一种翅片管冷凝锅炉换热器的制作方法

本实用新型涉及冷凝锅炉换热器，尤其涉及一种翅片管冷凝锅炉换热器。

背景技术：

现有技术中，非冷凝锅炉的供热换热器由于不用考虑吸收烟气中水蒸气冷凝所释放大量显热和潜热，没有冷凝水产生，可以由碳钢或铸铁制成。然而冷凝锅炉具有高效节能环保的特点，是锅炉行业的发展方向并得到广泛的推广。但是冷凝锅炉由于运行中产生大量弱酸性冷凝水，由于常用的钢板或铸铁容易受到酸性冷凝水的腐蚀，如果使用非冷凝锅炉常用的钢板或铸铁等材料制造冷凝锅炉供热换热器将严重缩短冷凝锅炉的寿命，所以冷凝锅炉供热换热器必须使用不锈钢或铸铝加工制成。目前，多采用不锈钢盘管或铸铝制成。

虽然用铸铝模具加工换热器的技术已基本成熟，但一般情况下只能制作效率较小的供热换热器。大型铸铝件存在模具成本高，加工工艺复杂，产品报废率高的问题，使得一般企业很难用铸铝模具直接加工大型供热换热器。

而且采用不锈钢盘管或铸铝直接制成的这两种换热器在通常的情况下，热效率最多可达96％左右。当锅炉的回水温度高于60℃，锅炉将不产生冷凝水。这时换热器只能回收烟气中的显热，热效率也只有87％左右。

现有技术中的锅炉根据客户不同的需求来设计制造大小不同的换热器锅炉本体，换热器大小不同，所需零部件也不同，模具、生产线等都要改变，生产成本高，不利于工业化批量生产。

随着技术的改进，出现了采用翅片管组成一行翅片管束进行换热器换热，在一定程度上解决了批量生产的问题。但是换热效果不够，换热效率低。

技术实现要素：

本实用新型目的是：克服现有技术存在的不足，解决现有技术中存在的换热效率低、生产成本高、工业化批量生产问题，提供一种翅片管冷凝锅炉换热器，提高换热效率、降低生产成本，有利于工业化批量生产。

本实用新型的技术方案为：

一种翅片管冷凝锅炉换热器，其特征在于，其包括：锅炉壳体，其内形成有炉腔，所述炉腔自上而下依次分为上部腔体、中部腔体和下部腔体；设置于所述锅炉壳体的前端的前水母管；设置于所述锅炉壳体的后端的后水母管；设置于所述锅炉壳体的后端上部的与所述后水母管连通的出水口；设置于所述锅炉壳体的后端下部的与所述后水母管连通的进入口；设置于所述上部腔体内的燃烧器；位于所述上部腔体内的依次紧邻设置的多个第一翅片管，所述多个第一翅片管围绕所述燃烧器排布形成圆周第一翅片管束；位于所述中部腔体内的多个第二翅片管，多个第二翅片管排布成多排相互平行的第二翅片管束；其中，所述下部腔体形成排烟管道，所述锅炉壳体的后端形成与所述排烟管道相通的排烟口。

优选的，所述多排相互平行的第二翅片管束中，上排的第二翅片管束的第二翅片管的数目大于下排的第二翅片管束的第二翅片管的数目。

优选的，所述翅片管冷凝锅炉换热器还包括：紧邻第一翅片管束外侧设置的一级导流板；位于每排第二翅片管束上侧的二级上导流板；以及，位于每排第二翅片管束下侧的二级下导流板。

优选的，一级导流板包括一个或多个一级导流组件，每个一级导流组件包括分别对应多个第一翅片管的多个导流部，每个导流部包括匹配第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的板体以及开设于所述板体中部的导流槽，一级导流板上的导流槽对应所述第一翅片管的中心，二级上导流板和二级下导流板均包括一个或多个二级导流组件，每个二级导流组件包括分别对应多个第二翅片管的多个导流部，每个导流部包括匹配第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的板体以及开设于所述板体中部的导流槽，二级上导流板和二级下导流板上的导流槽对应所述第二翅片管的中心，其中，二级导流组件与相邻的第二翅片管束点焊固定，一级导流组件与相邻的第一翅片管束点焊固定。

