烟气换热器的制作方法

本发明涉及一种烟气换热器，属于换热器技术领域。

背景技术：

脱硫净烟气未经加热从烟囱排入大气，即为湿烟气排放。排出的湿烟气与温度较低的环境空气发生接触和混合，在此过程中温度和含湿量不断降低。在烟气与空气混合过程中，烟气中所含水蒸汽过饱和凝结，凝结水滴对光线产生折射、散射，从而使烟羽呈现出白色或者灰色，称其为“湿烟羽”(即俗称的“大白烟”、“白雾”、“白色烟羽”、“有色烟羽”等)。湿烟气排放时，“烟羽”的抬升高度会有所降低，扩散效果相对较差，污染物在烟囱附件的落地浓度会增加，对周边环境有一定影响。目前，“湿烟羽”治理技术的基本原理是通过改变烟气温度或湿度，避免烟气与环境空气相互混合过程中由于烟温降低导致过饱和凝结而发生“湿烟羽”现象，烟气再热法是最常见的一种技术思路，通过气--气换热、气--水--气换热、掺混高温气体等措施，提高烟气温度。如回转式ggh、管式ggh、热管ggh、mggh、蒸汽换热、热二次风等。mggh是其中应用业绩最多的技术。

mggh技术利用水为介质，吸收脱硫塔前的烟气热量，加热烟囱入口的烟气，可有效提高烟温，提升烟气的扩散能力，消除液滴。其中，脱硫后的烟气加热器长期处于低温湿饱和烟气中，面临严重的h2so3、h2so4、hcl、hno3腐蚀，现烟气升温段多采用氟塑料换热器、金属管烟气加热器。氟塑料换热器采用光管形式，表面非常光滑，有适度挠性，可以避免结垢，但是氟塑料换热器耐压能力低，不足以承受较高压力的蒸汽。金属管烟气加热器则面临积灰结垢问题，翅片间结垢不易清除。同时以上氟塑料换热器和金属管烟气加热器阻力降高，对应的原增压风机因压力提高超负荷工作，需更换风机，无形中增加投资费用；占地面积大，在改造烟气升温工艺点必须提供足够大的空间来安装换热器。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种烟气换热器，换热效率高、耐压能力高、占用空间小，烟气流速变化小。

所述的烟气换热器包括若干并联的烟气换热器单元，烟气换热器单元包括外壳、蒸汽进口、蒸汽出口、换热芯体，蒸汽进口、蒸汽出口设置在热蒸汽流道两侧，换热芯体、蒸汽进口、蒸汽出口固定在外壳上；换热芯体，包括层层叠加的若干板对,每个板对包括相向设置的上、下两张板片，每个板对形成冷烟气流道，相邻两板对形成热蒸汽流道，板片上设置有交错排列的凸鼓包和凹鼓包，凸鼓包向冷烟气流道一侧凸出，凹鼓包向另一侧凸出；冷烟气流道内设置有ω支撑条，ω支撑条固定在凸鼓包上，ω支撑条呈ω形中空长条状，设置方向与冷烟气流道内烟气流通方向相同。

鼓包结构既能有效增强流体扰动，大大增强传热效果，换热效率高；又能在阻力降较小的前提下增强板片强度，耐压能力高。ω支撑条的设计起到支撑作用，并形成宽间隙烟气流道；ω支撑条的支撑作用，进一步提高耐压能力；因为蒸汽流道间隙相对宽间隙冷烟气流道间隙极小，对烟气流速影响较小，所以烟道尺寸几乎不变化，不需要增加尺寸，烟气换热器横跨在烟道口，占用空间小，烟气流速变化小。

优选地，凸鼓包为椭圆台，凹鼓包为圆台；进一步降低阻力降，增加板片强度，更好的支撑烟气流道和蒸汽流道。

优选地，凹鼓包的高度为2.5-3mm，ω支撑条的高度根据烟气流速及压降计算得到，优选为10-40mm；进一步突出热蒸汽流道间隙相对宽间隙冷烟气流道间隙极小，对烟气流速影响较小，所以烟道尺寸几乎不变化，不需要增加尺寸，烟气换热器横跨在烟道口，占用空间小，烟气流速变化小。

