烟气换热器和烟气换热器的焊接方法
【专利摘要】本发明涉及烟气余热利用技术领域，尤其是涉及一种烟气换热器和烟气换热器的焊接方法，所述烟气换热器包括换热芯体，所述换热芯体包括端板和换热管，所述端板和所述换热管的材质均为氟塑料，所述端板上设置有进水孔和出水孔，所述换热管呈U型，所述换热管包括依次连通的第一竖直部、弯折部和第二竖直部；所述第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁焊接，所述第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁焊接，所述进水孔、所述换热管和所述出水孔依次连通。在本发明中，第一竖直部的开口端与端板固定连接，第二竖直部的开口端与端板固定连接，从而避免换热管在烟气的流动冲击下抖动变形，保证烟气换热器的换热效率。
【专利说明】
烟气换热器和烟气换热器的焊接方法
技术领域
[0001]本发明涉及烟气余热利用技术领域，尤其是涉及一种烟气换热器和烟气换热器的焊接方法。
【背景技术】
[0002]在燃煤锅炉的运行中，烟气余热资源损失是最重要的一项余热资源损失，占锅炉余热资源损失的60%?70%。排烟温度是影响烟气余热资源损失的主要因素，烟气换热器作为烟气余热回收系统的核心设备，决定着余热回收系统的性能。烟气余热回收的意义重大，其既可以将烟气的余热加以利用，又可以使进入烟气脱硫塔的温度降低，减少对脱硫喷淋浆液中的水分的蒸发，降低水耗。
[0003]烟气换热器一般由换热管和换热箱体组成，换热管插设于换热箱体中，通过换热管中的流体与换热箱体中的气体进行热交换，回收烟气余热。传统的换热管由不锈钢制成，由于烟气中含有大量腐蚀性气体，在进行换热的过程中，腐蚀性气体容易凝结在换热管上，造成换热管的损坏，影响烟气换热器的正常使用。现在有人研发了氟塑料材质的换热管，该种换热管既具有耐酸腐蚀的特性，又具有防结垢的特性，但是该种换热管为柔性，其在烟气的流动冲击下容易产生抖动而变形，影响烟气换热器的换热效率。
[0004]鉴于此，研究一种新型烟气换热器和烟气换热器的焊接方法，使换热管在烟气的流动冲击下能够保持稳定，成为本技术领域人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种烟气换热器及烟气换热器的焊接方法，以解决现有技术中存在的氟塑料材质的换热管为柔性，在烟气的流动冲击下容易发生抖动而变形，影响烟气换热器的换热效率的技术问题。
[0006]本发明提供的一种烟气换热器，包括换热芯体，所述换热芯体包括端板和换热管，所述端板和所述换热管的材质均为氟塑料，所述端板上设置有进水孔和出水孔，所述换热管呈U型，所述换热管包括第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述第一竖直部、弯折部和第二竖直部依次连通;所述第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁焊接，所述第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁焊接，所述进水孔、所述换热管和所述出水孔依次连通。
[0007]进一步地，所述换热芯体还包括定位板，所述定位板上设置有第一定位孔和第二定位孔，所述第一竖直部穿设于所述第一定位孔中，所述第二竖直部穿设于所述第二定位孔中。
[0008]进一步地，所述烟气换热器还包括壳体，所述换热芯体设置于所述壳体的内部，所述壳体的顶端设置有进水口和出水口，所述进水口与所述进水孔相连通，所述出水口与所述出水孔相连通;所述壳体的一侧设置有进气口，所述壳体的另一侧设置有排气口，所述进气口与所述排气口相连通。
[0009]进一步地，所述端板与所述定位板之间设置有支撑杆。
[0010]进一步地，所述进水孔的数量为多个，所述换热管的数量为多个，所述出水孔的数量为多个。
[0011]进一步地，所述烟气换热器还包括进水塞和出水塞，所述进水塞用于塞住所述进水口，所述出水塞用于塞住所述出水口。
[0012]本发明还提供了一种烟气换热器的焊接方法，包括如下步骤:
[0013](a)制备氟塑料材质的换热管，所述换热管呈U型，所述换热管包括第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述第一竖直部、所述弯折部和所述第二竖直部依次连通；
[0014](b)制备氟塑料材质的端板，并在所述端板上开设有进水孔和出水孔，所述进水孔的直径大于所述换热管的外径，所述出水孔的直径大于所述换热管的外径；
[0015](C)将所述第一竖直部的开口端插设于所述进水孔中；将所述第二竖直部的开口端的端部插设于所述出水孔中；