优选的，一级导流组件是一体式结构，一级导流组件中的导流部上的导流槽是相互间隔的多个，二级导流组件是一体式结构，二级导流组件中的导流部上的导流槽是相互间隔的多个，在所述二级导流组件上间隔地设置有输水孔，所述输水孔能使冷凝水及时排出。

优选的，一级导流板包括多个独立的导流件，所述导流件包括对应一个第一翅片管的匹配对应的第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第一半板以及对应相邻的另一个第一翅片管的匹配对应的第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第二半板，相邻的两个导流件之间设置有对应导流槽，一级导流板上的导流槽对应所述第一翅片管的中心，和/或

二级上导流板和/或二级下导流板包括多个独立的导流件，所述导流件包括对应一个第二翅片管的匹配对应的第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第一半板以及对应相邻的另一个第二翅片管的匹配对应的第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第二半板，相邻的两个导流件之间设置有对应导流槽，二级上导流板和二级下导流板上的导流槽对应所述第二翅片管的中心。

优选的，所述前水母管内包括多个前隔板以将所述前水母管分割成多个前水母区，所述后水母管包括多个后隔板以将所述后水母管分割成多个后水母区，使得水流经过进入口、第二翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至第一翅片管，使得水流经过第一翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至出水口。

优选的，所述锅炉壳体包括前挡板、后挡板和位于前挡板和后挡板之间的侧壳体，所述侧壳体包括横截面为第一弧形的顶部、横截面上宽下窄的侧壁部和横截面为第二弧形的底部，其中第一弧形的曲率半径大于第二弧形的曲率半径。

优选的，圆周第一翅片管束的中心与所述第一弧形的顶部的圆心同轴；所述前水母管位于所述前挡板的外侧，所述后水母管位于所述后挡板的外侧。

优选的，第一翅片管和第二翅片管均包括内部形成管道的直管部和自所述直管部的外缘向外延伸的多个翅片，所述直管部内的管道的前端与前水母管连通，所述直管部内的管道的后端与后水母管连通；第一翅片管和第二翅片管的翅片的相对两侧的边缘被弯折形成弯折边缘部，一个翅片的弯折边缘部末端接触到相邻的翅片的弯折边缘部的根部；相邻设置的两个第一翅片管的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠，相邻设置的两个第二翅片管的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠。

本实用新型的优点：

1、本实用新型所公开的翅片管冷凝锅炉换热器的整体结构能够提高换热效率。在中部腔体内设置有多排相互平行的第二翅片管束，有利于水流多次流动，提高换热效率，利于批量生产。

2、上排的第二翅片管束的第二翅片管的数目大于下排的第二翅片管束的第二翅片管的数目，这种布置使得翅片管冷凝锅炉换热器在壳体体积大小、换热效率、翅片管用料上达到较好的平衡和效果，做到成本和效率兼顾。

3、本实用新型所公开的翅片管冷凝锅炉换热器的所述侧壳体侧壁部的横截面上宽下窄，其中第一弧形的曲率半径大于第二弧形的曲率半径，这样符合烟气流动过程中温度变化所需换热翅片管规律，减少材料、节约成本的同时达到理想的换热效率。

4、所述翅片管冷凝锅炉换热器设置紧邻第一翅片管束外侧设置的一级导流板；还设置位于每排第二翅片管束上侧的二级上导流板；以及，位于每排第二翅片管束下侧的二级下导流板，使一级和二级导流板导流后的壳侧烟气的流动路径围绕翅片管，明显改善壳侧流体分布，减小烟气流“死区”或“短路”，强制烟气与水管更加充分的接触及换热，增加换热效率。

5、所述前水母管内包括多个前隔板以将所述前水母管分割成多个前水母区，所述后水母管包括多个后隔板以将所述后水母管分割成多个后水母区，使得水流经过进入口、第二翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至第一翅片管，使得水流经过第一翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至出水口。有利于提高换热。