优选地，凸鼓包间距为75-85mm，凹鼓包间距为35-45mm；进一步在阻力降较小的前提下增强板片强度，耐压能力高。

优选地，蒸汽进口和蒸汽出口为中空半圆柱形圆板壳或中空长方体管箱；可承受热蒸汽较大压力，进一步提高耐压能力。

优选地，烟气换热器单元还包括过滤装置，过滤装置包括若干排管束，固定在冷热烟气流道进气侧；烟气携带的易结垢物质在大部分凝结在过滤装置，板片结垢较轻。

优选地，烟气换热器单元还包括检修通道，设置在换热芯体和过滤装置中间，连通外壳和过滤装置；一方面利于观察结垢情况，另一方面利于清除结垢物质，方便维护。

优选地，外壳包括框架和两个箱板，箱板焊接在框架上，框架与换热芯体焊接；框架包括两个“皿”形框架和四个“一”形框架，四个“一”形框架每两个一组焊接在两个“皿”形框架两端，箱板分别焊接在两个“皿”形框架上；框架起支撑换热芯体的作用，箱板作压板承受蒸汽侧压力，进一步提高耐压能力。

优选地，蒸汽进口和蒸汽出口最高处设置有排气孔，蒸汽进口和蒸汽出口最低处设置有排液孔；以便杂质气体及时排出，蒸汽中凝结液体排出。

优选地，ω支撑条的厚度为1-2mm，在保证支撑的前提下进一步扩大冷烟气流道流通空间，占用空间小，烟气流速变化小。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

换热效率高、耐压能力高、占用空间小，烟气流速变化小，板片结垢较轻，利于观察结垢情况、清除结垢物质，方便维护。

附图说明

图1为本发明所述换热芯体结构示意图；

图2为本发明所述烟气换热器单元结构爆炸图；

图3为本发明所述冷烟气流道正视图；

图4为本发明所述ω支撑条结构图；

图5为本发明所述热蒸汽流道正视图；

图6为本发明所述冷烟气换热器结构示意图。

其中：1、外壳；101、箱板；102、“皿”形框架；103、“一”形框架；2、蒸汽进口；201、排气孔；202、排液孔；3、蒸汽出口；4、换热芯体；401、热蒸汽流道；402、冷烟气流道；403、ω支撑条；404、板片；405、凸鼓包；406、凹鼓包；407、中空空间；408、顶端；409、底端；5、检修通道；6、过滤装置；601、管束；602、管板；603、连接管；7、烟气换热器单元。

具体实施方式

实施例1

如图1所述，换热芯体4包括层层叠加的若干个板对,每个板对包括相向设置的上、下两张板片404，每个板对形成冷烟气流道402，相邻两板对形成热蒸汽流道401，板片404上设置有交错排列的凸鼓包405和凹鼓包406，凸鼓包405向冷烟气流道402一侧凸出，凹鼓包406向另一侧凸出，板对具体可以为5个；冷烟气流道402内设置有ω支撑条403，ω支撑条403固定在凸鼓包405上，设置方向与冷烟气流道402内烟气流通方向相同。凸鼓包405和凹鼓包406按照一定间距成列模压而成，用于增强板片强度。凸鼓包405间距优选为75-85mm，凹鼓包406间距优选为35-45mm，既能增强板片强度又能保证阻力降较小。凸鼓包405可以为椭圆台，凹鼓包406可以为圆台。凸鼓包405以一定角度倾斜布置，角度优选为55-65度，角度作用是减小对烟气流速的影响。板片404采用优质耐腐蚀不锈钢，鼓包结构能有效增强流体扰动，大大增强传热效果，相对聚四氟乙烯换热器以及管式换热器高。

如图2所示，所述的烟气换热器单元，包括外壳1、蒸汽进口2、蒸汽出口3、换热芯体4，蒸汽进口2、蒸汽出口3设置在热蒸汽流道401两侧，换热芯体4、蒸汽进口2、蒸汽出口3固定在外壳1上。外壳1包括框架和箱板101，框架由型钢焊接而成，箱板101焊接在框架上，框架与换热芯体4焊接，框架起支撑换热芯体4的作用，箱板101作压板承受蒸汽侧压力。框架包括两个“皿”形框架102和四个“一”形框架103，四个“一”形框架103每两个一组焊接在两个“皿”形框架102两端。箱板101为2个，焊接在两个“皿”形框架102中间。蒸汽进口2焊接在一组“一”形框架103上，蒸汽出口3焊接在另一组“一”形框架103上。框架与换热芯体4非热蒸汽流道401、非冷烟气流道402的另外两侧焊接。外壳1的厚度根据承压能力计算，承压能力越高厚度越厚。具体的，框架通过计算自身载荷以及附加载荷选取合适规格的型钢，优选为h型钢；箱板101则根据热蒸汽流道401压力计算厚度，压力越大后厚度越厚。外壳1根据烟气成分及温度湿度等条件合理选择涂防腐涂料或不锈钢覆层。