[0016](d)对第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁进行焊接，使所述第一竖直部与所述端板固定连接;将所述第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁进行焊接，使所述第二竖直部与所述端板固定连接。
[0017]进一步地，所述步骤(C)中，所述第一竖直部中设置有第一膨胀芯;所述第二竖直部中设置有第二膨胀芯。
[0018]进一步地，所述步骤(d)的焊接温度为330?370°C ；
[0019]进一步地，所述端板和所述换热管的材质均为聚四氟乙烯。
[0020]本发明提供的烟气换热器，端板和换热管的材质均为氟塑料，使换热芯体具有耐腐蚀和防结垢的特性，能够避免烟气中腐蚀性气体凝结在换热芯体上，造成换热芯体的损坏;换热管呈U型，换热管包括依次连通的第一竖直部、弯折部和第二竖直部，通过使第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁焊接，第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁焊接，以使第一竖直部的开口端与端板固定连接，第二竖直部的开口端与端板固定连接，使进水孔、换热管和出水孔依次连通，从而避免换热管在烟气的流动冲击下抖动变形，保证烟气换热器的换热效率。
[0021]本发明提供的烟气换热器的焊接方法，通过使用氟塑料制备端板和换热管，使端板和换热管均具有耐腐蚀和防结垢的特性;通过在端板上开设有进水孔和出水孔，并使第一竖直部的开口端的外管壁与进水孔的孔壁焊接，第二竖直部的的外管壁与出水孔的孔壁焊接，以使第一竖直部的开口端与端板固定连接，第二竖直部的开口端也与端板固定连接，从而避免换热管在烟气的流动冲击下抖动变形，保证烟气换热器的换热效率。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明实施例提供的换热管的结构示意图；
[0024]图2为本发明实施例提供的烟气换热器的结构示意图
[0025]图3为图2所示的烟气换热器的内部的换热芯体的结构示意图；
[0026]图4为图3所示定位板的结构示意图。
[0027]附图标记:
[0028]101-端板； 102-进水孔；103-出水孔；
[0029]201-换热管；202-第一竖直部；203-弯折部；
[0030]204-第二竖直部；205-第一开口端；206-第二开口端；
[0031]301-定位板；302-第一定位孔；303-第二定位孔；
[0032]401-壳体； 402-进水口；403-出水口；
[0033]404-进气口； 405-排气口；501-支撑杆。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]图1为本发明实施例提供的换热管的结构示意图；图2为本发明实施例提供的烟气换热器的结构示意图；图3为图2所示的烟气换热器的内部的换热芯体的结构示意图；图4为图2所示定位板的结构示意图；如图1-4所示，本实施例提供的烟气换热器，包括换热芯体，换热芯体包括端板101和换热管201，端板101和换热管201的材质均为氟塑料，端板101上设置有进水孔102和出水孔103，换热管201呈U型，换热管201包括第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204，第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204依次连通;第一竖直部202的开口端的外管壁与进水孔102的孔壁焊接，第二竖直部204的开口端的外管壁与出水孔103的孔壁焊接，进水孔102、换热管201和出水孔103依次连通。
[0038]烟气换热器一般由换热管和换热箱体组成，换热管插设于换热箱体中，通过换热管中的流体与换热箱体中的气体进行热交换，回收烟气余热。传统的换热管由不锈钢制成，由于烟气中含有大量腐蚀性气体，在进行换热的过程中，腐蚀性气体容易凝结在换热管上，造成换热管的损坏，影响烟气换热器的正常使用。现在有人研发了氟塑料材质的换热管，该种换热管既具有耐酸腐蚀的特性，又具有防结垢的特性，但是该种换热管为柔性，其在烟气的流动冲击下容易抖动而产生变形，影响烟气换热器的换热效率。
