一種翅片管冷凝鍋爐換熱器的製作方法

2023-05-28 03:38:51

本實用新型涉及冷凝鍋爐換熱器，尤其涉及一種翅片管冷凝鍋爐換熱器。

背景技術：

現有技術中，非冷凝鍋爐的供熱換熱器由於不用考慮吸收煙氣中水蒸氣冷凝所釋放大量顯熱和潛熱，沒有冷凝水產生，可以由碳鋼或鑄鐵製成。然而冷凝鍋爐具有高效節能環保的特點，是鍋爐行業的發展方向並得到廣泛的推廣。但是冷凝鍋爐由於運行中產生大量弱酸性冷凝水，由於常用的鋼板或鑄鐵容易受到酸性冷凝水的腐蝕，如果使用非冷凝鍋爐常用的鋼板或鑄鐵等材料製造冷凝鍋爐供熱換熱器將嚴重縮短冷凝鍋爐的壽命，所以冷凝鍋爐供熱換熱器必須使用不鏽鋼或鑄鋁加工製成。目前，多採用不鏽鋼盤管或鑄鋁製成。

雖然用鑄鋁模具加工換熱器的技術已基本成熟，但一般情況下只能製作效率較小的供熱換熱器。大型鑄鋁件存在模具成本高，加工工藝複雜，產品報廢率高的問題，使得一般企業很難用鑄鋁模具直接加工大型供熱換熱器。

而且採用不鏽鋼盤管或鑄鋁直接製成的這兩種換熱器在通常的情況下，熱效率最多可達96％左右。當鍋爐的回水溫度高於60℃，鍋爐將不產生冷凝水。這時換熱器只能回收煙氣中的顯熱，熱效率也只有87％左右。

現有技術中的鍋爐根據客戶不同的需求來設計製造大小不同的換熱器鍋爐本體，換熱器大小不同，所需零部件也不同，模具、生產線等都要改變，生產成本高，不利於工業化批量生產。

隨著技術的改進，出現了採用翅片管組成一行翅片管束進行換熱器換熱，在一定程度上解決了批量生產的問題。但是換熱效果不夠，換熱效率低。

技術實現要素：

本實用新型目的是：克服現有技術存在的不足，解決現有技術中存在的換熱效率低、生產成本高、工業化批量生產問題，提供一種翅片管冷凝鍋爐換熱器，提高換熱效率、降低生產成本，有利於工業化批量生產。

本實用新型的技術方案為：

一種翅片管冷凝鍋爐換熱器，其特徵在於，其包括：鍋爐殼體，其內形成有爐腔，所述爐腔自上而下依次分為上部腔體、中部腔體和下部腔體；設置於所述鍋爐殼體的前端的前水母管；設置於所述鍋爐殼體的後端的後水母管；設置於所述鍋爐殼體的後端上部的與所述後水母管連通的出水口；設置於所述鍋爐殼體的後端下部的與所述後水母管連通的進入口；設置於所述上部腔體內的燃燒器；位於所述上部腔體內的依次緊鄰設置的多個第一翅片管，所述多個第一翅片管圍繞所述燃燒器排布形成圓周第一翅片管束；位於所述中部腔體內的多個第二翅片管，多個第二翅片管排布成多排相互平行的第二翅片管束；其中，所述下部腔體形成排煙管道，所述鍋爐殼體的後端形成與所述排煙管道相通的排煙口。

優選的，所述多排相互平行的第二翅片管束中，上排的第二翅片管束的第二翅片管的數目大於下排的第二翅片管束的第二翅片管的數目。

優選的，所述翅片管冷凝鍋爐換熱器還包括：緊鄰第一翅片管束外側設置的一級導流板；位於每排第二翅片管束上側的二級上導流板；以及，位於每排第二翅片管束下側的二級下導流板。

優選的，一級導流板包括一個或多個一級導流組件，每個一級導流組件包括分別對應多個第一翅片管的多個導流部，每個導流部包括匹配第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的板體以及開設於所述板體中部的導流槽，一級導流板上的導流槽對應所述第一翅片管的中心，二級上導流板和二級下導流板均包括一個或多個二級導流組件，每個二級導流組件包括分別對應多個第二翅片管的多個導流部，每個導流部包括匹配第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的板體以及開設於所述板體中部的導流槽，二級上導流板和二級下導流板上的導流槽對應所述第二翅片管的中心，其中，二級導流組件與相鄰的第二翅片管束點焊固定，一級導流組件與相鄰的第一翅片管束點焊固定。