6、本实用新型中的导流板、导流槽的结构及位置有利于烟气沿着所述翅片管流动，进一步加强换热，明显改善烟气侧流速分布，增强了换热效果。

7、第一翅片管和第二翅片管的翅片的相对两侧的边缘被弯折形成弯折边缘部，一个翅片的弯折边缘部末端接触到相邻的翅片的弯折边缘部的根部；相邻设置的两个第一翅片管的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠，相邻设置的两个第二翅片管的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠。使得多个所述翅片管并排时，翅片管之间的间距缩短，使烟气和直管之间更充分地冲刷，强化换热效果。

8、导流板点焊于翅片管上，操作简单，而且因为是点焊，有利于烟气从缝隙中流动。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的右视示意图。

图2为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的主视示意图。

图3为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的立体示意图。

图4为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的结构剖面示意图。

图5为为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的工作原理示意图。

图6为本实用新型一个实施例所述翅片管冷凝锅炉换热器的工作原理右视示意图。

图7为本实用新型图6中A向放大示意图。

图8为本实用新型图6中B向放大示意图。

图9为翅片相对两侧的边缘被弯折形成弯折边缘部的翅片管的主视示意图。

图10为翅片相对两侧的边缘被弯折形成弯折边缘部的翅片管的左视示意图。

图11为本实用新型所述翅片管冷凝锅炉换热器的二级导流组件示意图。

其中：1、前水母管 2、前挡板 3、侧外壳 4、第一翅片管束 5、一级导流板 6、燃烧器 7、二级下导流板 8、第二翅片管束 9、二级上导流板 10、后挡板 11、后水母管 12、进水口 13、出水口 14、排烟口 15、一级换热器 16、二级换热器 17、冷凝水出口 18、上部腔体 19、中部腔体 20、下部腔体 21、二级导流组件 22、导流槽 23、输水孔

