一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器的制造方法
【專利摘要】一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，所述管屏式水管換熱器由多排管屏組成，每排管屏由兩端的換熱器集箱和連通兩端的換熱器集箱的多個(gè)換熱管束組成，相鄰管屏兩端的換熱器集箱管端之間通過(guò)大直徑彎頭連接形成相鄰管屏的工質(zhì)連通，所述每個(gè)管屏的換熱管束布置于除塵器的進(jìn)口擴(kuò)展段中段內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中；本實(shí)用新型換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，能合理利用煙氣余熱，降低煙塵比電阻，從而提高電除塵器效率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、緊湊，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝極為方便的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃煤鍋爐煙氣余熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國(guó)最主要的一次能源，燃煤發(fā)電在我國(guó)電力生產(chǎn)中占最主要的地位，所以，提高燃煤機(jī)組的發(fā)電效率、降低煤炭能源消耗，對(duì)我國(guó)的節(jié)能減排具有重要意義。煙氣余熱損失是燃煤鍋爐熱損失中最主要的一項(xiàng)，占大中型鍋爐輸入熱量的4~8%，占鍋爐總熱損失的80%左右。通常情況下，燃煤鍋爐的排煙溫度每升高12°C，其排煙熱損失增加約1%。
[0003]現(xiàn)在，靜電除塵技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于燃煤鍋爐的煙塵治理行業(yè)。然而，靜電除塵器進(jìn)口的煙氣溫度通常較高，導(dǎo)致進(jìn)入高壓靜電收塵電場(chǎng)中煙氣的粉塵比電阻增大，降低了靜電除塵效率，使現(xiàn)有靜電除塵器無(wú)法滿足逐漸提高的環(huán)保要求(20~30mg/m3)，很難達(dá)到國(guó)家新的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]可見(jiàn)，燃煤鍋爐排煙溫度偏高，不僅造成煙氣余熱的巨大浪費(fèi)，而且降低了電除塵器的除塵效率，使其不能達(dá)到理想的除塵效果，最后導(dǎo)致排放煙氣的含塵量很難達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。所以，降低燃煤鍋爐的排煙溫度，對(duì)煙氣的余熱進(jìn)行利用，既可以提高燃煤電廠效率，也可以提升電除塵器的除塵效率，從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的雙重效益。
[0005]現(xiàn)有的煙氣余熱利用技術(shù)，其換熱器均布置在除塵器前或除塵器后的水平或垂直煙道內(nèi)，但是，有些情況下，受空間所限，煙道布置極其緊湊，在空氣預(yù)熱器和除塵器入口的喇叭口之間缺少煙道直段布置余熱回收裝置；有時(shí)雖然設(shè)計(jì)有煙道直段，但是，由于煙道直段上方布置了脫硝反應(yīng)器，余熱回收裝置受到極大限制，尤其不利于現(xiàn)有電廠的改造，有鑒于此，我們提出了一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器。
[0006]現(xiàn)有的煙氣余熱利用技術(shù)，絕大多數(shù)采用水管式換熱器，其換熱器均為蛇形管束結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)量巨大的180度彎頭連接而成，不僅換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且大量的180度占據(jù)龐大的空間?，F(xiàn)有的煙氣余熱利用技術(shù)中，也有采用熱管式換熱器的，但是和水管換熱器相比，熱管換熱器蒸發(fā)吸熱段金屬耗量相當(dāng)，但是增加了冷凝放熱段，致使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本較高，而且，熱管換熱器的換熱管內(nèi)的工作液體一旦充填完成，其金屬壁溫就不再變化，無(wú)法根據(jù)鍋爐燃燒煤種的變化而調(diào)節(jié)，很難適應(yīng)國(guó)內(nèi)燃煤電廠煤種多變，導(dǎo)致煙氣酸露點(diǎn)經(jīng)常變化的特殊情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，該換熱器不占用靜電除塵器入口前的其他有效空間，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸極為方便，不僅能合理利用煙氣余熱，降低煙塵比電阻和煙氣體積及煙氣流速，從而在節(jié)能的同時(shí)，提高靜電除塵器的除塵效率。[0008]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，所述管屏式水管換熱器由多個(gè)管屏組成，每個(gè)管屏由兩端的換熱器集箱4和連通兩端換熱器集箱4的多排換熱管束5組成，相鄰管屏兩端的換熱器集箱4管端之間通過(guò)大直徑彎頭6連接形成相鄰管屏的工質(zhì)連通，所述每個(gè)管屏的換熱管束5布置于除塵器喇叭形入口的中段2內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中。