優選的，一級導流組件是一體式結構，一級導流組件中的導流部上的導流槽是相互間隔的多個，二級導流組件是一體式結構，二級導流組件中的導流部上的導流槽是相互間隔的多個，在所述二級導流組件上間隔地設置有輸水孔，所述輸水孔能使冷凝水及時排出。

優選的，一級導流板包括多個獨立的導流件，所述導流件包括對應一個第一翅片管的匹配對應的第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第一半板以及對應相鄰的另一個第一翅片管的匹配對應的第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第二半板，相鄰的兩個導流件之間設置有對應導流槽，一級導流板上的導流槽對應所述第一翅片管的中心，和/或

二級上導流板和/或二級下導流板包括多個獨立的導流件，所述導流件包括對應一個第二翅片管的匹配對應的第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第一半板以及對應相鄰的另一個第二翅片管的匹配對應的第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第二半板，相鄰的兩個導流件之間設置有對應導流槽，二級上導流板和二級下導流板上的導流槽對應所述第二翅片管的中心。

優選的，所述前水母管內包括多個前隔板以將所述前水母管分割成多個前水母區，所述後水母管包括多個後隔板以將所述後水母管分割成多個後水母區，使得水流經過進入口、第二翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至第一翅片管，使得水流經過第一翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至出水口。

優選的，所述鍋爐殼體包括前擋板、後擋板和位於前擋板和後擋板之間的側殼體，所述側殼體包括橫截面為第一弧形的頂部、橫截面上寬下窄的側壁部和橫截面為第二弧形的底部，其中第一弧形的曲率半徑大於第二弧形的曲率半徑。

優選的，圓周第一翅片管束的中心與所述第一弧形的頂部的圓心同軸；所述前水母管位於所述前擋板的外側，所述後水母管位於所述後擋板的外側。

優選的，第一翅片管和第二翅片管均包括內部形成管道的直管部和自所述直管部的外緣向外延伸的多個翅片，所述直管部內的管道的前端與前水母管連通，所述直管部內的管道的後端與後水母管連通；第一翅片管和第二翅片管的翅片的相對兩側的邊緣被彎折形成彎折邊緣部，一個翅片的彎折邊緣部末端接觸到相鄰的翅片的彎折邊緣部的根部；相鄰設置的兩個第一翅片管的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠，相鄰設置的兩個第二翅片管的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠。

本實用新型的優點：

1、本實用新型所公開的翅片管冷凝鍋爐換熱器的整體結構能夠提高換熱效率。在中部腔體內設置有多排相互平行的第二翅片管束，有利於水流多次流動，提高換熱效率，利於批量生產。

2、上排的第二翅片管束的第二翅片管的數目大於下排的第二翅片管束的第二翅片管的數目，這種布置使得翅片管冷凝鍋爐換熱器在殼體體積大小、換熱效率、翅片管用料上達到較好的平衡和效果，做到成本和效率兼顧。

3、本實用新型所公開的翅片管冷凝鍋爐換熱器的所述側殼體側壁部的橫截面上寬下窄，其中第一弧形的曲率半徑大於第二弧形的曲率半徑，這樣符合煙氣流動過程中溫度變化所需換熱翅片管規律，減少材料、節約成本的同時達到理想的換熱效率。

4、所述翅片管冷凝鍋爐換熱器設置緊鄰第一翅片管束外側設置的一級導流板；還設置位於每排第二翅片管束上側的二級上導流板；以及，位於每排第二翅片管束下側的二級下導流板，使一級和二級導流板導流後的殼側煙氣的流動路徑圍繞翅片管，明顯改善殼側流體分布，減小煙氣流「死區」或「短路」，強制煙氣與水管更加充分的接觸及換熱，增加換熱效率。

5、所述前水母管內包括多個前隔板以將所述前水母管分割成多個前水母區，所述後水母管包括多個後隔板以將所述後水母管分割成多個後水母區，使得水流經過進入口、第二翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至第一翅片管，使得水流經過第一翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至出水口。有利於提高換熱。

