锅炉及用于烟气与空气热交换的装置的制作方法

本实用新型涉及锅炉设计技术领域，尤其涉及一种锅炉及用于烟气与空气热交换的装置。

背景技术：

锅炉是较为常用的加热设备，普遍应用于热饮用水供应、供暖、热力发电等领域，锅炉在工作的过程中会耗费大量的燃料，这导致锅炉的能耗较大，如何确保锅炉在较低能耗的状态下工作，是锅炉研发者的重要思考方向。

为了降低锅炉的能耗及提高燃料燃烧的热利用率，目前的锅炉通常设置有余热利用设备，余热利用设备一个比较重要的体现是对锅炉的低温烟气中的热实施再利用，而实现这一目的的部分是空气预热器。空气预热器是设置在锅炉尾部的一种通过低温烟气直接加热即将进入锅炉炉膛内的冷空气的通用设备，空气预热器通常有直接换热式(例如管式空气预热器、板式空气预热器)、间接换热式(例如旋转式空气预热器)；直接换热式空气预热器以图1所示的管式空气预热器为例，需将烟风道集中布置，同时连接在空气预热器上，管内走烟气，管外走空气，通过管壁实现烟气与空气的换热，如果需要较大面积的换热则需要布置多级空气预热器，进而需要增加转弯烟风道，因烟风直接换热系数小，受热面一般较难采用加强换热结构，结构尺寸巨大，制造材料费较高，管排数量非常多，烟风阻力较高。间接换热式空气预热器以旋转式空气预热器为例，旋转式空气预热器是一组蓄热板在烟道和风道之间旋转，蓄热板在烟道侧吸收烟气热量后旋转到空气通道侧完成间接换热过程，烟风道也需集中布置，旋转式空气预热器旋转系统较为复杂，换热材料夹带烟气会对空气造成污染，最重要的是，旋转式空气预热器存在漏风漏烟严重的问题，导致换热效率较低。很显然，无论是直接换热式空气预热器还是间接式空气预热器都存在烟风道集中布置、结构复杂、尺寸过大、换热效率较低、制造复杂及材料成本较高的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是目前锅炉上的空气预热器存在烟风道集中布置、结构复杂、尺寸过大、换热效率较低、制造复杂及材料成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种用于烟气与空气热交换的装置，应用于锅炉，包括烟气热交换器、空气热交换器、循环泵和连接管道；其中：

所述烟气热交换器用于设置在所述锅炉的烟气通道内，所述空气热交换器用于设置在所述锅炉的空气管道内；

所述烟气热交换器和所述空气热交换器均包括输入管、输出管和换热管，所述输入管和所述输出管分别设置在所述换热管的两端，且均与所述换热管连通；

所述烟气热交换器的所述输出管与所述空气热交换器的所述输入管、以及所述烟气热交换器的所述输入管与所述空气热交换器的所述输出管均通过所述连接管道连通，以形成所述换热循环管路；

所述换热循环管路用于容纳换热介质，所述循环泵设置在所述换热循环管路上以驱动所述换热介质进行换热循环流动；所述换热管均设置有换热翅片。

进一步地，还包括控制器，所述控制器与所述循环泵相连，用于控制所述循环泵的功率。

进一步地，所述烟气热交换器的所述输出管与所述烟气热交换器的输入管在所述烟气通道的烟气流通方向上依次分布。

进一步地，所述换热翅片通过焊接或套接固定在所述换热管上，两换热设备使用不同管径的换热管，所述烟气热交换器的所述换热管与所述空气热交换器的所述换热管的管径不相等。

进一步地，所述换热管包括多根支管，每根所述支管均与相对应的所述输入管和所述输出管连通，所述支管包括依次连接的多个管段以构成曲管。

进一步地，所述换热介质内混有防冻剂。

进一步地，所述烟气热交换器的所述换热管的壁厚大于所述空气热交换器的所述换热管的壁厚。

进一步地，所述烟气热交换器的所述换热管由耐腐蚀材料制成。

一种锅炉，其特征在于，包括如上任一项所述的用于烟气与空气热交换的装置。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的用于烟气与空气热交换的装置在工作的构成中，烟气热交换器设置在烟气通道内与烟气换热，空气热交换器设置在空气通道内与空气换热，烟气热交换器、空气热交换器和连接管道形成换热循环管路上，在循环泵的作用下，换热介质在热循环管道内循环流动，进而通过换热介质将烟气通道内的热传递到空气通道，从而实现烟气对空气的加热，达到降低能耗的目的。烟气热交换器和空气热交换器的换热管上均设置换热翅片能实现高效换热，两换热设备可安装在烟风道任意位置，用热管道连接，简化了锅炉烟风道结构，其结构简单，制造方便，可降低制造成本。可见，本申请提供的装置能解决目前的锅炉上的空气预热器存在烟风道集中布置、结构复杂、尺寸过大、换热效率较低、制造复杂及材料成本较高的问题。