[0010]所述多個(gè)管屏水平或垂直布置在靜電除塵器喇叭形入口的中段3內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中，和每個(gè)管屏相對(duì)應(yīng)的方形或矩形煙道隔板直接焊接在每排管屏的換熱管束5上并和管屏整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的方形煙道隔板緊貼前面煙道隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。
[0011]所述換熱管束5采用H形翅片管、螺旋形翅片管或針形翅片管擴(kuò)展受熱面，所述的擴(kuò)展受熱面的翅片間距沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后依次遞減。所述每個(gè)管屏上的換熱管束5為I?4排，每個(gè)管屏上的換熱管束5采用相同直徑、相同長(zhǎng)度的直管。
[0012]所述管屏上的換熱管束5沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后采用不同直徑但相同長(zhǎng)度的直管，其管徑從前向后依次增加。
[0013]所述管屏式水管換熱器相鄰管屏的換熱器集箱4管徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管束5管徑的依次增大而逐漸增大，后面管屏的大直徑換熱器集箱4需經(jīng)縮頸工藝之后再通過(guò)大直徑彎頭6和前面管屏的換熱器集箱4端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。
[0014]所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置9，所述導(dǎo)流裝置9包括一排水平布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管9-1的軸向上焊接有上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-2，在光管9-1的后端即背風(fēng)面焊接有豎直方向的多個(gè)左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-3。在所述換熱器的尾部布置有導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置具有良好的導(dǎo)流作用，使換熱器出口的氣流具有良好的擴(kuò)散性，氣流擴(kuò)散方向與換熱器后的喇叭口后段的擴(kuò)展方向相同。
[0015]所述管屏式水管換熱器每個(gè)管屏的換熱器集箱4最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0016]本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本實(shí)用新型換熱器布置于除塵器的喇叭形入口段，可以充分利用靜電除塵器進(jìn)口的煙道空間，不增加額外的占地空間。
[0018](2)本實(shí)用新型換熱器布置于除塵器的喇叭形入口段，吸收煙氣熱量，可用于加熱火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水，同時(shí)，在煙氣進(jìn)入高壓靜電收塵電場(chǎng)之前對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，使進(jìn)入高壓靜電收塵電場(chǎng)的待處理煙氣的體積流量得以降低，從而使得靜電高壓收塵電場(chǎng)煙氣通道內(nèi)的煙氣流速得以降低。同時(shí)，由于煙溫降低，煙塵的比電阻降低，進(jìn)而能夠提高電除塵器的除塵效率，使除塵效果滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。
[0019](3)本實(shí)用新型和傳統(tǒng)使用的含有標(biāo)準(zhǔn)彎頭的蛇形管束結(jié)構(gòu)相比，以數(shù)量極少的大直徑彎頭替代為數(shù)眾多的小直徑標(biāo)準(zhǔn)彎頭，其結(jié)構(gòu)安全可靠性大幅度提高。本實(shí)用新型的管屏式水管換熱器消除了多管圈蛇形管180度彎頭占據(jù)的大量空間，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)、拼裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝、拆卸極為方便，布置于靜電除塵器喇叭形入口段的狹窄空間，實(shí)現(xiàn)和靜電除塵器的一體化，不占用其他有效空間。
[0020](4)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向，通過(guò)增大換熱管的直徑和/或減小擴(kuò)展受熱面的翅片間距，從而減小煙氣流通截面積，使換熱器內(nèi)前后煙氣流速均勻，可以實(shí)現(xiàn)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向上的等流速設(shè)計(jì)，以適應(yīng)后面幾排管屏的管束隨著煙氣溫度降低和進(jìn)口管內(nèi)工質(zhì)溫度較低所帶來(lái)的煙氣流速降低飛灰容易沉積、管壁金屬溫度降低易于發(fā)生酸的凝結(jié)以及飛灰和凝酸的耦合沾污等不良狀況，改善后排管束的自清灰能力，提高管束傳熱的有效性。
[0021](5)每排管屏由兩端集箱和若干排相同直徑、相同長(zhǎng)度的直管換熱管束構(gòu)成，直管沒(méi)有焊縫，停爐檢修或運(yùn)行時(shí)，可以對(duì)直管進(jìn)行電磁導(dǎo)波離線或在線檢驗(yàn)，對(duì)磨損和腐蝕造成局部面積損耗可能引起的管子爆漏事故可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防預(yù)警，有效避免磨損或腐蝕引起的水管爆漏導(dǎo)致水流堵塞除塵器的飛灰泄放閥而引起的強(qiáng)迫性停爐事故。
