一种可实现双侧清灰的板式换热器的制作方法

本实用新型属于含尘热烟气的余热回收、低温含尘废气的预热领域。具体地说涉及一种可利用含尘热烟气余热来加热低温含尘废气，并可实现双侧清灰的便捷式板式换热器。

背景技术：

随着国家大力推进“节能减排”战略方针，企业的节能意识显著提高，主动性节能改造大幅度增加，因此，市场对换热器的需求量很大。但节能改造过程中，不可避免会遇到高温含尘烟气需要做余热回收、低温含尘废气需要被预热的情况，冷热气体中含尘容易造成换热器结垢，影响换热效果，严重时会堵塞设备，影响工艺系统正常运行。

就现阶段而言，不论哪种形式的换热器(板换，列管或热管)都无法防止设备结垢堵塞，且清灰较为困难，使得节能改造后的系统无法稳定运行，而且烟气温度相对较高时，也无法使用袋式除尘器和静电除尘器等除尘效果较好的除尘设备对烟气提前除尘，而普通旋风或多管除尘器对5微米以下的细小粉尘去除率较低。如采用宽通道板式换热器，设备结垢堵塞情况可以有所缓解，但余热回收及预热效果则大打折扣，原因在于：板片通道过大，单位横截面积的流道中换热板片的数量要大幅减少，换热面积不足，达不到预期的节能效果；如在换热面积不变的情况下大幅增加流道截面积，则气体在换热器中的流速大幅下降，流速下降导致总传热系数K大幅减小，还是达不到预期的节能效果。

而企业节能改造在排烟系统中增加换热器的目的就是回收烟气余热来预热低温气体参与新工艺。在余热利用的一般情况下，热侧多为含尘气体，冷侧多为干净的空气，且热侧含尘量较少，因此，清灰口并不是必须设置的，特别是冷侧清灰口。但随着换热器的应用领域越来越广，换热气体的成分根据不同工况也有所不同，无论热侧还是冷侧，换热气体都可能存在杂质含量较高，需要清灰的情况。因此，在利用高温含尘烟气余热来预热低温含尘废气的领域急需一种结构形式简单、制作方便、成本低廉、传热效率高且清灰方便的板式换热器。

公开号为CN 104534905的中国发明专利公开了一种清灰便捷式板式换热器，换热板片的折边方向为三正一反，换热器芯体由平行排列的换热板片焊接组成，换热器芯体三正方向通道的一端连接烟气进口，其相对方向连接烟气出口，另一方向设置清灰门，一反方向的通道两端分别连接废气进口与废气出口，该换热器结构形式简单新颖，具有传热效率高且清灰方便等优点，但其只能实现单侧清灰，该板式换热器的4个管口方向，含尘侧气体占用了3个，只适用于热烟气含尘的情况，但在冷热两侧气体都需要清灰的工况时，则该换热器结构不能实现此功能。

技术实现要素：

为解决现有技术中板式换热器在利用含尘热烟气余热来预热低温含尘废气时存在的不足，本实用新型提供一种可实现双侧清灰的板式换热器，即通过对换热器板片的折边进一步改进，使得烟气进出口和废气进出口只各占一个管口，可设两个清灰口，可适用于热烟气以及冷废气含尘量都较大都含尘的工况。

本发明的技术方案如下：

一种可实现双侧清灰的板式换热器，包括壳体、第一进气口、第一出气口、第二进气口、第二出气口、第一清灰门、第二清灰门，以及由多块换热板片组成的换热器芯体，其特征在于：所述换热板片具有相邻二正折边和相邻二反折边；两块换热板片的相邻二正折边对接焊接构成一组换热板束，两组换热板束相对的换热板片的相邻二反折边对接焊接，以此重复构成所述换热器芯体；所述换热板束具有一第一介质通道，相邻的两组换热板束之间具有一第二介质通道，所述第一介质通道内设有第一折流部，所述第二介质通道内设有第二折流部；所述第一进气口和第一出气口位于相邻二反折边的同一反折边侧，所述第一清灰门布置在相邻二反折边的另一反折边侧，气体经第一进气口进入第一介质通道后，通过第一折流部的导流作用，沿着相邻二正折边流向第一出气口；所述第二进气口和第二出气口位于相邻二正折边的同一正折边侧，所述第二清灰门布置在相邻二正折边的另一正折边侧，气体经第二进气口进入第二介质通道后，通过第二折流部的导流作用，沿着相邻二反折边流向第二出气口；所述第一进气口和第二进气口错开布置，所述第一出气口和第二出气口错开布置。

