冷凝式鍋爐的熱交換器的製造方法

2023-05-01 09:56:01 2

冷凝式鍋爐的熱交換器的製造方法
【專利摘要】一種冷凝式鍋爐的熱交換器，帶有一個中空體，是鍋爐運行過程中燃燒產生煙霧的通過路徑，中空體中第一管組是中央管組(2)，管體相互平行，作為混合熱交換的中心區域，第二管組是冷凝管組(7)，管體相互平行，但和中央管組(2)的管體不同，這個區域是冷凝區域。冷凝管組(7)的截面沿著長軸(Y-Y)拉伸。
【專利說明】冷凝式鍋爐的熱交換器

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種冷凝式鍋爐的熱交換器或換熱器。

【背景技術】
[0002]一般鍋爐都有一個換熱器，在換熱器內，需要被加熱的液體通過一段管組，與鍋爐燃燒產生的煙氣相遇，通過熱交換作用，液體被加熱而煙氣被冷卻。冷凝式鍋爐既利用燃燒產生的顯熱，又吸收利用燃燒產生的煙氣中的水蒸汽凝結所釋放的潛熱。為了這一過程順利進行，冷凝式鍋爐的熱交換器必須使用特殊的材料製成，這些材料尤其要耐受冷凝液的酸度腐蝕。
[0003]該發明 申請人:曾在第WO 2011/048 574號發明描述手冊中描述了一種常用類型的冷凝式鍋爐熱交換器。該熱交換器包括多個橢圓形截面的管道，排列成兩行，通過多個加熱板，加熱板之間有一定的固定間距，形成熱交換散熱器。將加熱板釺焊在橢圓形管道上，與之形成幹/溼混合型熱交換面，成為熱交換器的混合熱交換的中央區域。在這個熱交換器的上部，有兩個橢圓形截面管道，用以固定燃燒室的溼式冷卻側壁。在這個熱交換器的下部，有兩排密集的圓形橫截面管道，在煙室內部形成一個冷凝區，在潛熱釋放到出口之前將其進行熱量回收。另一種常用的熱交換器與其類型相似，在第WO 2006/097959發明描述手冊中進行了描述。
[0004]冷凝式鍋爐的換熱器內用來回收煙氣潛熱的冷凝區的性能，對鍋爐是否具有良好性能是至關重要的。在這個區域形成和收集酸性冷凝物，這是一種腐蝕管道材料的物質。此夕卜，在管道上形成冷凝物時，與管道乾燥時相比，煙氣/管道之間的熱交換率有所下降。最後，也降低了冷凝區煙氣的溫度和流動速度，管道上附著物的增加，可能會阻礙其發揮最佳的性能，而且加速雜質的附著堆積，從而進一步降低設備生產效率。此外，一般要求熱交換器的結構簡潔緊湊，特別是垂直方向的煙氣管道，而且造價必須經濟實惠。