[0022](6)所述換熱器的尾部布置有導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置緊湊，并具有良好的導(dǎo)流作用，使換熱器出口的氣流具有良好的擴(kuò)散性，煙氣擴(kuò)散流向與換熱器后的喇口八口后段的擴(kuò)展方向相同。
[0023](7)本實(shí)用新型換熱管束在方形或矩形煙道中有良好的分流、導(dǎo)流和均流作用，部分替代了除塵器進(jìn)口內(nèi)部原有設(shè)計(jì)中必須設(shè)置的均流裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型新型管屏式水管換熱器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型新型管屏式水管換熱器的側(cè)視圖。
[0026]圖3為圖2沿的A-A向的剖面圖。
[0027]圖4為本實(shí)用新型新型管屏式水管換熱器的尾部導(dǎo)流裝置的側(cè)視圖。
[0028]圖5為本實(shí)用新型新型管屏式水管換熱器的尾部導(dǎo)流裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，所述管屏式水管換熱器由多個(gè)管屏組成，每個(gè)管屏由兩端的換熱器集箱4和連通兩端換熱器集箱4的多排換熱管束5組成，相鄰管屏兩端的換熱器集箱4管端之間通過(guò)大直徑彎頭6連接形成相鄰管屏的工質(zhì)連通，所述每個(gè)管屏的換熱管束5布置于除塵器喇叭形入口的中段2內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中。
[0031]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述多個(gè)管屏水平或垂直布置在靜電除塵器喇叭形入口的中段3內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中，和每個(gè)管屏相對(duì)應(yīng)的方形或矩形煙道隔板直接焊接在每排管屏的換熱管束5上并和管屏整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的方形煙道隔板緊貼前面煙道隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。本實(shí)施例多個(gè)管屏水平布置在靜電除塵器喇叭形入口的中段3內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中。
[0032]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述換熱管束5可以采用H形翅片管、螺旋形翅片管或針形翅片管擴(kuò)展受熱面，所述的擴(kuò)展受熱面的翅片間距沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后依次遞減。從而減小煙氣流通的截面積，進(jìn)而使換熱器內(nèi)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向煙氣流速盡量相等，有利于換熱和導(dǎo)流。如圖3所示，本實(shí)施例采用H形翅片管。
[0033]所述管屏排數(shù)根據(jù)換熱需求、空間限制等實(shí)際情況來(lái)確定，所述每個(gè)管屏上的換熱管束5為I?4排，每個(gè)管屏上的換熱管束5采用相同直徑、相同長(zhǎng)度的直管。本實(shí)施例每個(gè)管屏上的換熱管束5為4排。[0034]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述管屏上的換熱管束5也可以沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后采用不同直徑但相同長(zhǎng)度的直管，其管徑從前向后依次增加。比如從前到后每排管屏可分別依次采用①32、①38、①42、①45、①48、①51等不同管徑的管束結(jié)構(gòu)，并結(jié)合從前向后翅片間距依次遞減，以確保因煙氣溫度降低導(dǎo)致后面管屏煙氣流速迅速衰減引起的嚴(yán)重積灰，改善后排管束的自清灰能力，并保證合適的煙氣流速。提高管束傳熱的有效性。
[0035]相應(yīng)的，所述管屏式水管換熱器相鄰管屏的換熱器集箱4管徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管束5管徑的依次增大而逐漸增大，后面管屏的大直徑換熱器集箱4需經(jīng)縮頸工藝之后再通過(guò)大直徑彎頭6和前面管屏的換熱器集箱4端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。
[0036]如圖4和圖5所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置9，所述導(dǎo)流裝置9包括一排水平布置的光管9-1，在光管9-1的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管9-1的軸向上焊接有上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-2，在光管9-1的后端即背風(fēng)面焊接有豎直方向的多個(gè)左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?-3。在所述換熱器的尾部布置有導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置具有良好的導(dǎo)流作用，使換熱器出口的氣流具有良好的擴(kuò)散性，氣流擴(kuò)散方向與換熱器后的喇機(jī)口后段的擴(kuò)展方向相同。
