本發(fā)明涉及一種煙氣余熱回收器，特別是一種三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，能源短缺及環(huán)境污染日益凸顯，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的需要，節(jié)能減排工作已被提升至國(guó)家戰(zhàn)略的高度，工業(yè)鍋爐的要求也在不斷提高。然而目前小型工業(yè)鍋爐的排煙溫度較高，其熱損失大。煙氣余熱回收器是利用煙氣余熱來(lái)加熱助燃風(fēng)以提高鍋爐效率的換熱設(shè)備，長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器換熱管通常采用普通光管，換熱效率不佳，體積龐大，金屬耗量多，而且在回收煙氣余熱過(guò)程中，因鍋爐負(fù)荷的二次變化，煙氣余熱回收量變小時(shí)容易導(dǎo)致露點(diǎn)腐蝕等問題，影響鍋爐的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器，實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷調(diào)節(jié)運(yùn)行，以期達(dá)到高效、低阻、節(jié)能、緊湊、防磨損等技術(shù)效果。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器，包括一殼體、以及布置在該殼體中用于作為煙氣流道的三維變形管束，所述三維變形管束之間具有供空氣流通的空間，所述殼體設(shè)有一空氣入口及一空氣出口，后側(cè)板與上管板所形成的梯形流通斷面為所述空氣入口，布置在所述煙氣流道下游端的一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞增，前側(cè)板與下管板所形成的梯形流通斷面為所述空氣出口，布置在所述煙氣流道上游端的另一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞減。

進(jìn)一步地,所述殼體包括上管板、下管板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板及右側(cè)板，所述三維變形管束的下游端穿過(guò)上管板；所述三維變形管束的上游端穿過(guò)下管板，并留一定的長(zhǎng)度，所述空氣出口設(shè)置在前側(cè)板的前側(cè)并與前側(cè)板的斜邊相接，所述空氣入口設(shè)置在后側(cè)板的后側(cè)并與后側(cè)板的斜邊相接。

進(jìn)一步地，所述三維變形管束上游端布置有煙氣進(jìn)口，該煙氣進(jìn)口底部設(shè)有清灰口；所述三維變形管束下游端布置有煙氣出口，該煙氣出口表面固定設(shè)有吹灰口。

進(jìn)一步地，所述三維變形管束由多個(gè)三維變形管排列組合而成，其排列方式為正方形或三角形，所述三維變形管由橢圓管經(jīng)螺旋扭曲而成，其在最大變徑凸點(diǎn)處相互接觸形成自支撐結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：回收煙氣余熱過(guò)程中，因鍋爐負(fù)荷的二次變化，煙氣余熱回收量變小時(shí)容易導(dǎo)致露點(diǎn)腐蝕，通過(guò)三維變空間變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在低負(fù)荷時(shí)，變空間設(shè)計(jì)導(dǎo)致流場(chǎng)內(nèi)的換熱有效面積下降，不降低排煙溫度的同時(shí)，減輕了露點(diǎn)腐蝕。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的左視圖；

圖3是本發(fā)明的俯視圖；

圖4是前側(cè)板、后側(cè)板示意圖；

圖5是三維本發(fā)明的布管示意圖；

圖6是三維變形管示意圖；

圖7是三維變形管束示意圖；

圖中附圖標(biāo)記含義：1、上管板；2、吹灰口；3、空氣入口；4、左側(cè)板；5、空氣出口；6、前側(cè)板；7、煙氣進(jìn)口；8、下管板；9、清灰口；10、三維變形管束；11、右側(cè)板；12、后側(cè)板；13、煙氣出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例

參照?qǐng)D1至圖7，一種三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器，包括一殼體、以及布置在該殼體中用于作為煙氣流道的三維變形管束10，所述三維變形管束10之間具有供空氣流通的空間，所述殼體設(shè)有一空氣入口3及一空氣出口5，后側(cè)板12與上管板1所形成的梯形流通斷面為所述空氣入口3，布置在所述煙氣流道下游端的一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞增，前側(cè)板6與下管板8所形成的梯形流通斷面為所述空氣出口5，布置在所述煙氣流道上游端的另一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞減。

其中,所述殼體包括上管板1、下管板8、前側(cè)板6、后側(cè)板12、左側(cè)板4及右側(cè)板11，所述三維變形管束10的下游端穿過(guò)上管板1；所述三維變形管束10的上游端穿過(guò)下管板8，并留一定的長(zhǎng)度，所述空氣出口5設(shè)置在前側(cè)板6的前側(cè)并與前側(cè)板6的斜邊相接，所述空氣入口3設(shè)置在后側(cè)板12的后側(cè)并與后側(cè)板12的斜邊相接。