[0039 ]本发明提供的烟气换热器，包括换热芯体，换热芯体包括端板1I和换热管201，两者的材质均为氟塑料，以使换热芯体具有耐腐蚀和防结垢的特性，能够避免烟气中腐蚀性气体凝结在换热芯体上，造成换热芯体的损坏;如图1所示，换热管201包括第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204，第一竖直部202的一端为第一开口端205，第一竖直部202的另一端为第一连接端，第二竖直部204的一端为第二连接端，第二竖直部的另一端为第二开口端206，第一连接端与弯折部203的一端相连通，弯折部203的另一端与第二连接端相连通，以使第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204依次连通。
[0040]需要说明的是，在本发明中，第一开口端205即为第一竖直部202的开口端，第二开口端206即为第二竖直部204的开口端。为了便于理解，下文采用第一竖直部202的开口端代替第一开口端205进行阐述，采用第二竖直部204的开口端代替第二开口端206进行阐述。
[0041]通过端板101上设置有进水孔102和出水孔103，使第一竖直部202的开口端的外管壁与进水孔102的孔壁焊接，第二竖直部204的开口端的外管壁与出水孔103的孔壁焊接，以使进水孔102、换热管201和出水孔103依次连通，以使第一竖直部202的开口端与端板101固定连接，第二竖直部204的开口端与端板101固定连接，从而使换热管201的两端均得到固定支撑，从而避免换热管201在烟气的流动冲击下抖动，保证烟气换热器的换热效率。
[0042]如图3和图4所示，本发明实施例提供的换热芯体还包括定位板301，定位板301上设置有第一定位孔302和第二定位孔303，第一竖直部202穿设于第一定位孔302中，第二竖直部204穿设于第二定位孔303中。
[0043]为了进一步提高换热管201的抗烟气冲击的稳定性，本发明提供的换热芯体还包括定位板301，定位板301上设置有第一定位孔302和第二定位孔303，通过使第一竖直部202穿设于第一定位孔302中，第二竖直部204穿设于第二定位孔303中，使得换热管201既能够被端板101固定，也能够被定位板301固定，从而进一步增强换热管201在使用过程中的稳定性，以保证烟气换热器的换热效率。需要说明的是，在本发明实施例中，定位板301的材质也为氟塑料，从而一方面避免烟气中的灰尘在定位板301的表面积聚，降低换热管201的换热效率，另外一方面也能够有效避免烟气中腐蚀性气体的腐蚀，为烟气换热管的换热效率提供保证。
[0044]如图1所示，本发明提供的烟气换热器还包括壳体401，换热芯体设置于壳体401的内部，壳体401的一端设置有进水口 402，进水口 402与进水孔102相连通，壳体401的另一端设置有出水口403，出水口 403与出水孔103相连通;壳体401的一侧设置有进气口 404，壳体401的另一侧设置有排气口 405，进气口 404与排气口 405相连通。
[0045]本发明实施例提供的壳体401的一端设置有进水口402，另一端设置有出水口 403，进水口402、进水孔102、换热管201、出水孔103和出水口403依次连通。外部的低温流体通过进水口 402进入壳体401的内部，流体通过进水孔102进入换热管201中，然后在换热管201中与壳体401中的烟气进行热交换，吸收烟气的热量，流体温度升高后，通过出水孔103从换热管201中排出，最后通过出水口403进入余热利用设备，使烟气中的余热得到充分的回收利用，以减少能源浪费，促进经济与环境的协调发展。
[0046]本发明实施例提供的壳体401的一端设置有进气口404，壳体401的另一侧设置有排气口 405，进气口 404与排气口 405相连通。
[0047]本发明提供的烟气换热器在使用时，设置于烟气通道中，燃煤锅炉排除的烟气通过进气口 402进入壳体401的内部，然后在壳体401的内部与换热管201中的流体进行充分的热交换，当烟气的温度降低后，其通过排气口 403排出壳体401外。需要说明的是，在本发明实施例提供的烟气换热器中，壳体401的材质为氟塑料，从而一方面能够避免烟气中腐蚀性气体损坏壳体401，另一方面也能够避免烟气中的固体颗粒在壳体401的内表面聚集，影响换热效率。
[0048]如图2和图3所示，在本发明实施例中，端板101与定位板301之间设置有支撑杆501。
[0049]为了避免定位板301在烟气的冲击作用下发生位置偏离，本发明实施例在端板101与定位板301之间设置有支撑杆501，通过支撑杆501使得端板101与定位板301之间的位置保持固定，从而能够有效避免定位板301在烟气的冲击作用下发生位置偏离，影响其对换热管201的固定效果，保证换热管201的换热效率。
[0050]在本发明实施例中，定位板301的数量为多个。