6、本實用新型中的導流板、導流槽的結構及位置有利於煙氣沿著所述翅片管流動，進一步加強換熱，明顯改善煙氣側流速分布，增強了換熱效果。

7、第一翅片管和第二翅片管的翅片的相對兩側的邊緣被彎折形成彎折邊緣部，一個翅片的彎折邊緣部末端接觸到相鄰的翅片的彎折邊緣部的根部；相鄰設置的兩個第一翅片管的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠，相鄰設置的兩個第二翅片管的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠。使得多個所述翅片管並排時，翅片管之間的間距縮短，使煙氣和直管之間更充分地衝刷，強化換熱效果。

8、導流板點焊於翅片管上，操作簡單，而且因為是點焊，有利於煙氣從縫隙中流動。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的右視示意圖。

圖2為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的主視示意圖。

圖3為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的立體示意圖。

圖4為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的結構剖面示意圖。

圖5為為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的工作原理示意圖。

圖6為本實用新型一個實施例所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的工作原理右視示意圖。

圖7為本實用新型圖6中A向放大示意圖。

圖8為本實用新型圖6中B向放大示意圖。

圖9為翅片相對兩側的邊緣被彎折形成彎折邊緣部的翅片管的主視示意圖。

圖10為翅片相對兩側的邊緣被彎折形成彎折邊緣部的翅片管的左視示意圖。

圖11為本實用新型所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的二級導流組件示意圖。

其中：1、前水母管 2、前擋板 3、側外殼 4、第一翅片管束 5、一級導流板 6、燃燒器 7、二級下導流板 8、第二翅片管束 9、二級上導流板 10、後擋板 11、後水母管 12、進水口 13、出水口 14、排煙口 15、一級換熱器 16、二級換熱器 17、冷凝水出口 18、上部腔體 19、中部腔體 20、下部腔體 21、二級導流組件 22、導流槽 23、輸水孔