【發明內容】

[0005]本發明的目的是改進原有的熱交換器，使其更有效率，更緊湊，成本更低，因此，從根本上克服上述缺點，並滿足上述的需要和要求。為了達到上述目的，本發明主要涉及了一款冷凝式鍋爐的熱交換器，在後面所附的要求條款中對其進行描述定義。
[0006]本發明提供一種冷凝式鍋爐的熱交換器，中間有一個中空體，是運行過程中燃燒產生煙霧的通過路徑，中空體中配置有第一管組，其中第一管組是中央管組(2)，管體相互平行，作為混合熱交換的中心區域；中空體中還配置有第二管組，第二管組是冷凝管組
[7]，管體相互平行，但和中央管組(2)的管體不同，這個區域是冷凝區域，冷凝管組(7)區域沿著長軸(Y-Y)延伸。
[0007]特別注意，在本發明所涉及的熱交換器中，冷凝區由多個管道組成，管道橫截面有的細長，有的壓扁，例如橢圓形，圓形或者是壓成平行的側壁。根據現在的通用技術，在冷凝區中這樣的管道形狀與圓形管道相比更好，能夠提供更大的熱交換面積，特別是在冷凝區中能夠發揮最大優勢，由於這一區域遭受腐蝕的程度較高，因為它是混合式換熱器的進行熱交換的中心區域，因此不建議安裝非常密集的散熱片。另外，壓扁的管道可以減少附著在管道上的冷凝物，根據現有技術，由於管道外層有較少或不存在冷凝層，從而可以提高熱交換性能。此外，這樣的配置有利於燃燒產生的煙氣流動更順暢，從而留存的雜質也比較少，並且清洗也比較方便，因此隨著時間的推移，冷凝式鍋爐的熱交換器能夠發揮最高的效率。
[0008]熱交換器的冷凝區中的管道，可排列成一行或多行或平行的行列，其中縱向的每行管道都排列在垂直於燃燒煙霧流動方向的同一平面上。
[0009]在同一行的相鄰的管道可以彼此相對錯開，這樣做可以提供更大的燃燒煙氣通過時接觸的熱交換表面積，而不會產生過大的負載損失，也不過度增加的熱交換器高度。
[0010]冷凝區中的管道，可以將橫截面的長軸垂直放置，即與燃燒煙氣的流動方向相同，以便對燃燒煙氣的流動產生更小的阻力。另外，長軸可以相對於燃燒煙氣流動的方向稍微傾斜排列，以便降低熱交換器的高度。在設置多排管道的情況下，上排或下排的長軸可以以相同的角度或不同的角度傾斜，也可以對齊或錯開。
[0011]根據本發明的一個方面，冷凝區每個管道的橫截面均小於混合熱交換器中心區熱交換管道的橫截面。
[0012]根據本發明的另一個方面，冷凝區的管道比混合熱交換器中心區熱交換管道的排列得更加緊密。
[0013]根據本發明的另一個方面，冷凝區的管道，與熱交換中心區的管道不同，沒有散熱片。
[0014]根據本發明的另一方面，冷凝區的所有管道橫截面為橢圓形，分布在換熱器的一個縱軸對稱平面兩側的管道，它們的橢圓形截面的長軸以對稱角度傾斜(相對於縱軸對稱平面)。另外，一個或多個冷凝管也可以集中排列，它們各自的長軸指向與縱軸對稱平面保持一致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]上述描述在實際組裝時可以使其特徵和優點顯而易見，參照附圖，見下面的說明，僅以非限制性示例的方式做出說明，其中:
[0016]-圖1是本發明的熱交換器的縱截面
[0017]-圖2是圖1中I1-1I線的截面
[0018]-圖3是圖1和2的熱交換器的冷凝管組的透視圖
[0019]-圖4至6顯示了本發明的冷凝管組的另一種排列方式的橫截面
[0020]-圖7至圖9顯示出了本發明的冷凝管組的交錯結構排列圖
[0021]-圖10至圖12進一步顯示出本發明的熱交換器(與傳統熱交換器相比)所做的改變。