作为一种优选方案，所述换热板片的正面具有第一突脊，背面具有第二突脊，所述第一突脊与相邻二正折边的高度一致，所述第二突脊与相邻二反折边的高度一致；焊接时，两块换热板片的第一突脊两两相触构成所述第一折流部，两组换热板束相对的换热板片的第二突脊两两相触构成所述第二折流部。

作为一种优选方案，所述第一突脊和第二突脊与换热板片一体成形。

作为一种优选方案，所述第一突脊和第二突脊是通过对换热板片压制而成。

作为一种优选方案，所述第一突脊位于第一进气口和第一出气口之间且垂直第一进气口所在的反折边，第二突脊位于第二进气口和第二出气口之间且垂直于第二进气口所在的正折边。

作为一种优选方案，所述第一突脊和第二突脊位于同一水平线上，且处于所述换热板片的中线位置。

作为一种优选方案，所述第一进气口、第一出气口、第二进气口和第二出气口均布置在所述换热板片长度较长的折边侧。

作为一种优选方案，所述折边的宽度在6-15mm之间，相应的，所述第一介质通道和第二介质通道的通道宽度在12-30mm之间。

作为一种优选方案，所述第一清灰门底部设有第一集液槽和第一排液口；所述第二清灰门底部设有第二集液槽和第二排液口。

作为一种优选方案，所述第一清灰门和/或第二清灰门采用快开门结构。

其中，所述第一介质通道流径的气体为热烟气，所述第二介质通道流径的气体为空气或废气；或者，所述第一介质通道流径的气体为空气或废气，所述第二介质通道流径的气体为热烟气。

与现有技术比较本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过对传统形式的板式换热器板片的折边方向进行改进，使得由板片焊接组合后，相邻两正折方向上的通道互通并形成含尘热烟气侧通道，相邻二反折边形成的被加热含尘废气侧通道，并与上述含尘热烟气侧通道完全不通，能在不影响换热效率的情况下回收含尘烟气的余热以预热含尘废气的前提下，实现双侧清灰。

(2)含尘烟气和含尘废气通道内均设有的折流部，具体可由换热板上的突脊状结构构成，而突脊状结构可通过对换热板直接压制一体成形，实现工艺简单。通过折流部的作用一方面能使冷热侧气体尽可能流径整个板片以获得最大换热面积，另一方面还能增加冷热侧气体湍流程度，提高气体的传热系数进而提高总传热膜系数K。

(3)冷热侧清灰门可采用快开门的结构形式，开关门时方便快捷，且冷热侧清灰门均可设计为一扇或多扇门，并在冷热侧清灰门的整体大小与换热板片的布置大小相当时，使在清灰时不会留下死角。

(4)具有结构形式新颖，制作方便，成本低廉等优点。

附图说明

图1为实施例所述板式换热器芯体结构示意图；

图2为实施例所述板式换热片的结构示意图，其中，(a)为压制形成的突脊状结构示意，(b)为焊接形成的突脊状结构示意；

图3为实施例所述板式换热器的原理图；

图中：1a-一正折；2a-二正折；1b-一反折；2b-二反折；1-烟气进口；2-折流部；3-烟气出口；4-热侧清灰门集液槽；5-热侧清灰门排液口；6-换热板片；7-热侧清灰门；8-废气进口；9-折流部；10-废气出口；11-冷侧清灰门集液槽；12-冷侧清灰门排液口；13-冷侧清灰门。