[0037]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，所述管屏式水管換熱器每個(gè)管屏的換熱器集箱4最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥，以排除可能積存的氣體。
[0038]本實(shí)用新型的工作原理為:如圖1和圖2所示，運(yùn)行時(shí)，水從一側(cè)換熱器集箱4的換熱器進(jìn)水口 7流入各個(gè)換熱管束5，然后在煙道另外一側(cè)的換熱器集箱4內(nèi)匯合，再通過(guò)連接彎頭流入前面一個(gè)管屏，依次從后排管屏向前排管屏流動(dòng)，最后從換熱器集箱4的出水口 8流出。整個(gè)換熱器的總水流程和煙氣流動(dòng)方向呈逆流布置，煙氣從除塵器喇叭形入口的前段I流向煙氣從除塵器喇叭形入口的中段2，再流向煙氣從除塵器喇叭形入口的后端3,水從后向前依次流過(guò)各個(gè)管屏,完成換熱。
[0039]本實(shí)用新型的布置方法為:將除塵器喇叭形入口的中段平整為沿水平中心線水平的等截面煙道，即將除塵器喇叭形入口的中段擴(kuò)展為方形煙道結(jié)構(gòu)，在改造后的除塵器中間水平段布置換熱管束5，然后每排換熱管束5的兩端連通換熱器集箱4，最后將相鄰的換熱器集箱4之間通過(guò)大直徑彎頭6連接。
[0040]針對(duì)國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組所燃用煤種的煤質(zhì)多變導(dǎo)致煙氣酸露點(diǎn)經(jīng)常變化的情況，本實(shí)用新型新型管屏式水管換熱器可以通過(guò)工質(zhì)再循環(huán)等措施來(lái)調(diào)整工質(zhì)溫度，進(jìn)而改變金屬管壁溫度，從而有效避免低溫腐蝕的問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述管屏式水管換熱器由多個(gè)管屏組成，每個(gè)管屏由兩端的換熱器集箱(4)和連通兩端換熱器集箱(4)的多排換熱管束(5)組成，相鄰管屏兩端的換熱器集箱(4)管端之間通過(guò)大直徑彎頭(6)連接形成相鄰管屏的工質(zhì)連通，所述每個(gè)管屏的換熱管束(5)布置于除塵器喇叭形入口的中段(2)內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述多個(gè)管屏水平或垂直布置在靜電除塵器喇叭形入口的中段(3)內(nèi)的煙道結(jié)構(gòu)中，和每個(gè)管屏相對(duì)應(yīng)的方形或矩形煙道隔板直接焊接在每排管屏的換熱管束(5)上并和管屏整裝出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接時(shí)，后面管屏的方形煙道隔板緊貼前面煙道隔板的外側(cè)，部分重疊后以整圈焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述換熱管束(5)采用H形翅片管、螺旋形翅片管或針形翅片管擴(kuò)展受熱面，所述的擴(kuò)展受熱面的翅片間距沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述每個(gè)管屏上的換熱管束(5)為I?4排，每個(gè)管屏上的換熱管束(5)采用相同直徑、相同長(zhǎng)度的直管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述管屏上的換熱管束(5)沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后采用不同直徑但相同長(zhǎng)度的直管，其管徑從前向后依次增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述管屏式水管換熱器相鄰管屏的換熱器集箱(4)管徑沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向從前向后隨著換熱管束(5)管徑的依次增大而逐漸增大，后面管屏的大直徑換熱器集箱(4)需經(jīng)縮頸工藝之后再通過(guò)大直徑彎頭(6)和前面管屏的換熱器集箱(4)端部實(shí)現(xiàn)等徑連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述換熱器沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向的尾部布置有導(dǎo)流裝置(9)，所述導(dǎo)流裝置(9)包括一排水平布置的光管(9-1 )，在光管(9-1)的前端即迎風(fēng)面上沿每個(gè)光管(9-1)的軸向上焊接有上下導(dǎo)流方向?qū)Я靼?9-2)，在光管(9-1)的后端即背風(fēng)面焊接有豎直方向的多個(gè)左右導(dǎo)流方向?qū)Я靼?9-3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與靜電除塵器一體化的管屏式水管換熱器，其特征在于:所述管屏式水管換熱器每個(gè)管屏的換熱器集箱(4)最高處均設(shè)置自動(dòng)放氣閥，以排除可能積存的氣體。
【文檔編號(hào)】F22D1/18GK203571706SQ201320739288
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王輝, 趙欽新, 陳牧, 陳衡, 胡玉清, 王云剛 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院, 西安交通大學(xué)