【具體實施方式】
[0022]現在參照圖1，本發明的熱交換器中包括一個中空體1，目的是要由燃燒煙氣從中穿過，其內部設置了一組中央管組2最好採用橢圓形的截面，穿過多個加熱板或散熱片3，散熱片以一定的間距隔開。中央管組2和加熱板3最好是採用優質的鋁或鋁合金或不鏽鋼製成，並彼此焊接在一起，形成幹/溼混合熱交換面，成為熱交換器進行混合熱交換的中央區域4。在熱交換器的上部，一個燃燒室6的旁邊，安置了 2根側管5，最好是橢圓形截面，並且材料基本上類似中央區域4的中央管組2，形成燃燒室6的溼式冷卻側壁。
[0023]在中空體I的下部設置了冷凝管組7，還是採用優質鋁、鋁合金或不鏽鋼製成，在通風室8內，形成熱交換器的冷凝區9，這裡對煙氣中的水蒸汽的冷凝潛熱進行回收，然後剩餘煙氣從出口 10排出。所有的管道，即中央管組2，側管組5和冷凝管組7，均被耦合到兩個相應的管板Ila和Ilb上，兩個管板橫向分隔中空體1，該中空體是燃燒煙氣從頂部向下部流動的必經之路，根據圖1的箭頭F所指方向流動。在管板lla，llb的外部設置了閉合蓋12，13，在其上形成的凸起14，是連接室用來連接中央管組2，側管組5和冷凝管組7，構成了熱交換器中水的流動路徑，水通過入口(在圖中未標示出)注入，並從出口 15流出。在熱交換器底部設置了冷凝液輸送機16，隨後需要根據該領域專家的方法排空冷凝液。
[0024]在圖3中可以更清楚地看到熱交換器如上所述的冷凝管組7。特別是，冷凝管組7最好由安裝在冷凝管組7端部附近的兩個端頭板17a，17b連接在一起，以便形成一個單元組18，便於安裝在中空體I中，特別是通過聯接頭將其連接在管板11a，Ilb上。每個冷凝管7的截面是扁平型，其長軸YY基本上平行於煙氣流動路徑方向F。管冷凝7各自的縱向軸線ZZ基本上彼此平行，並且平行於水平面，與垂直的煙氣方向F正交。相對於垂直方向，即相對於煙道氣體的路徑方向F，冷凝管7交替地兩兩交錯排列。
[0025]圖例I?3中所示的冷凝管7，有一種橫截面是兩端圓形中間兩側平行的形狀。本發明的涉及範圍包括所有不規則橫截面在圓形基礎上進行壓扁或拉長的特殊形狀，所謂的「梨」形，即橢圓形或卵形等主軸較長的形狀，或不對稱型管道，在圖中均被表示為Y-Y軸線。
[0026]當然擠壓或拉伸處理的冷凝管7也可以按照其他方式排列。圖4示意性地給出了冷凝管7的單元組18 —種排列方式，其中截面長軸Y-Y相對於垂直方向(即煙道氣流方向F)有所傾斜。這樣的結構可以大大降低熱交換器的整體高度，同時保留了上面提到的優良的熱交換方式，並且有利於快速排空冷凝水。冷凝管7的長軸YY的傾斜的角度最好小於45 °，並在任何情況下，基本上以不阻礙燃燒煙氣的流動為準。
[0027]在圖5中單元組18中的冷凝管7布置成兩排，使冷凝管7的縱向軸線Z-Z分別位於兩個平行平面，並由垂直方向的燃燒煙氣F將它們隔開。另外，一行管道的長軸Y-Y與下方或上方行列中的管道截面長軸Y-Y垂直對齊。
[0028]在圖6中演示了另一種變型的單元組18，其中的每一行管道的長軸Y-Y傾斜角度相同，並與下方或上方的行列中同樣傾斜的管道上下對準對齊。此外，在這種情況下冷凝管7的長軸YY的傾斜的角度最好小於45°，並在任何情況下，基本上以不阻礙燃燒煙氣的流動為準。
[0029]冷凝管7的單元組18最好沒有散熱片，但除了端端頭板17a，17b以外，可以配備額外的中間板(圖中未標示出)，最好以固定距離沿冷凝管7的縱軸方向間隔排列，最好採用釺焊固定，它們具有兩個功能，既是冷凝區9提高熱交換率的散熱片，也是冷凝管7的單元組18的加固元件。當然，由於上述原因，技術人員可以選擇中間板的數量和決定它們相互之間的定位，以便與以上的實例圖中所示的無中間散熱片配置相比，不顯著增加該部分的負載損耗。因此，中間板的數量一般可以小於固定到中央管組2上的加熱板或散熱片3的數量。
[0030]冷凝管7的數目，以及在其上分布冷凝管的平行行的行數，長軸Y-Y的傾斜度，在同一行中冷凝管7之間或多或少的偏移量，以及不同橫截面的拉伸或壓扁程度，最好但不僅限於平行的邊，長圓形或橢圓形或扁圓形，它們在受保護範圍內進行各種變化，在本【技術領域】的專家將知道如何識別和設計，一旦他們已經了解了前面的描述，也就明白了本發明的基本概念。
[0031]通過示例的方式，在圖7至9中顯示出了一個變化了的端頭板17a，17b，這就決定了冷凝管7的單元組18的配置，如端頭板的開口處可見變化，管道交錯排列，而且橢圓形橫截面的形態各異。
[0032]在圖10至圖12中分別展示了熱交換器及管板Ilc和Ild的三個變形樣式，他們集成了圖1中管板Ila和Ilb以及端頭板17a和17b的功能。換句話說，圖10至圖12中展示的管板Ilc和Ild可用於連接中央管組2，側管組5以及冷凝管組7。
[0033]圖10的例子所展示的是對冷凝管組7的變形,它具有和圖9中所示的管體相類似的功能和結構，但此款冷凝管組7的橢圓形結構的埠更偏圓形。
[0034]圖11的例子所展示的是冷凝管組7的變形，這款冷凝管的橢圓形橫截面與上述圖7至圖10中所示的管體相比，會更扁，讓人聯想到帶圓角的菱形結構。另外，冷凝管組7的結構為成一定角度的對稱結構，這是相較於管板Ilc的S-S縱向平面對稱結構，管板Ild與燃燒煙霧的煙道F實際平行的結構來說的。特別是，冷凝管組7分別配置在管板11c，Ild和熱交換器的縱軸對稱平面S-S的兩側，它們有各自的長軸Y-Y，主軸分別向上述縱軸對稱平面以相應的角度傾斜。位於縱軸對稱平面S-S兩側的冷凝管組7的各條長軸Y-Y，從中央管組(2)之間出發，會聚在冷凝管組7上方的一個點上，也就是中空體I的內側.冷凝管7a的一條管道與長軸Y-Y對齊，並與縱軸對稱平面S-S重合。