具体实施方式

结合图1至图3所示，实施例中公开了一种可实现双侧清灰的板式换热器(以下简称板式换热器)，其主要包括换热器壳体、换热器芯体、烟气进口1、烟气出口3、废气进口8、废气出口10、热侧清灰门7和冷侧清灰门13。

该换热器芯体由多个板式换热片6焊接组成，区别于传统不相邻的二正、不相邻的二反折边，通过对传统形式的板式(板片型式)换热器片的折边方向进行改进，该板式换热片6具有相邻的二正折边和相邻的二反折边，即折边方向为相邻的二正折和相邻的二反折。

将两片板式换热片6叠置且相邻二正折边对接并焊接在一起，从而构成一个换热板束。该换热板束的相邻两边封闭，另两边互通，构成一个可供气体流动的第一介质通道。以此重复，将各板式换热片两两焊接组合，形成多个换热板束，每个换热板束具有一个第一介质通道。将两个换热板束相对放置，并将两个换热板束中相对的板式换热片的相邻二反折边进行对接并焊接在一起，两个换热板束的相邻两边封闭，另两边互通，构成一个可供气体流动的第二介质通道。以此重复，各换热板束依次排列，相邻两块板式换热片焊接组合，从而构成板式换热器的换热器芯体，如图1所示。该换热器芯体具有多个第一介质通道和多个第二介质通道，且第一介质通道和第二介质通道互不相通。第一介质通道和第二介质通道内均设有用于对通入气体进行导流的折流部。

相邻二正折边和二反折边的折边尺寸主要由冷热两侧的气体风量和所需换热面积及系统能提供的阻力损失来决定，折边尺寸可非标设计，不固定。折边宽度一般取在6-15mm之间，也就是说介质通道一般在12-30mm之间，这样既不会由于板片通道过大影响换热效果，同时也方便压缩空气或高压水对板间通道进行冲刷清洗。需要说明的是，正反折边宽度可以不同，相应的第一介质通道和第二介质通道宽度也可以不同，但所有第一介质通道的宽度均一致，所有第二介质通道的宽度也一致。考虑到板片过薄，制作过程中整个焊接难度太大，板片太厚且折边又小，折边压制过程中难度加大，因此，板片厚度一般为0.5-1.5mm之间，0.7-1.2mm为最佳。

换热板片6二正折方向通道的一边(优选长边)连接烟气进口1和烟气出口3，即第一介质通道为含尘热烟气通道(简称烟气通道)；换热板片6二反折方向通道一边(优选长边)连接废气进口8与废气出口10，即第二介质通道为待加热含尘废气通道(简称废气通道)。也就是，烟气进口1与烟气出口3通过换热板片6的烟气通道同侧连接，废气进口8和废气出口10通过换热板片6的废气侧通道同侧连接，废气进出口方向与烟气进出口方向相对，且烟气进口1和废气进口8错开设置，烟气出口3和废气出口10错开设置。

烟气通道内部的折流部2位于烟气通道长边中心并与烟气通道短边平行，长度为烟气通道短边长度的一半，每个烟气通道内部设有一个折流部2。废气通道内部设的折流部9位于废气通道长边中心并与废气通道短边平行，长度为废气通道短边长度的一半，每个废气通道内部设有一个折流部9。这里的折流部的作用主要有两点：1)用于气体导流，防止冷热侧气体不能覆盖整个板片从而减少有效换热面积的情况；2)同时也增加冷热侧气体湍流程度，从而提高气体的传热系数进而提高总传热膜系数K。