附图说明

图1是管式空气换热器的工作示意图；

图2是本实用新型实施例提供的用于烟气与空气热交换的装置的工作示意图；

图3是本实用新型实施例提供的烟气热交换器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种锅炉及用于烟气与空气热交换的装置，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型，并且相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。

在本实用新型中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2和3，本申请实施例提供一种用于烟气与空气热交换的装置，应用于锅炉。所公开的装置包括烟气热交换器10、空气热交换器20、循环泵30和连接管道40。

烟气热交换器10用于设置在锅炉的烟气通道50内，烟气热交换器10用于与烟气换热。空气热交换器20用于设置在锅炉的空气管道60内，用于与空气换热。

烟气热交换器10和空气热交换器20结构可以相似，甚至相同，烟气热交换器10和空气热交换器20均包括输入管、输出管和换热管。如图3所示，以烟气热交换器10为例，烟气热交换器10包括输入管a、输出管b和换热管c，输入管a和输出管b分别设置在换热管c的两端，且均与换热管c连通。

烟气热交换器10的输出管b与空气热交换器20的输入管、以及烟气热交换器10的输入管a与空气热交换器20的输出管均通过连接管道40连通，以形成所述换热循环管路。

换热循环管路用于容纳换热介质，循环泵30设置在换热循环管路上以驱动换热介质进行换热循环流动；烟气热交换器10的换热管c和空气热交换器的换热管均设置有换热翅片d。

本申请实施例公开的用于烟气与空气热交换的装置在工作的构成中，烟气热交换器10设置在烟气通道50内与烟气换热，空气热交换器20设置在空气通道60内与空气换热，烟气热交换器10、空气热交换器20和连接管道40形成换热循环管路上，在循环泵的作用下，换热介质在热循环管道内循环流动，进而通过换热介质将烟气通道50内的热传递到空气通道69，从而实现烟气对空气的加热，达到降低能耗的目的。烟气热交换器10和空气热交换器20的换热管上均设置换热翅片，能实现高效换热，结构较为简单，而且制造较为简单，不会增加制造成本。可见，本申请实施例提供的装置能解决目前的锅炉上的空气换热器存在结构复杂、换热效率较低、制造复杂及制造成本较高的问题。

本申请实施例提供的用于烟气与空气热交换的装置还可以包括控制器，控制器与循环泵30相连，用于控制循环泵30的功率，通过控制循环泵30的功率来控制换热介质的流动速度，达到调节换热速率的问题。

更为优选的，烟气热交换器10的输出管b与烟气热交换器10的输入管在烟气通道50的烟气流通方向上依次分布，从而实现换热介质与烟气流向的逆流换热，能提高换热效率。

为了便于布管，优选的，换热翅片d通过焊接或套接固定在换热管c，输出管b和输入管a及换热管c可以固定在固定架e上实现安装。具体的，换热管c包括多根支管，每根支管均与相对应的输入管a和输出管b连通，支管包括依次连接的多个管段以构成曲管，进而能提高换热效率。

考虑冬季运行防止介质结冻，热交换介质内可以混有防冻剂。具体的，可以采用-10～-40℃规格的防冻液。循环泵30按照计算流量和热循环管路的总阻力选用。

考虑到烟气侧存在酸腐蚀特性，烟气热交换器10的换热管c的壁厚大于空气热交换器20的换热管的壁厚，进而能延缓烟气热交换器10的换热管c的使用寿命。更为优选的，烟气热交换器10的换热管c及换热翅片d可以由耐腐蚀材料制成。

一种具体的实施方式中，烟气热交换器10的换热管c可以采用φ25mm×3mm不锈钢管，烟气热交换器10的换热翅片d可以采用螺旋焊接的方式固定在换热管上。烟气热交换器10的换热翅片d可以采用S30408不锈钢或更高级耐腐蚀材料。烟气热交换器10的换热管c可以包括单排多根蛇形顺列排布的支管，支管可以进行多次180°转弯。

考虑到空气侧不存在腐蚀性，空气热交换器20换热管可以采用φ16mm×2mm的紫铜管，换热翅片可以采用铝片，铝片可以采用螺旋焊接的方式固定在换热管上。空气热交换器20可以采用多组单排单根蛇形顺列排布的支管，支管可以进行多次180°转弯。

本申请实施例还公开一种锅炉，所公开的锅炉包括上文实施例中任一项所述的用于烟气与空气热交换的装置。

本申请实施例公开的装置采用烟风侧分离式换热器结构，还多出了循环泵及管道，此布置方式有利于简化烟风道结构，提高换热效率，降低烟风侧阻力、减少设备占地面积，降低设备投资和运行能耗。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。