具体实施方式

下面结合附图及优选实施方式对本实用新型技术方案进行详细说明。

如图1至图9所示，本实用新型公开一种翅片管冷凝锅炉换热器，所述冷凝锅炉换热器包括：锅炉壳体，其内形成有炉腔，所述炉腔自上而下依次分为上部腔体18、中部腔体19和下部腔体20；设置于所述锅炉壳体的前端的前水母管1；设置于所述锅炉壳体的后端的后水母管11；设置于所述锅炉壳体的后端上部的与所述后水母管11连通的出水口13；设置于所述锅炉壳体的后端下部的与所述后水母管11连通的进水口12；设置于所述上部腔体18内的燃烧器6；位于所述上部腔体18内的依次紧邻设置的多个第一翅片管，所述多个第一翅片管围绕所述燃烧器排布形成圆周第一翅片管束4；位于所述中部腔体内的多个第二翅片管，多个第二翅片管排布成多排相互平行的第二翅片管束8；其中，所述下部腔体20形成排烟管道，所述锅炉壳体的后端形成与所述排烟管道相通的排烟口14。在中部腔体19内设置有多排相互平行的第二翅片管束8，有利于水流多次流动，提高换热效率，利于批量生产。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，所述多排相互平行的第二翅片管束8中，上排的第二翅片管束的第二翅片管的数目大于下排的第二翅片管束的第二翅片管的数目。这种布置使得翅片管冷凝锅炉换热器在壳体体积大小、换热效率、翅片管用料上达到较好的平衡和效果，做到成本和效率兼顾。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，所述冷凝锅炉换热器还包括：紧邻第一翅片管束4外侧设置的一级导流板5；位于每排第二翅片管束上侧的二级上导流板9；以及，位于每排第二翅片管束下侧的二级下导流板7。一级导流板5包括一个或多个一级导流组件，每个一级导流组件包括分别对应多个第一翅片管的多个导流部，每个导流部包括匹配第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的板体以及开设于所述板体中部的导流槽22，一级导流板5上的导流槽22对应所述第一翅片管的中心，二级上导流板9和二级下导流板7均包括一个或多个二级导流组件，每个二级导流组件包括分别对应多个第二翅片管的多个导流部，每个导流部包括匹配第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的板体以及开设于所述板体中部的导流槽22，二级上导流板9和二级下导流板7上的导流槽22对应所述第二翅片管的中心，其中，二级导流组件21与相邻的第二翅片管束点焊固定，一级导流组件与相邻的第一翅片管束点焊固定。这样使使一级和二级导流板导流后的壳侧烟气的流动路径围绕翅片管，明显改善壳侧流体分布，减小烟气流“死区”或“短路”，强制烟气与水管更加充分的接触及换热，增加换热效率。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，一级导流组件是一体式结构，一级导流组件中的导流部上的导流槽22是相互间隔的多个，二级导流组件21是一体式结构，二级导流组件21中的导流部上的导流槽22是相互间隔的多个，在所述二级导流组件21上间隔地设置有输水孔23，所述输水孔23能使冷凝水及时排出，防止冷凝水集聚过多后漫到翅片管上导致翅片管被水包住从而影响换热效果。图11为本实用新型所述翅片管冷凝锅炉换热器的二级导流组件示意图。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，一级导流板包括多个独立的导流件，所述导流件包括对应一个第一翅片管的匹配对应的第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第一半板以及对应相邻的另一个第一翅片管的匹配对应的第一翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第二半板，相邻的两个导流件之间设置有对应导流槽，一级导流板上的导流槽对应所述第一翅片管的中心，和/或二级上导流板9和/或二级下导流板7包括多个独立的导流件，所述导流件包括对应一个第二翅片管的匹配对应的第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第一半板以及对应相邻的另一个第二翅片管的匹配对应的第二翅片管的翅片外缘的横截面为弧形的第二半板，相邻的两个导流件之间设置有对应导流槽，二级上导流板和二级下导流板上的导流槽对应所述第二翅片管的中心。本实用新型中的导流板、导流槽的结构及位置有利于烟气沿着所述翅片管流动，进一步加强换热，明显改善烟气侧流速分布，增强了换热效果。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，为了更好更方便地换热，所述前水母管1内包括多个前隔板以将所述前水母管分割成多个前水母区，所述后水母管11包括多个后隔板以将所述后水母管分割成多个后水母区，使得水流经过进入口、第二翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至第一翅片管，使得水流经过第一翅片管、前水母区、后水母区在所述炉腔内流过至少一次来回后才能流至出水口。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，所述锅炉壳体包括前挡板2、后挡板10和位于前挡板2和后挡板10之间的侧壳体，所述侧壳体包括横截面为第一弧形的顶部、横截面上宽下窄的侧壁部和横截面为第二弧形的底部，其中第一弧形的曲率半径大于第二弧形的曲率半径。这样符合烟气流动过程中温度变化所需换热翅片管规律，减少材料、节约成本的同时达到理想的换热效率。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，圆周第一翅片管束的中心与所述第一弧形的顶部的圆心同轴；所述前水母管位于所述前挡板的外侧，所述后水母管位于所述后挡板的外侧。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，第一翅片管和第二翅片管均包括内部形成管道的直管部和自所述直管部的外缘向外延伸的多个翅片，所述直管部内的管道的前端与前水母管连通，所述直管部内的管道的后端与后水母管连通；第一翅片管和第二翅片管的翅片的相对两侧的边缘被弯折形成弯折边缘部，一个翅片的弯折边缘部末端接触到相邻的翅片的弯折边缘部的根部；相邻设置的两个第一翅片管4的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠，相邻设置的两个第二翅片管8的翅片的相对的弯折边缘部相互抵靠。这使得多个所述翅片管并排时，翅片管之间的间距缩短，使烟气和直管之间更充分地冲刷，强化换热效果。

本实用新型所公开了另一个实施例，所述翅片管冷凝锅炉换热器包括壳体，设置于壳体内的燃烧器6与复数个翅片管，壳体上设置有排烟口14，燃烧器6与空气及燃气进气装置连接，所述壳体包括侧外壳3、分别位于侧外壳3两端的前挡板2和后挡板10，在所述前挡板2和后挡板10外侧设置有前水母管1、后水母管11，在所述后水母管11的外侧设置有进水口12和出水口13，燃烧器6位于壳体的上部，所述翅片管冷凝锅炉换热器设置一级换热器15和二级换热器16，所述一级换热器15在所述燃烧器6周围同轴安装一组圆周均布并平行固定于前挡板2和后挡板10之间的第一翅片管束4，在所述第一翅片管束4外侧和壳体之间安装复数个一级导流板5；所述二级换热器16为所述壳体下部设置有复数行平行固定于前挡板和后挡板之间的第二翅片管束8。所述排烟口14包括烟气出口和冷凝水出口17。本实用新型所公开的翅片管冷凝锅炉换热器的整体结构能够提高换热效率。在二级换热器16也就是所述壳体下部设置有复数行平行固定于前挡板2和后挡板10之间的第二翅片管束8，有利于水流多次流动，提高换热效率，利于批量生产。

