一种高效板式空气预热器的制作方法

本实用新型涉及板式空气预热器，特别涉及一种用于钢铁行业热轧厂加热炉的高效板式空气预热器。

背景技术：

热轧厂加热炉一般采用的列管式空预器，由于积灰等原因，一两年内换热性能严重下降，造成加热炉能耗增加；另外受材质使用温度限制，烟气温度高时，需要开启稀释风机，将高温烟气掺入冷风降温运行，烟气余热没有得到很好回收，浪费很多热量；高温工况下碳钢管普遍使用寿命较短，设备产生泄漏，需要停炉维修，影响生产。

相比列管式空预器，板式换热器有诸多优点，此前因为加工工艺、结构设计和材料等原因还没有在热轧加热炉高温(600℃以上)烟气工况下成功应用的先例。

虽然，目前有中国专利授权公告号cn203731471u公开了一种分流程式板式空气预热器，但是该空气预热器的板片为平板结构，而换热板片是冷热流体发生激烈热交换的场所，板片两侧局部温差可达600℃以上，热应力巨大，换热板片如果采用大平板形式结构，受热后膨胀应力的方向分散无序，易造成板面和焊缝开裂，需要通过合理的结构设计将应力释放。所以平板结构的换热板片使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种高效板式空气预热器，以解决上述问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种高效板式空气预热器，包括壳体，所述壳体内设置有高温空气换热段和低温空气换热段，所述高温空气换热段具有空气入口和进烟口，所述低温空气换热段具有空气出口和出烟口，所述高温空气换热段、低温空气换热段通过空气过渡通道对接，所述高温空气换热段和低温空气换热段为板式换热段，由多块换热板构成，多块换热板之间形成有分别供空气流通的空气流道和供烟气流通的烟气流道，该空气流道和烟气流道互不连通，其特征在于，所述换热板整体呈s形结构。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述高温空气换热段和低温空气换热段为竖直段且采取上进气、上出气结构，所述空气过渡通道的两端分别连接所述高温空气换热段和低温空气换热段底部，所述烟气流道为经过所述高温空气换热段和低温空气换热段的单程水平结构，所述进烟口和出烟口分别设置在壳体的两侧。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述s形结构整体呈两侧面向第一表面弯曲且中部面向第二表面弯曲的三段式弧形结构。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述s形结构的弯曲半径r为0.5m。

在本实用新型的一个优选实施例中，每一换热板的第一、第二表面设置有若干第一凸台和第二凸台，每一行上的第一凸台和第二凸台交错间隔设置，相邻两换热板之间的第一凸台和第二凸台彼此刚性抵顶。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述换热板由耐热不锈钢材料制成。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述壳体上还设置有检修口。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述换热板与所述壳体的内壁之间通过膨胀节连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述壳体由耐热不锈钢321制成。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的换热板整体呈s形结构，可以有效吸收板片受高温膨胀后的应力，且应力传递方向受控，板片使膨胀应力的方向由分散无序变得有组织，同时此种结构使得板片的屈服强度增大。另外，本实用新型的空气预热温度一般至少可以比列管式预热器提高100℃以上，热量回收充分，对加热炉整体系统节能减排效果明显。再者，换热板的第一凸台和第二凸台除了具有扰流强化换热外，可增加薄板片强度、增加有限传热面积作用，同时兼具支撑相邻流道结构的功用；强化换热一方面可减小换热面积降低设备成本造价，另一方面使流体沿程阻力损失减小，压降降低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是图1的b-b剖视图。

图4是图1的c-c剖视图。

图5是本实用新型一种实施例的板式换热段的局部结构示意图。

图6是图5的应力方向结构示意图。

图7是图5中的其中四块换热板的结构爆炸图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。

参见图1至图7所示的一种高效板式空气预热器，包括壳体100，壳体100内设置有高温空气换热段210、低温空气换热段220，高温空气换热段210具有空气入口211和进烟口212，低温空气换热段220具有空气出口221和出烟口222。高温空气换热段210、低温空气换热段220通过空气过渡通道230对接，高温空气换热段210和低温空气换热段220为板式换热段，由多块换热板10构成，多块换热板10之间形成有分别供空气流通的空气流道240和供烟气流通的烟气流道250，该空气流道240和烟气流道250互不连通。本实施例中的高温空气换热段210和低温空气换热段220为竖直段且采取上进气、上出气结构，空气过渡通道230的两端分别连接高温空气换热段210和低温空气换热段220底部，使得空气换热途径整体呈u形。高温空气换热段210的空气入口211和低温空气换热段220的空气出口221分别设置在壳体100顶部，而进烟口212和出烟口222分别设置在壳体100的两侧，烟气流道250为经过高温空气换热段210和低温空气换热段220的单程水平结构。

换热板10整体呈s形结构，可以有效吸收板片受高温膨胀后的应力，且应力传递方向受控(如图6中的应力n方向)，板片使膨胀应力的方向由分散无序变得有组织，同时此种结构使得板片的屈服强度增大。本实施例中的s形结构整体呈两侧面向第一表面10a弯曲且中部面向第二表面10b弯曲的三段式弧形结构。s形结构的弯曲半径r为0.5m，当s形结构的弯曲半径r取值过小时，使得换热板10整体向厚度方向凸出，增加设备空间；当s形结构的弯曲半径r取值过大时，换热板10几乎与平板结构没区别，不利于应力的导向。

本实施例中的每一换热板10的第一表面10a、第二表面10b设置有若干第一凸台11a和第二凸台11b，每一行上的第一凸台11a和第二凸台11b交错间隔设置，相邻两换热板10之间的第一凸台11a和第二凸台11b彼此刚性抵顶。第一凸台11a和第二凸台11b除了具有扰流强化换热外，因为换热板10整体呈s形结构，其受热形变能力有所改变，而第一凸台11a和第二凸台11b不仅可增加薄板片强度、增加有限传热面积作用，同时还兼具支撑相邻流道结构的功用；强化换热一方面可减小换热面积降低设备成本造价，另一方面使流体沿程阻力损失减小，压降降低。换热板10由耐热不锈钢材料制成，换热板面光滑，污垢系数小，不易积灰，而且耐热不锈钢使用温度比碳钢大幅提高，换热器可在高温下运行，空气预热温度一般至少可以比列管式预热器提高100℃以上，热量回收充分，对加热炉整体系统节能减排效果明显。

换热板10与壳体100的内壁之间通过膨胀节连接，换热介质所经流道全部焊接密封，壳体100由耐热不锈钢321制成，使得换热器抗高温变形导致焊缝开裂的能力得到极大增强。

壳体100上还设置有检修口110，检修口110设置在高温空气换热段210、低温空气换热段220之间的空间，换热板束所有焊缝均可检修，长期运行后如有损坏可方便单独更换换热板片，降低设备整体使用维修成本。

工作时，高温烟气由进烟口212进入壳体100内为高温空气换热段210加热，然后高温烟气再经过低温空气换热段220后变为低温烟气由出烟口222排出。而由高温空气换热段210的空气入口211进入的冷空气，经过高温空气换热段210加热后变为热空气由低温空气换热段220的空气出口221排出。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。