一种空气预热器的制作方法

1.本发明涉及空气预热器技术领域，尤其是涉及一种空气预热器。


背景技术：

2.对于低温段空气预热器，换热管通常采用玻璃、碳化硅等非金属耐腐蚀材质，这种非金属耐腐蚀材质可以避免低温酸露点腐蚀，因此可以将烟气温度降低至烟气酸露点以下排放，从而使加热炉效率提高到较高水平。
3.较低的排烟温度会带来烟气中的灰尘及酸雾凝结固化在空气预热器换热元件表面，长期积累的积灰如不能被及时清除干净，将会导致换热效率下降、排烟温度升高。
4.如图1所示，为了实现对积灰的清除，申请号为201110392130.0（名称为：用于板式空气预热器的水冲洗系统）的发明专利公开了一种用于板式空气预热器烟气侧的水冲洗系统，试图通过喷淋解决管内的积灰问题。实践证明，该技术方案确实对积灰具有一定的清除效果，但是缺陷也是客观存在的。
5.缺陷一：受预热器结构的限制，喷淋水的喷射角度只能是倾斜的，这就造成换热器内仅部分区域的积灰能够被喷淋水冲洗掉，而其它区域的积灰始终得不到喷淋水的冲洗。
6.缺陷二：喷淋管只有在清灰时才喷水，在长期的工作状态下，烟气会堵塞喷淋孔，造成部分换热面得不到喷淋水的冲洗。
7.因此，该技术方案也并不理想，需要进行进一步地改进。


技术实现要素：

8.为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种空气预热器，采用如下技术方案：技术方案1：一种空气预热器，包括壳体，壳体内设置有进水管和上下密封板，在上下密封板之间竖直固定有若干换热管，烟气从换热管内流过，空气从换热管外流过；在上密封板的上方设置有冲洗液分布板，冲洗液分布板具有水槽和水平的溢流面，还具有与各换热管内壁截面形状相对应的溢流口；清灰时，冲洗液经进水管流入水槽，水槽溢出的冲洗液经溢流面进入溢流口，然后落入换热管内，对换热管内壁的上的积灰进行冲洗。
9.技术方案1的有益效果为：由于冲洗液分布板具有水槽、溢流面和溢流口，这些技术特征能够使水槽溢出的冲洗液在溢流口处形成与各换热管内壁截面形状相对应的环状水帘，该环状水帘进入换热管后能够完全贴合在换热管的环形内壁上，并形成自上向下的环状水流，进而对换热管内壁上的积灰进行全面的清除。
10.技术方案2：在技术方案1的基础上，所述溢流口具有竖直的导流面。
11.技术方案2的有益效果为：在竖直导流面的引导下，冲洗液在脱离溢流口后能够形成与换热管内壁截面形状相对应的环状水帘。
12.技术方案3：在技术方案1的基础上，所述溢流口具有上开口大、下开口小的导流面。
13.技术方案3的有益效果为：上开口大、下开口小的导流面，能够降低冲洗液在上开
口处的惯性，避免冲洗液脱离导流面的引导，以抛物线的状态下落。
14.技术方案4：在技术方案1的基础上，所述进水管位于冲洗液分布板的上方，在进水管上设有若干出水孔，清灰时，冲洗液通过出水孔流入水槽。
15.技术方案4的有益效果为：能够使冲洗液可靠地落入水槽内，一方面有利于降低水压，另一方面，只要有一个出水孔不被烟气堵塞，水槽内就会储满冲洗液。
16.技术方案5：在技术方案4的基础上，所述冲洗液分布板由多块分布板单元拼接而成，分布板单元设有多个相互连通的水槽，清灰时，冲洗液至少通过一个出水孔流入各分布板单元的水槽内。
17.技术方案5的有益效果为：空气预热器的体积较大，相应的，冲洗液分布板也必须做得很大。采用拼接的方式能够降低冲洗液分布板的制造成本，同时也便于冲洗液分布板在壳体内的安装。
18.技术方案6：在技术方案1的基础上，在上密封板与冲洗液分布板之间设置有可调节高度的支撑体。
19.技术方案6的有益效果为：冲洗液分布板的面积较大，在自重的作用下，冲洗液分布板难免会产生变形。设置有可调节高度的支撑体，能够对冲洗液分布板进行均匀有效的整体支撑，保证溢流面始终处于水平状态。