[0035]圖12的例子所示的是冷凝管組7的一種變形結構，這種結構除了管道方向以外，與圖11的配置完全對應。特別是，位於縱向平面S-S兩側的冷凝管組7的各條Y-Y長軸，從中央管組(2)之間出發，會聚在冷凝管組7上方的一個點上，也就是中空體I的內側.所以在這種情況下，同樣的，一條冷凝管7a與長軸Y-Y對齊，並與縱軸對稱平面S-S重合。
[0036]本發明中設計的冷凝管組一般可沿截面長軸進行延長，也就是說可以偏離圓形截面而沿著主軸或長軸的方向對橫截面進行擠壓或拉伸。這樣一來，冷凝管組的截面會呈現出卵形或橢圓形結構(但並不局限於這兩種結構)，或是帶有一定圓角的稜形結構，還可能出現不對稱的所謂的「梨」形結構。
[0037]在圖示例子中可以清楚地看到，冷凝管組7與熱交換器的中央管組2有明顯的不同。不僅在形狀上，而且/或者在大小上，冷凝管組7都要比中央管組2小一些。另外，在組合形態上，冷凝管組的管道間距要比中央管組的管道間距小，因為與通過中央管組的高溫煙霧相比，通過冷凝管組的煙霧溫度都較低，所以管道的間距較之而言也會較小。另外，本冷凝管組一般沒有散熱片，而中央管組則有大面積散熱片，雖然在某些情況下，會給冷凝管組預加一些中間支撐板或加強板用於輔助散熱，但在數量上遠遠不及中央管組的散熱片數量多。
[0038]當然，在不影響本發明原則的基礎上，在不超出本發明的原理範圍的條件下，設計方案和實施細則可以進行廣泛更改。
【權利要求】
1.一種冷凝式鍋爐的熱交換器，中間有一個中空體，是運行過程中燃燒產生煙霧的通過路徑，中空體中配置有第一管組，其中第一管組是中央管組(2)，管體相互平行，作為混合熱交換的中心區域，其特徵在於， 中空體中還配置有第二管組，第二管組是冷凝管組(7)，管體相互平行，但和中央管組(2)的管體不同，這個區域是冷凝區域，冷凝管組(7)區域沿著長軸(Y-Y)延伸。
2.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)為橢圓形或扁平形，兩側平行。
3.根據權利要求1或2所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)獨自佔據一個區域，且該區域面積小於各自相對應的中央管組(2)區域。
4.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)的管體，與各自相對應的中央管組(2)的管體相比，間距更近。
5.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)的管體，是交錯排列的。
6.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)的管體，基本上都與燃燒產生的煙霧通過路徑的中空體方向(F) —致，指向長軸(Y-Y)。
7.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)的管體，相較於燃燒產生的煙霧通過路徑的中空體方向(F)，都指向傾斜的長軸(Y-Y)。
8.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中冷凝管組(7)的管體，分別配置在熱交換器縱軸對稱平面(S-S)的兩側，基本上與燃燒產生的煙霧通過路徑的中空體方向(F) 一致，各自相對應的長軸(Y-Y)以傾斜角度對稱於上述提到的縱軸對稱平面。
9.根據權利要求8所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中在中間區域具有一個或多個冷凝管組(7)，它們各自對應的長軸(Y-Y)在縱軸對稱平面上對齊。
10.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中所述冷凝管組(7)分開排列在兩個或多個互相間隔的平面上，這些平面與燃燒產生的通過中空體的煙霧方向(F) —致。
11.根據權利要求10所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中分布在平面上的冷凝管組(7)區域中的長軸(Y-Y)與分布在上平面或下平面上的冷凝管組(7)區域中的長軸(Y-Y)是對齊的。
12.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中所述中央管組(2)的端部和冷凝管組(7)的端部被分別耦合到兩個相應的管板(11a，lib ；llc,lld)上，這兩部分將熱交換器的中空體(I)橫向分隔開來。
13.根據權利要求1所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中所述冷凝管組(7)，保持與兩個端頭板(17a，17b)相連接的狀態，這兩個端頭板的端部被安裝在冷凝管組(7)上，形成可耦合到管板(lla,llb)上的單元組(18)。
14.根據權利要求13所述的冷凝式鍋爐的熱交換器，其中所述單元組(18)包含有帶散熱功能的中間板。
【文檔編號】F24H8/00GK203964376SQ201320653075
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2012年10月22日
【發明者】塞韋裡諾·卡波達戈利 申請人:瓦勒麥克股份公司