[0051 ]为了使换热管201在换热的过程中加稳定，本发明提供的烟气换热器中，定位板301的数量为多个，并且相邻定位板301之间设置有支撑杆501，从而使得换热管201不仅在两端能够得到固定支撑，而且在第一竖直部202和第二竖直部204也能够得到多个定位板301的固定支撑，使得换热管201在使用过程中更加稳定，能够有效避免烟气的冲击而产生抖动，以使本发明提供的烟气换热器的换热效率更加稳定。
[0052]如图3所示，进水孔102的数量为多个，换热管201的数量为多个，出水孔103的数量为多个。
[0053]在本发明实施例中，为了进一步增大烟气和换热管201的换热面积，提高烟气与换热管201中流体的换热效率，在本发明中，进水孔102的数量为多个，换热管201的数量为多个，出水孔103的数量为多个。每个换热管201对应一个进水孔102和一个出水孔103，进水孔102、换热管201和出水孔103依次连通。通过设置多个换热管201，一方面使得烟气与换热流体的接触面积增大，另外一方面也能够使烟气在多个换热管201之间迂回流动，从而进一步提高换热效率。
[0054]本发明实施例提供的烟气换热器还包括进水塞和出水塞，进水塞用于塞住进水口402，出水塞用于塞住出水口403。
[0055]通过设置进水塞和出水塞，使得本发明提供的烟气换热器在备用时，能够通过进水塞塞住进水口 402，通过出水塞塞住出水口 403，从而避免灰尘或杂质进入壳体401的内部，污染换热芯体。
[0056]本发明还提供了一种烟气换热器的焊接方法，包括如下步骤:
[0057](a)制备氟塑料材质的换热管201，换热管201呈U型，换热管201包括第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204，第一竖直部202、弯折部203和第二竖直部204依次连通；
[0058](b)制备氟塑料材质的端板101，并在端板1I上开设有进水孔102和出水孔103，进水孔102的直径大于换热管201的外径，出水孔103的直径大于换热管201的外径；
[0059](c)将第一竖直部202的开口端插设于进水孔102中；将第二竖直部204的开口端的端部插设于出水孔103中；
[0060](d)对第一竖直部202的开口端的外管壁与进水孔102的孔壁进行焊接，使第一竖直部202与端板101固定连接;将第二竖直部204的开口端的外管壁与出水孔103的孔壁进行焊接，使第二竖直部204与端板101固定连接。
[0061]在本发明实施例中，通过氟塑料分别制备换热管201和端板101，使得两者均具有耐腐蚀和防结垢的特性，而且两者的熔点相近，使其能够通过焊接的方法，使换热管301的两端分别与端板101固定连接;通过在端板101上设有进水孔102和出水孔103，使得第一竖直部202的开口端能够插设于进水孔102中，第二竖直部204的开口端插设于出水孔103中；通过将第一竖直部202的开口端的外管壁与进水孔102的孔壁进行焊接，将第二竖直部204的开口端与出水孔103的孔壁进行焊接，使换热管201的两端分别与端板101固定连接;从而使换热管201的两端均得到固定支撑，从而避免换热管201在烟气的流动冲击下抖动，保证烟气换热器的换热效率。
[0062]在本发明中，步骤(d)是通过焊机焊接的。将焊机的焊接头置于第一竖直部202的开口端的外管壁与端板101上的进水孔102的孔壁之间，焊接头产生的高温辐射到第一竖直部202的开口端的外管壁和进水孔102的孔壁上，当第一竖直部202的开口端的外管壁和进水孔102的孔壁的温度均达到熔点温度后，两者熔融在一起，达到焊接的目的。
[0063]在本发明中，换热管201通过挤出成型。挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。通过采用挤出成型，使得换热管201的制造简便，生产效率高，能够连续化生产。
[0064]在本发明中，端板101通过模压成型。
[0065]模压成型又称压制成型或压缩成型，是先将粉状，粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业。通过模压成型制备端板101，使端板101的尺寸精准，机械性能稳定，生产效率高。
[0066]在本发明中，在步骤(c)中，第一竖直部201中设置有第一膨胀芯；第二竖直部202中设置有第二膨胀芯。
[0067]由于氟塑料为高分子材料，在加热熔融的过程中容易发生形变，因此在进行步骤(C)时，在第一竖直部201中设置有第一膨胀芯，第二竖直部202中设置有第二膨胀芯，从而避免在焊接过程中，换热管201发生形变，导致换热管201的内径变小，影响换热效率。在进行该步骤时，为了避免端板101在焊接过程中发生形变，在端板101的上下表面均设置有压板，以避免端板1I在熔融过程中发生形变。