具體實施方式

下面結合附圖及優選實施方式對本實用新型技術方案進行詳細說明。

如圖1至圖9所示，本實用新型公開一種翅片管冷凝鍋爐換熱器，所述冷凝鍋爐換熱器包括：鍋爐殼體，其內形成有爐腔，所述爐腔自上而下依次分為上部腔體18、中部腔體19和下部腔體20；設置於所述鍋爐殼體的前端的前水母管1；設置於所述鍋爐殼體的後端的後水母管11；設置於所述鍋爐殼體的後端上部的與所述後水母管11連通的出水口13；設置於所述鍋爐殼體的後端下部的與所述後水母管11連通的進水口12；設置於所述上部腔體18內的燃燒器6；位於所述上部腔體18內的依次緊鄰設置的多個第一翅片管，所述多個第一翅片管圍繞所述燃燒器排布形成圓周第一翅片管束4；位於所述中部腔體內的多個第二翅片管，多個第二翅片管排布成多排相互平行的第二翅片管束8；其中，所述下部腔體20形成排煙管道，所述鍋爐殼體的後端形成與所述排煙管道相通的排煙口14。在中部腔體19內設置有多排相互平行的第二翅片管束8，有利於水流多次流動，提高換熱效率，利於批量生產。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，所述多排相互平行的第二翅片管束8中，上排的第二翅片管束的第二翅片管的數目大於下排的第二翅片管束的第二翅片管的數目。這種布置使得翅片管冷凝鍋爐換熱器在殼體體積大小、換熱效率、翅片管用料上達到較好的平衡和效果，做到成本和效率兼顧。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，所述冷凝鍋爐換熱器還包括：緊鄰第一翅片管束4外側設置的一級導流板5；位於每排第二翅片管束上側的二級上導流板9；以及，位於每排第二翅片管束下側的二級下導流板7。一級導流板5包括一個或多個一級導流組件，每個一級導流組件包括分別對應多個第一翅片管的多個導流部，每個導流部包括匹配第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的板體以及開設於所述板體中部的導流槽22，一級導流板5上的導流槽22對應所述第一翅片管的中心，二級上導流板9和二級下導流板7均包括一個或多個二級導流組件，每個二級導流組件包括分別對應多個第二翅片管的多個導流部，每個導流部包括匹配第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的板體以及開設於所述板體中部的導流槽22，二級上導流板9和二級下導流板7上的導流槽22對應所述第二翅片管的中心，其中，二級導流組件21與相鄰的第二翅片管束點焊固定，一級導流組件與相鄰的第一翅片管束點焊固定。這樣使使一級和二級導流板導流後的殼側煙氣的流動路徑圍繞翅片管，明顯改善殼側流體分布，減小煙氣流「死區」或「短路」，強制煙氣與水管更加充分的接觸及換熱，增加換熱效率。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，一級導流組件是一體式結構，一級導流組件中的導流部上的導流槽22是相互間隔的多個，二級導流組件21是一體式結構，二級導流組件21中的導流部上的導流槽22是相互間隔的多個，在所述二級導流組件21上間隔地設置有輸水孔23，所述輸水孔23能使冷凝水及時排出，防止冷凝水集聚過多後漫到翅片管上導致翅片管被水包住從而影響換熱效果。圖11為本實用新型所述翅片管冷凝鍋爐換熱器的二級導流組件示意圖。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，一級導流板包括多個獨立的導流件，所述導流件包括對應一個第一翅片管的匹配對應的第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第一半板以及對應相鄰的另一個第一翅片管的匹配對應的第一翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第二半板，相鄰的兩個導流件之間設置有對應導流槽，一級導流板上的導流槽對應所述第一翅片管的中心，和/或二級上導流板9和/或二級下導流板7包括多個獨立的導流件，所述導流件包括對應一個第二翅片管的匹配對應的第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第一半板以及對應相鄰的另一個第二翅片管的匹配對應的第二翅片管的翅片外緣的橫截面為弧形的第二半板，相鄰的兩個導流件之間設置有對應導流槽，二級上導流板和二級下導流板上的導流槽對應所述第二翅片管的中心。本實用新型中的導流板、導流槽的結構及位置有利於煙氣沿著所述翅片管流動，進一步加強換熱，明顯改善煙氣側流速分布，增強了換熱效果。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，為了更好更方便地換熱，所述前水母管1內包括多個前隔板以將所述前水母管分割成多個前水母區，所述後水母管11包括多個後隔板以將所述後水母管分割成多個後水母區，使得水流經過進入口、第二翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至第一翅片管，使得水流經過第一翅片管、前水母區、後水母區在所述爐腔內流過至少一次來回後才能流至出水口。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，所述鍋爐殼體包括前擋板2、後擋板10和位於前擋板2和後擋板10之間的側殼體，所述側殼體包括橫截面為第一弧形的頂部、橫截面上寬下窄的側壁部和橫截面為第二弧形的底部，其中第一弧形的曲率半徑大於第二弧形的曲率半徑。這樣符合煙氣流動過程中溫度變化所需換熱翅片管規律，減少材料、節約成本的同時達到理想的換熱效率。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，圓周第一翅片管束的中心與所述第一弧形的頂部的圓心同軸；所述前水母管位於所述前擋板的外側，所述後水母管位於所述後擋板的外側。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，第一翅片管和第二翅片管均包括內部形成管道的直管部和自所述直管部的外緣向外延伸的多個翅片，所述直管部內的管道的前端與前水母管連通，所述直管部內的管道的後端與後水母管連通；第一翅片管和第二翅片管的翅片的相對兩側的邊緣被彎折形成彎折邊緣部，一個翅片的彎折邊緣部末端接觸到相鄰的翅片的彎折邊緣部的根部；相鄰設置的兩個第一翅片管4的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠，相鄰設置的兩個第二翅片管8的翅片的相對的彎折邊緣部相互抵靠。這使得多個所述翅片管並排時，翅片管之間的間距縮短，使煙氣和直管之間更充分地衝刷，強化換熱效果。

本實用新型所公開了另一個實施例，所述翅片管冷凝鍋爐換熱器包括殼體，設置於殼體內的燃燒器6與複數個翅片管，殼體上設置有排煙口14，燃燒器6與空氣及燃氣進氣裝置連接，所述殼體包括側外殼3、分別位於側外殼3兩端的前擋板2和後擋板10，在所述前擋板2和後擋板10外側設置有前水母管1、後水母管11，在所述後水母管11的外側設置有進水口12和出水口13，燃燒器6位於殼體的上部，所述翅片管冷凝鍋爐換熱器設置一級換熱器15和二級換熱器16，所述一級換熱器15在所述燃燒器6周圍同軸安裝一組圓周均布並平行固定於前擋板2和後擋板10之間的第一翅片管束4，在所述第一翅片管束4外側和殼體之間安裝複數個一級導流板5；所述二級換熱器16為所述殼體下部設置有複數行平行固定於前擋板和後擋板之間的第二翅片管束8。所述排煙口14包括煙氣出口和冷凝水出口17。本實用新型所公開的翅片管冷凝鍋爐換熱器的整體結構能夠提高換熱效率。在二級換熱器16也就是所述殼體下部設置有複數行平行固定於前擋板2和後擋板10之間的第二翅片管束8，有利於水流多次流動，提高換熱效率，利於批量生產。