20.技术方案7：在技术方案1的基础上，所述冲洗液分布板由耐腐蚀板材切削加工而成。
21.技术方案7的有益效果为：耐腐蚀材质能够防止烟气腐蚀，冲洗液分布板具有众多的溢流口和复杂的水槽，采用板材切削加工的方式具有较高的加工成本，适用于冲洗液分布板的小批量定制生产。
22.技术方案8：在技术方案1的基础上，在耐腐蚀板材的下板面上，沿各溢流口的周向设有环槽。
23.技术方案8的有益效果为：环槽的存在，能够避免冲洗液在溢流口的下端沿下板面向其他部位滴落。
24.技术方案9：在技术方案1的基础上，各分布板单元上的水槽呈栅格状或网格状。
25.技术方案9的有益效果为：呈栅格状或网格状的水槽围绕在各溢流口的外围，溢出水槽的冲洗液能够以包围溢流口的状态进入溢流口内。
26.技术方案10：在技术方案1的基础上，所述冲洗液分布板由耐腐蚀带材冲压成型。
27.技术方案10的有益效果为：耐腐蚀材质能够防止烟气腐蚀，冲洗液分布板具有众多的溢流口和复杂的水槽，采用带材冲压加工的方式具有较低的批量生产成本，适用于冲洗液分布板的大批量生产。
28.技术方案11：在技术方案1的基础上，在冲洗液分布板的周边设有挡水边，挡水边的高度高于溢流面。
29.技术方案11的有益效果为：设置挡水边，能够防止冲洗液从冲洗液分布板与壳体之间的缝隙中溢出。
30.技术方案12：技术方案1-11中，在其任一技术方案的基础上，所述换热管为扁平状的非金属换热板管。
31.技术方案12的有益效果为：扁平状的换热板管具有较大的分布密度和热交换面
积，有利于提高空气预热器的热交换效率。
32.技术方案13：在技术方案12的基础上，所述非金属换热板管为玻璃换热板管，该玻璃换热板管截面的宽高比大于20：1。
33.技术方案13的有益效果为：玻璃具有耐腐蚀性，换热板管截面的宽高比越大，有效的换热面积越大。
附图说明
34.图1示出的是本发明中空气预热器的外形图。
35.图2示出的是图1的横向剖面示意图。
36.图3示出的是图1的纵向剖面示意图。
37.图4示出的是图3中p处的局部放大图。
38.图5示出的是冲洗液分布板的一个实施例的结构示意图。
39.图6示出的是冲洗液分布板的另一个实施例的结构示意图。
40.图7示出的是导流面的多种实施例的结构示意图。
41.图8示出的是冲洗液分布板的外形图。
42.图9示出的是分布板单元的一种实施例的结构示意图。
43.图10示出的是支撑体的结构示意图。
44.图11示出的是环槽的结构示意图。
45.图12示出的是分布板单元的另一种实施例的结构示意图。
46.图13示出的是冲洗液分布板的一种特殊实施例的结构示意图。
47.图中：1、壳体；2、上密封板；3、下密封板；4、换热管；5、压板；6、密封材料；7、螺钉；8、冲洗液分布板；81、水槽；82、溢流面；83、溢流口；84、导流面；85、分布板单元；86、挡水边；87、环槽；9、进水管；91、出水孔；10、螺柱。
具体实施方式
48.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。还需要说明的是，在本发明的描述中，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，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.如图1所示，一种空气预热器，包括壳体1，壳体1的上下端为烟气进口和出口，壳体1的左右端为空气的进口和出口。
50.图2示出的是图1的横向剖面示意图。图3示出的是图1的纵向剖面示意图。由图2和图3可知，在壳体1内设置有上密封板2和下密封板3，在上下密封板3之间竖直固定有多根换