如图3、图4所示，ω支撑条403呈ω形中空长条状，根据凸鼓包405排列以及承压能力以一定间距在一张板片上排列若干，均匀点焊固定在凸鼓包405上，与冷烟气流道402长度相同，起到支撑的作用，形成宽间隙冷烟气流道402，既有较大间距，又可承受较大压力。承压能力越强，ω支撑条403数量越多。ω支撑条403的高度根据烟气流速压降计算取得，厚度优选为1-2mm。通过冷烟气流道402的宽间隙设计，降低烟气流通阻力降，从而减低原增压风机工作量，节约能源，降低成本。ω支撑条403设置方向与冷烟气流道402内烟气流通方向相同，中空空间407作为冷烟气流道402的一部分，可通过冷烟气，结构紧凑，基本不影响冷烟气流道402的流动空间，烟气流速变化较小，烟气流通阻力降低。根据冷烟气流道402间距越大，流速越小，压降越小计算冷烟气流道402间距，通过调整ω支撑条403高度达到调整冷烟气流道402间距的目的。如图3所示，为进一步增加支撑强度，ω支撑条403的顶端408和底端409交错焊接。

如图5所示，凹鼓包406支撑形成热蒸汽流道401，凹鼓包406的高度优选为2.5-3mm，热蒸汽流道401间隙只有5-6mm，冷烟气流道402间隙较大，冷烟气流道402间隙相对烟道截面积变化不大，所以烟气流速变化较小，即阻力降较低。凹鼓包406可以为圆台，热蒸汽流道401阻力降较低。

蒸汽进口2和蒸汽出口3可以焊接成中空的半圆柱形圆板壳或长方体管箱，后与框架焊接到一起，可承受热蒸汽较大压力。根据承压能力参考gb150计算板壳厚度，相同的承压能力，半圆柱形圆板壳比长方体管箱板壳厚度小，长方体管箱则因为形体规则更容易焊接，最终可根据项目现场及承压能力选择最合适的蒸汽进出口形式。

如图1所示，蒸汽进口2和蒸汽出口3可以为中空的半圆柱形圆板壳，板壳厚度小，结构紧凑，节约空间。蒸汽进口2和蒸汽出口3最高处设置有排气孔201，以便杂质气体及时排出。蒸汽进口2和蒸汽出口3最低处设置有排液孔202，以便蒸汽中凝结液体排出。

如图6所示，所述的烟气换热器包括若干烟气换热器单元7，若干烟气换热器单元7并联，烟气换热器单元具体可以为6个。外壳1通过焊接或螺栓连接固定在一起，具体的焊接时通过“皿”形框架102焊接在一起。使用时，烟气换热器如盖子般覆盖横跨在烟道中间，占用的是烟道内部的空间，无需特意增加烟道外空间，且因为该换热器阻力降小，无需特意为了保证烟气流速而使直径变粗。这样既减少了空间占用率又减少了投入成本。具体的，烟气换热器横跨烟道时通过“皿”形框架102的两端卡在烟道口。

实施例2

与实施例1不同的是，烟气换热器单元7还包括过滤装置6。

如图1所示，过滤装置6为宽通道的管式换热芯体，包括若干排管束601，过滤装置6直接焊接在冷烟气流道402进烟侧框架上。具体的，换热管按照三角形排列组成管束601，换热管可以为三或四排，管束601和管板602焊接组成过滤装置6，换热管与换热管间距较大。过滤装置6通过连接管603焊接在冷烟气流道402进烟侧框架上。

通过换热管内通蒸汽可以使烟气中大部分易结垢物质凝结在换热管上，以防板片404结垢，且换热管之间间距大可以更好的清除结垢物质以及不影响烟气流速。具体的，换热管中通低温蒸汽，从脱硫塔出来的烟气携带的易结垢物质在经过换热管时，大部分凝结在换热管上，经过此过滤装置6，板片404结垢较轻。

实施例3

与实施例1或实施例2不同的是，烟气换热器单元7还包括过检修通道5。设置在换热芯体4和过滤装置6中间，连接外壳1和过滤装置6。

如图1所示，检修通道5设置在换热芯体4和过滤装置6中间，连通外壳1和过滤装置6，检修通道5焊接在冷烟气流道402进烟侧框架上，过滤装置6直接焊接在检修通道5上。根据现场实际情况以及烟成分分析，在烟气结垢严重时可设置该检修通道5，一方面利于观察外壳1和过滤装置6结垢情况，另一方面利于清除外壳1和过滤装置6结垢物质，方便维护。检修通道5为中空结构，中空空间为人孔，以方便人进入检修通道5检查结垢情况，并方便用高压水枪等清除板片及烟气结垢过滤装置的结构物质，使其不影响换热效率。