作為本實用新型所述的翅片管冷凝鍋爐換熱器的優選方案，所述二級換熱器16所在的殼體部分橫截面從上往下逐漸減小，所述二級換熱器16的所述複數行翅片管束8從上到下每行包含的翅片管數量逐漸減少。這樣符合煙氣流動過程中溫度變化所需換熱翅片管規律，減少材料、節約成本的同時達到理想的換熱效率。

所述二級換熱器16在所述殼體下部設置有兩行或三行平行固定於前擋板和後擋板之間的第二翅片管束8。如圖6所示，為在所述殼體下部設置有三行平行固定於前擋板和後擋板之間的第二翅片管束8的實施例，水流來回經過二級換熱器的三行第二翅片管束8時，逐漸換熱，增加了換熱效果。這樣保證殼體的體積不是很大，成本不是很高，就可以達到不錯的換熱效果。

為了導流後的殼側煙氣的流動路徑圍繞翅片管，改善殼側流體分布，減小煙氣流「死區」或「短路」，使得煙氣與水管更加充分的接觸及換熱，在殼體下部所述複數行第二翅片管束8的每行第二翅片管束8上側設置有二級上導流板9和/或在殼體下部所述複數行第二翅片管束8的每行第二翅片管束8下側設置有二級下導流板7。這樣明顯改善了殼側流體分布，減小了煙氣流「死區」或「短路」，強制煙氣與水管更加充分的接觸及換熱，增加了換熱效率。

本實用新型所公開的翅片管冷凝鍋爐換熱器，採用二次換熱方式，採用逆流布置高溫煙氣由上至下經過一級顯熱換熱和二級冷凝換熱；而水流方向正好相反，先經過了二級冷凝換熱的一行複數列翅片管束和部分圓周均布翅片管束，再經過一級顯熱換熱圓周均布翅片管束，回水在二級冷凝換熱吸收煙氣餘熱後，再進入一級顯熱換熱中吸收高溫煙氣顯熱，提高了換熱效率，降低了生產成本。

所述一級導流板5為截面為帶有弧度的「V」型長條狀導流板，所述一級導流板5與一級換熱器的翅片管外側貼合，緊密排列的所述翅片管的相鄰處與一級導流板5的導流口相互錯開。所述二級換熱器的所述第二翅片管束8上邊的二級上導流板9和下邊的二級下導流板7為截面為帶有弧度的「V」型長條狀導流板，並與翅片管貼合，緊密排列的所述翅片管的相鄰處與所述二級上導流板9或二級下導流板7的導流口相互錯開。這樣有利於煙氣沿著所述翅片管流動，進一步加強換熱，明顯改善煙氣側流速分布，增強了換熱效果。

所述側外殼3與前擋板2、後擋板10焊接固定，所述翅片管兩端與前擋板1、後擋板10及前水母管1後水母管11焊接固定。所述二級上導流板9點焊於所述翅片管上，所述二級下導流板7點焊於所述翅片管下。所述一級導流板5點焊於第一翅片管束4的外圓上。導流板點焊於翅片管上，操作簡單，而且因為是點焊，有利於煙氣從縫隙中流動。

所述翅片管兩個面加工成平行面，使得多個所述翅片管並排時，翅片管之間的間距縮短，使煙氣和直管之間更充分地衝刷，強化換熱。

本實用新型只對燃燒器在翅片管冷凝鍋爐換熱器殼體上部的情況做了詳細的說明，事實上，燃燒器也可以設在殼體下部，則圓周均布的翅片管束也設在下部，複數行平行固定於前擋板和後擋板之間的翅片管束設置在殼體的上部，本實用新型的其他技術方案也適用於燃燒器設在翅片管冷凝鍋爐換熱器下部的情況。

本實用新型尚有多種實施方式，凡採用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本實用新型的保護範圍之內。