[0068]在本发明中，步骤(d)的焊接温度为330?370°C。
[0069]在本发明中，端板101和换热管201的材质均为氟塑料，根据氟塑料的特性，当温度高于400°C时，氟塑料开始分解，当温度低于270°C时，氟塑料无法熔融，因此，在本发明中，步骤(d)的焊接温度为330?370°C，既能保证第一竖直部202的开口端的外管壁与进水孔102的孔壁充分塑化熔融，同时第二竖直部204的开口端的外管壁与出水孔103充分塑化熔融，又能够避免氟塑料分解，而且能够提高焊接效率。
[0070]在本发明中，端板101和换热管201的材质均为聚四氟乙烯。
[0071]聚四氟乙烯一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时具有耐高温、其摩擦系数极低的特点，其可作润滑作用之余，亦成为易清洁水管内层的理想涂料。
[0072]需要说明的是，通过采用聚四氟乙烯制备端板101和换热管201，使得本发明提供的烟气换热器在进行内部清洗时，通过水喷淋的方式，即可将端板101和换热管201清洗干净，省时省力。
[0073]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种烟气换热器，其特征在于:包括换热芯体，所述换热芯体包括端板和换热管，所述端板和所述换热管的材质均为氟塑料，所述端板上设置有进水孔和出水孔，所述换热管呈U型，所述换热管包括第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述第一竖直部、弯折部和第二竖直部依次连通;所述第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁焊接，所述第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁焊接，所述进水孔、所述换热管和所述出水孔依次连通。2.根据权利要求1所述的烟气换热器，其特征在于:所述换热芯体还包括定位板，所述定位板上设置有第一定位孔和第二定位孔，所述第一竖直部穿设于所述第一定位孔中，所述第二竖直部穿设于所述第二定位孔中。3.根据权利要求2所述的烟气换热器，其特征在于:还包括壳体，所述换热芯体设置于所述壳体的内部，所述壳体的顶端设置有进水口和出水口，所述进水口与所述进水孔相连通，所述出水口与所述出水孔相连通;所述壳体的一侧设置有进气口，所述壳体的另一侧设置有排气口，所述进气口与所述排气口相连通。4.根据权利要求3所述的烟气换热器，其特征在于:所述端板与所述定位板之间设置有支撑杆。5.根据权利要求4所述的烟气换热器，其特征在于:所述进水孔的数量为多个，所述换热管的数量为多个，所述出水孔的数量为多个。6.根据权利要求5所述的烟气换热器，其特征在于:还包括进水塞和出水塞，所述进水塞用于塞住所述进水口，所述出水塞用于塞住所述出水口。7.一种烟气换热器的焊接方法，其特征在于:包括如下步骤: (a)制备氟塑料材质的换热管，所述换热管呈U型，所述换热管包括第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述第一竖直部、所述弯折部和所述第二竖直部依次连通； (b)制备氟塑料材质的端板，并在所述端板上开设有进水孔和出水孔，所述进水孔的直径大于所述换热管的外径，所述出水孔的直径大于所述换热管的外径； (c)将所述第一竖直部的开口端插设于所述进水孔中；将所述第二竖直部的开口端的端部插设于所述出水孔中； (d)对第一竖直部的开口端的外管壁与所述进水孔的孔壁进行焊接，使所述第一竖直部与所述端板固定连接;将所述第二竖直部的开口端的外管壁与所述出水孔的孔壁进行焊接，使所述第二竖直部与所述端板固定连接。8.根据权利要求7所述的烟气换热器的焊接方法，其特征在于:所述步骤(C)中，所述第一竖直部中设置有第一膨胀芯;所述第二竖直部中设置有第二膨胀芯。9.据权利要求8所述的烟气换热器的焊接方法，其特征在于:所述步骤(d)的焊接温度为 330 ?370°C。10.据权利要求9所述的烟气换热器的焊接方法，其特征在于:所述端板和所述换热管的材质均为聚四氟乙烯。
【文档编号】F28F21/06GK106017149SQ201610373277
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】欧阳顺亮, 罗小平, 周建阳, 陈勇, 陈初军, 杨仕承, 方久文, 冯振飞, 邓聪, 谢鸣宇, 张霖, 吴迪, 甘兵, 郭峰, 李海燕, 王兆涛
【申请人】欧阳顺亮