的。本专利技术的技术方案见图1，图2，金属传输棒、板(1)密集排列，贯穿呈矩形断面的风管(7)和烟气管道(8)，风管和烟道的间壁(2)，上风管(3)下风箱(4)，进风口(5)，出风口(6)，烟道壁(9)烟气入口(10)，烟气出口(11)。金属传热器件包括密集排布的传热的金属传输棒，风管和烟气通道为金属壳体，金属传热棒贯穿空气侧和烟气侧的风管和烟气通道的间壁，完成主要的传热量，冷风管和烟气通道的间壁间隔冷和热的空间，兼有传热作用。金属传输棒直径为2-30mm，长度为风管和烟气通道宽度之和，风管截面以控制空气流速4-12m/s来确定，烟气通道截面以控制烟气流速1-4m/s来确定，金属传输棒、板的排布间距为2-20mm，金属棒、板在风管和热风烟道的充满度为30-80％，金属传输棒、板和风管的材质为耐热钢，不锈钢、优质碳钢、铜及其铜合金，也可用耐火材料、陶瓷材料等。换热器中的风管和烟道的数量是以控制其相应的流速，传热所需面积，传热量来确定，风管和烟道的间隔分布按3-12对的风管和烟道构成换热单元构件，其中靠近烟道壁的其烟气通道为其内部烟气通道宽度的0.5倍，根据传热面积要求，可由2-4个换热单元构件组合成完整的换热器。换热单元构件高度按实际要求确定，换热单元构件是由一定数量的风管，烟气通道间壁和烟道壁，密集排布的贯穿风管和热风烟道的金属传输棒、板构成。风管宽度为40-120mm，长度为100-800mm，间壁厚度为2-12mm。本专利技术为防止金属传输棒，板的热膨胀变形，影响金属传输棒，板与间壁的连接部份的密闭性，采取在热风通道内，预留金属传输棒，板的间距的措施。因此，金属传输棒，板与烟道壁也预留一定的间距，其距高应依热风温度和金属棒的线膨胀度而定。本专利技术传热的金属传输棒的形状是圆柱状、方柱状、矩形柱状、板状体。本专利技术的最佳技术方案，金属传输棒直径为6-12mm，其间距为6-12mm，每个风管宽为80-100mm，长为200-400mm，间壁厚度为3-5mm。矩形的风管的角部为园弧形。本专利技术的金属传输棒，板与风管和热风通道壁的连接方式为膨胀连接、焊接、铸接、粘结，其中膨胀连接可用套管结构，焊接用电焊，氩弧焊，电渣焊，或用无机高温粘结剂粘结。本专利技术与现有技术中的管式对流换热器比较，具有密集布置的金属传输棒，板贯穿风管和热风通道的吸热空间和放热空间，其充满度高，因此，增加了单位体积的换热面积，且综合了导热，对流传热和辐射传热的特点，具有很高的综合传热系数和很大的单位体积的传热面积。其综合传热系数高达80-100w/m2℃，单位体积传热面积达100-200m2/m3，空气预热温度达600℃以上的高温。由于本专利技术设置的风管均为竖直的，间壁也均为垂直面，烟尘不易堵塞烟气通道，因此，本专利技术的换热器寿命长，热效率高。本专利技术具有热管式换热器空间传热量大的性能，且可用于高达600℃以上的预热的高温气体的特点。本专利技术冷热流体通过间壁隔开，金属传输棒，板穿过其冷热风的管，间壁主要作用是起间隔作用，兼有传热的作用，而主要传热是依靠金属传输棒，板来完成，因此，间壁的面积和形状对传热效率影响较小，所以本专利技术的金属传输棒，板传热面积大，传热效率高，传输热量大。 本专利技术附图说明，图1为换热器的前视剖面图，图2为换热器的俯视剖面图。图1和图2表示具有2个换热单元构件，按照串联方式联接，该2个换热单元构件如图2所示是并列放置，依靠分别具有180°角的风管的联接管连接，形成串联方式连接的组合式换热器。热风由热风口(10)通过第一个换热单元并列的4个热风通道(8)，平行地进入第二个换热单元的并列的4个热风通道，经烟气出口(11)排出的串联方式连接的。如图1所示，空气是流过空气矩形管(7)，烟气通过烟气通道(8)，其流动过程为空气从风管入口(5)进入风箱(3)通过并列的3个风管(7)，进入下风箱(4)和风管出口(6)，空气预热后从出口排出。烟气是通过烟气进口，通过4个热风通道，垂直于空气流动方向，经过与金属传输棒，板和冷热风管间壁的热风通道换热后，通过烟气排出口排出。附图2所示为二个换热单元构件串联的换热器的俯视剖面图，烟气从烟气入口(10)进入并列的烟气通道(8)，其流动方向垂直于金属传输棒、板，与矩形的空气风管(7)平行流动，经过第一个换热单元构件，从4个烟气通道，相应与并列二排各3个矩形风管间壁热面流过，串联流入第二个传热单元构件，经过2排各3个矩形风管，通过烟气通道(8)，从烟气出口(11)排出。而空气按与烟气流动的垂直方面先通过进风口和上风箱通过并列的6个风管，进入下风管至风管口，经过第1个和第2个换热单元构件的连接风管再进入第2个换热单元构件的上风箱，经过并联的6个风管，进入下风管，至风管出口。本专利技术实施例金属传输棒直径8mm，长200mm，其棒的间距为8mm；风管壁厚3mm，宽100mm，长300mm，高1000mm，烟道截面宽100mm，长300mm，其风管和烟道各为6个构成一个换热单元构件，其风管和热风通道分为两排布置，每排有3个风管和4个烟气通道，其中靠烟道外壁的烟气通道截面宽各为50mm，总计有2个换热单元构件串联构成完正的换热器。以风管和烟气通道是分别连通的，风管为顺排，金属传输棒为错排布置，其空间充满度为50％，金属传输的数量为1000根/m2，换热器高为1000mm，宽650-700mm，长为800mm×2，金属传输棒与风管的连接方式采用膨胀法连接，烟气进口温度为800℃，烟气量为5000m3/h，空气进口温度为20℃，空气量为4000m3/h，空气预热温度为400-450℃，烟气出口温度为400-450℃。换热器的对流传热系数达199W/m2·℃，综合换热系数达96W/m2/℃，热效率达76％。高效紧凑空间传输式换热器，适用于烟气余热的回收和空气加热的装置，具有结构紧凑，高效，高温和长寿的性能，这种结构还具有结构简单，本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效、紧凑式空间传输换热器，包括金属传热器件，进、出风口，上、下风箱，风管，进、出烟气口，烟道，其特征在于密集排布的传热的金属传输棒，贯穿呈矩形断面的风管和烟气通道。金属传输棒，板直径为２－３０ｍｍ，长度为风管和烟气通道宽度之和，风管截面可以控制空气流速４－１２ｍ／ｓ来确定，烟气通道截面的控制烟气流速１－４ｍ／ｓ来确定，金属传输棒，板的排布间距为２－２０ｍｍ，金属传输棒，板在风管和热风烟道的充满度为３０－８０％，金属传输棒、板和风管的材质为耐热钢、不锈钢、优质碳钢、铜及其铜合金，耐火材料，陶瓷材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白皓，范光前，尹丹模，张先耀，
申请(专利权)人：北京科技大学，冶金工业部节能中心常熟喷嘴厂，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]