热管4，多根换热管4呈矩阵紧密排列。工作时，烟气从换热管4内流过，空气从换热管4外流过。
51.在本实施例中，换热管4为玻璃换热板管，玻璃换热板管为扁平状的矩形管，其截面的宽高比为40：1，截面宽高比越大，玻璃换热板管的有效换热面积就越大。由于玻璃换热板管具有耐腐蚀性，因此能够防止低温烟气的酸露点腐蚀。
52.图4示出的是图3中p处的局部放大图。为了形成密封，在上密封板2和下密封板3上均设有围绕换热管4的阶梯槽，在阶梯槽内填充有密封材料6。在阶梯槽的槽口处设置有压板5，压板5通过螺钉7与上密封板2或下密封板3连接。压板5用于挤压密封材料6，使密封材料6在密封板与玻璃换热板管4之间形成密封。
53.为了解决背景技术中的技术缺陷，参考图1-4，在上密封板2的上方设置有冲洗液分布板8。参照图5，图5示出的是冲洗液分布板8的一个实施例的结构示意图，图中，冲洗液分布板8具有水槽81和水平的溢流面82，还具有与各换热管4内壁截面形状相对应的溢流口83。在壳体1内还设置有进水管9，进水管9位于冲洗液分布板8的上方，在进水管9上设有若干出水孔91。清灰时，冲洗液通过出水孔91流入水槽81，水槽81溢出的冲洗液经溢流面82进入溢流口83，然后落入换热管4内，对换热管4内壁上的积灰进行冲洗。
54.继续参照图5，在该实施例中，溢流口83具有竖直的导流面84，在竖直导流面84的引导下，冲洗液在脱离溢流口83后能够形成与换热管4内壁截面形状相对应的环状水帘。这种情况适用于从水槽81溢出的冲洗液，其流速不高的情况下。此时，溢流口83的形状等于或略大于换热管4内壁截面的形状，冲洗液基本顺着导流面84以垂直的状态落入换热管4内。
55.参照图6，图6示出的是冲洗液分布板8的另一个实施例的结构示意图。图中，溢流口83具有上开口大、下开口小的锥形导流面84。锥形导流面84能够降低冲洗液在上开口处的惯性，避免冲洗液脱离导流面84的引导，以抛物线的状态下落。这种情况适用于从水槽81溢出的冲洗液，其流速较高的情况下。此时，冲洗液分布板8距上密封板2的距离应尽量小（但要留出换热管4的膨胀空间），溢流口83的形状要略大于换热管4内壁截面的形状，这样冲洗液才能顺着锥形导流面84形成环状水帘，并以近乎垂直的状态落入换热管4内。
56.图7示出的是导流面84的多种实施例的结构示意图。应该理解的是，上开口大、下开口小的导流面84不局限于图6中的锥面，也可以是先锥面后直面的导流面84，还可以是先弧面后直面的导流面84。图7中，锥面和弧面的作用是改变冲洗液的流向，使水平流动的冲洗液倾斜向下流动；竖直导流面84的作用是引导冲洗液形成环状水帘，并以近乎垂直的状态落入换热管4内。
57.设置冲洗液分布板8的意义在于，为所有的换热管4提供一个具有相同溢流面82的冲洗平台。如果将上密封板2作为水槽81，换热管4上管口的端面作为溢流面82，那么保证所有换热管4上管口的端面都在同一个平面内是难以做到和不现实的，只要有一根换热管4在工作中向下移动，上管口低于其他换热管4的上管口，那么溢流的冲洗液会最大程度地流入该换热管4内，而上管口高的换热管4甚至不会有冲洗液进入。因此，在上密封板2的上方设置冲洗液分布板8就能够排除各换热管4上管口高度不同对冲洗液分配不均所造成的影响，冲洗液才能够均衡地进入各换热管4内。
58.综上所述，由于冲洗液分布板8具有水槽81、溢流面82和溢流口83，因此能够使水槽81溢出的冲洗液在溢流口83处形成与各换热管4内壁截面形状相对应的环状水帘，该环
状水帘进入换热管4后能够完全贴合在换热管4的环形内壁上，并形成自上向下的环状水流，进而对换热管4内壁上的积灰进行全面的清除，不留死区。一般的，换热管4的长度在2米以上，环状水流沿换热管4内壁在向下冲刷时，流速越来越快，随着流速的加快对积灰的冲刷效果也更加明显。