作为本实用新型所述的翅片管冷凝锅炉换热器的优选方案，所述二级换热器16所在的壳体部分横截面从上往下逐渐减小，所述二级换热器16的所述复数行翅片管束8从上到下每行包含的翅片管数量逐渐减少。这样符合烟气流动过程中温度变化所需换热翅片管规律，减少材料、节约成本的同时达到理想的换热效率。

所述二级换热器16在所述壳体下部设置有两行或三行平行固定于前挡板和后挡板之间的第二翅片管束8。如图6所示，为在所述壳体下部设置有三行平行固定于前挡板和后挡板之间的第二翅片管束8的实施例，水流来回经过二级换热器的三行第二翅片管束8时，逐渐换热，增加了换热效果。这样保证壳体的体积不是很大，成本不是很高，就可以达到不错的换热效果。

为了导流后的壳侧烟气的流动路径围绕翅片管，改善壳侧流体分布，减小烟气流“死区”或“短路”，使得烟气与水管更加充分的接触及换热，在壳体下部所述复数行第二翅片管束8的每行第二翅片管束8上侧设置有二级上导流板9和/或在壳体下部所述复数行第二翅片管束8的每行第二翅片管束8下侧设置有二级下导流板7。这样明显改善了壳侧流体分布，减小了烟气流“死区”或“短路”，强制烟气与水管更加充分的接触及换热，增加了换热效率。

本实用新型所公开的翅片管冷凝锅炉换热器，采用二次换热方式，采用逆流布置高温烟气由上至下经过一级显热换热和二级冷凝换热；而水流方向正好相反，先经过了二级冷凝换热的一行复数列翅片管束和部分圆周均布翅片管束，再经过一级显热换热圆周均布翅片管束，回水在二级冷凝换热吸收烟气余热后，再进入一级显热换热中吸收高温烟气显热，提高了换热效率，降低了生产成本。

所述一级导流板5为截面为带有弧度的“V”型长条状导流板，所述一级导流板5与一级换热器的翅片管外侧贴合，紧密排列的所述翅片管的相邻处与一级导流板5的导流口相互错开。所述二级换热器的所述第二翅片管束8上边的二级上导流板9和下边的二级下导流板7为截面为带有弧度的“V”型长条状导流板，并与翅片管贴合，紧密排列的所述翅片管的相邻处与所述二级上导流板9或二级下导流板7的导流口相互错开。这样有利于烟气沿着所述翅片管流动，进一步加强换热，明显改善烟气侧流速分布，增强了换热效果。

所述侧外壳3与前挡板2、后挡板10焊接固定，所述翅片管两端与前挡板1、后挡板10及前水母管1后水母管11焊接固定。所述二级上导流板9点焊于所述翅片管上，所述二级下导流板7点焊于所述翅片管下。所述一级导流板5点焊于第一翅片管束4的外圆上。导流板点焊于翅片管上，操作简单，而且因为是点焊，有利于烟气从缝隙中流动。

所述翅片管两个面加工成平行面，使得多个所述翅片管并排时，翅片管之间的间距缩短，使烟气和直管之间更充分地冲刷，强化换热。

本实用新型只对燃烧器在翅片管冷凝锅炉换热器壳体上部的情况做了详细的说明，事实上，燃烧器也可以设在壳体下部，则圆周均布的翅片管束也设在下部，复数行平行固定于前挡板和后挡板之间的翅片管束设置在壳体的上部，本实用新型的其他技术方案也适用于燃烧器设在翅片管冷凝锅炉换热器下部的情况。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。