所述三維變形管束10上游端布置有煙氣進(jìn)口7，該煙氣進(jìn)口7底部設(shè)有清灰口9；所述三維變形管束10下游端布置有煙氣出口13，該煙氣出口13表面固定設(shè)有吹灰口2。

所述三維變形管束10由多個(gè)三維變形管排列組合而成，其排列方式為正方形或三角形，所述三維變形管由橢圓管經(jīng)螺旋扭曲而成，其在最大變徑凸點(diǎn)處相互接觸形成自支撐結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，所述三維變形管束10穿出下管板8一定長(zhǎng)度，用以阻擋部分煙灰進(jìn)入管道內(nèi)部。

如圖3所示，所述三維變形管束10在空氣入口3側(cè)和空氣出口5側(cè)為非對(duì)稱設(shè)計(jì)，即空氣入口3側(cè)減少了一些三維變形管束10，減小所述空氣入口處的換熱面積，避免煙氣在所述空氣入口處因換熱效率高而形成管道酸露點(diǎn)腐蝕。

如圖4所示，所述前側(cè)板6、所述后側(cè)板12均為梯形鋼板，其上分別設(shè)置所述空氣出口5和所述空氣入口3，可有效的實(shí)現(xiàn)近、遠(yuǎn)端空氣流程相等或相近，充分利用有效的換熱面積。

如圖7所示，所述三維變形管束10采用三維變形管作為換熱管，遵循正方形或三角形排列的原則，以非對(duì)稱設(shè)計(jì)的方式形成三維變形管束；三維變形管管程截面由圓變扁，且呈周期性螺旋結(jié)構(gòu)，比圓形光管的防磨損性能和防積灰性能更優(yōu)異；三維變形管的螺旋形結(jié)構(gòu)，使得流體在垂直于主流方向產(chǎn)生二次流，破壞了熱邊界層，強(qiáng)化了冷熱流體的熱交換，提升換熱效率20％～40％；三維變形管采用特殊的布管形式，管束之間形成自支撐，結(jié)構(gòu)緊湊，體積相對(duì)減小。所述三維變形管束在一定的螺距內(nèi)，變徑長(zhǎng)軸凸點(diǎn)相互接觸，形成自支撐，管束采用鋼帶捆扎，提高了設(shè)備整體剛度，減少了管束的震動(dòng)。

本發(fā)明三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器在工作過(guò)程中，煙氣經(jīng)省煤器降溫后，從煙氣進(jìn)口7進(jìn)入煙氣余熱回收器三維變形管束10內(nèi)，經(jīng)殼程冷空氣降溫冷卻后，從煙氣出口13排至下一個(gè)煙氣處理設(shè)備。低溫冷空氣從空氣入口3進(jìn)入煙氣余熱回收器殼程空間，因三維變形管扭曲螺旋狀結(jié)構(gòu)，管內(nèi)外流體將形成螺旋繞流，即產(chǎn)生二次旋流，破壞熱邊界層，強(qiáng)化傳熱，被加熱后的空氣從空氣出口5送至鍋爐。從圖可以看出三維變形管束10在空氣入口3側(cè)換熱管數(shù)量減少，形成非對(duì)稱變空間豎直通道，該預(yù)留管束空間因空氣流動(dòng)阻抗小，從而實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，空氣流速高，橫向沖刷管束距離較遠(yuǎn)，可有效利用全部的換熱面積；在變負(fù)荷工況條件下，空氣流速低，橫向沖刷管束距離近，較大部分冷空氣沿阻抗較小的預(yù)留管束空間流向空氣出口，有效換熱面積隨負(fù)荷、空氣量的變化而改變，從而在不降低排煙溫度的同時(shí)，減輕了因鍋爐負(fù)荷二次變化時(shí)煙氣余熱回收量降低而導(dǎo)致的露點(diǎn)腐蝕。

上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三維變空間變結(jié)構(gòu)煙氣余熱回收器，包括一殼體、以及布置在該殼體中用于作為煙氣流道的三維變形管束，所述三維變形管束之間至少具有供空氣流通的空間，所述殼體設(shè)有一空氣入口及一空氣出口，后側(cè)板與上管板所形成的梯形流通斷面為所述空氣入口，布置在所述煙氣流道下游端的一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞增，前側(cè)板與下管板所形成的梯形流通斷面為所述空氣出口，布置在所述煙氣流道上游端的另一側(cè)，且流通截面沿空氣流通方向依次遞減。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在低負(fù)荷時(shí)，變空間設(shè)計(jì)導(dǎo)致流場(chǎng)內(nèi)的換熱有效面積下降，不降低排煙溫度的同時(shí)，減輕了露點(diǎn)腐蝕。

技術(shù)研發(fā)人員：朱冬生;孫晉飛;劉世杰;李修真
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.10
技術(shù)公布日：2017.07.21