59.值得注意的是，冲洗液可以是水，也可以是酸液、碱液或溶剂。水的成本低，对颗粒性积灰具有很好的冲刷作用。酸液、碱液或溶剂对含有胶质或其他性质的积灰具有溶解作用。实践证明，对于不含胶质的烟气积灰，使用热水作为冲洗液，大约经过半小时的冲刷就能完全清除掉换热管4内壁上的积灰。
60.图8示出的是冲洗液分布板8的外形图。由于空气预热器具有较大的烟气流通面积，因此冲洗液分布板8也必须具有相应的面积。冲洗液分布板8可以由整块钢板一体加工而成，为了降低冲洗液分布板8的制造难度，冲洗液分布板8也可以由两块或两块以上分布板单元85拼接而成。采用拼接的方式能够降低冲洗液分布板8的制造成本，同时也便于冲洗液分布板8在壳体1内的安装、更换。
61.图9示出的是分布板单元85的一种实施结构示意图。各分布板单元85均设有多个相互连通的水槽81，水槽81呈栅格状或网格状围绕在各溢流口83的外围。清灰时，溢出水槽81的冲洗液能够以包围溢流口83的状态进入溢流口83内。在分布板单元85的周边设有挡水边86，挡水边86的高度高于溢流面82。挡水边86起到挡水的作用，能够防止冲洗液从分布板单元85与壳体1之间的缝隙中流出。
62.为了防止烟气腐蚀，各分布板单元85采用不锈钢材质。由于分布板单元85面积较大，且具有较大的自重，在自重的作用下，分布板单元85难免会产生变形，此时溢流面82将难以保持水平状态。为此，如图10所示，压板5呈条状，压板5通过螺钉7与上密封板2连接，用于挤压密封材料6形成密封。在密封板2与冲洗液分布板8之间设置有可调节高度的支撑体。在本实施例中，支撑体为螺柱10，螺柱10螺接在分布板单元85上，螺柱10的下端顶在上密封板2上。螺柱10能够对分布板单元85易变形的部位进行支撑，通过旋转螺柱10也可以调节支撑高度，保证溢流面82始终处于水平状态。
63.由图8和图9可知，分布板单元85具有众多的溢流口83和复杂的水槽81，形状复杂、难以加工。在图8和图9的实施方式中，分布板单元85由不锈钢板切削加工而成。该加工方式具有较高的加工成本，适用于冲洗液分布板8的小批量定制生产。
64.为了防止冲洗液分布板8的下板面对冲洗液的引流，如图11所示，在冲洗液分布板8的下板面上，沿各溢流口83的周向切削出环槽87，环槽87的存在，使溢流口83的下端具有相对较低而且较薄的环带，该环带能够避免冲洗液在溢流口83的下端沿下板面向其他部位滴落。
65.图12示出的是分布板单元85的另一种实施例的结构示意图。分布板单元85由耐腐蚀带材冲压成型。采用带材冲压加工的方式具有较低的批量生产成本，适用于同规格分布板单元85的批量生产。
66.参照图1-4，进水管9位于冲洗液分布板8的上方，且沿换热管4的高度方向设置。这样的设置方式能够降低进水管9对烟气流通的影响。在进水管9上设有多个出水孔91，这种冗余设计能够使冲洗液可靠地落入水槽81内，只要有一个出水孔91不被烟气堵塞，水槽81内就会储满冲洗液。再参考图8，由于水槽81呈栅格状或网格状围绕相互连通，只要有一排
水槽81进水，冲洗液就能够充满整个水槽81。
67.还有一种特殊实施方式，如图13所示。图中，冲洗液分布板8上的溢流口83套在各自对应的换热管4的上端外侧，且溢流面82高于各换热管4上管口的端面。这样设计的优点是冲洗液进入溢流口83后，在换热管4内形成环状水流的可靠率大幅提高；缺点是对各溢流口83加工精度的要求很高，稍有差池，冲洗液分布板8将难以安装到位。
68.未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。