结合图2(a)所示，折流部可通过对换热板片压制一体成形，或者，如图2(b)所示，也可通过在换热板片上焊接形成。具体的，换热板片6的正面和背面均具有一突脊状结构，正面的突脊与相邻二正折边的高度一致，背面的突脊与相邻二反折边的高度一致，突脊的截面可以是类似三角形、半圆形、梯形等，压制时优选类半圆形。焊接时，两块换热板片正面的突脊两两相触构成烟气通道内部的折流部2，两组换热板束相对的换热板片背面的突脊两两相触构成废气通道内部的折流部9。折流部2和折流部9位板片中线上，且均为所平行折边的1/2长。当然，折流部的具体形状结构、尺寸和位置可根据需求进行设计，只要能实现相应的功能即可。优选的，折流部的位置设置时其所隔开的烟气进出口或废气进出口中最小的烟气或废气口不应小于所在折边的1/3。

相邻二正折边形成的通道(烟气通道)的其中一边为含尘热烟气的进出口方向，另一边则改作热侧清灰门7，用来清理换热器运行过程中附着在烟气通道换热板片表面上的灰尘。相邻二反折边形成的通道(废气通道)的其中一边为废气的进出口方向且废气进出口设在烟气进出口的相对方向，另一边则改作冷侧清灰门13。结合图3所示，在换热板片6连接的烟气进出口相邻的烟气通道的另一边(短边)设有一扇或多扇热侧清灰门7，在换热板片6连接的废气进出口相邻的废气通道的另一边(短边)设有一扇或多扇冷侧清灰门13，即热侧清灰门7位于烟气出口3的右侧面方向，冷侧清灰门13位于废气出口10的右侧面方向。具体的，热侧清灰门7与换热器芯体通过烟气风道板连接，位于换热器壳体外部，并通过螺栓与换热器壳体连接；冷侧清灰门13与换热器芯体通过废气风道板连接，位于换热器壳体外部，并通过螺栓与换热器壳体相连。

热侧清灰门7和冷侧清灰门13均采用快开门结构形式。开关门时方便快捷，冷热侧清灰门均可设计为一扇或多扇门，但冷热侧清灰门的整体大小最好与换热板片的布置大小相当，这样在清灰时不会留下死角。当然，热侧清灰门7和冷侧清灰门13也可以采用普通法兰加封板的形式。

热侧清灰门7底部设有集液槽4和排液口5，集液槽4和排液口5位于热侧清灰门7与换热器芯体连接的烟气风道板上并伸出换热器壳体，与烟气进出口同侧，冷侧清灰门13底部设有集液槽11和排液口12，集液槽11与排液口12位于冷侧清灰门13与换热器芯体连接的废气风道板上并伸出换热器壳体，与废气进出口同侧。

清理粉尘时，可用压缩空气或高压水进行清洗，板片水平放置即烟气和废气侧均水平进出，清理热侧通道的水从热侧清灰门7底部的集液槽4和排液口5排出，清理冷侧通道的水从冷侧清灰门13底部的集液槽11和排液口12排出，不会在换热器内部集聚存储。

结合图3所示，该板式换热器具体工作方式如下：

在回收含尘热烟气的余热用以加热低温含尘废气来参与新工艺系统的热量置换过程中增加本换热器，热烟气侧与本装置烟气侧并联，增加烟气旁通管道，烟气进口并联处安装烟气切换风阀；低温含尘废气侧与本装置废气侧并联，增加废气旁通管道，废气进口并联处安装废气切换风阀。

正常情况下，关掉烟气和废气旁通，打开换热器烟气和废气侧风道，烟气由烟气进口1进入换热器，含灰烟气通过相邻二正、相邻二反折的换热板片6将余热置换给低温废气侧，烟气通过换热后经过烟气出口3排出；含尘低温废气通过废气进口8进入换热器，通过相邻二正相邻二反折的换热板片6吸收烟气中所带的热量，升温后的废气进入新的工艺系统。

当换热器两侧设备阻力降大幅增加或换热效率下降时，说明烟气和废气通道附着有大量粉尘，有部分通道被堵塞的可能，这时，首先把烟气切换到烟气旁通管道，把废气切换到废气旁通管道，关闭换热器前部烟气阀门以及后部废气阀门，然后打开热侧清灰门7与冷侧清灰门13，利用压缩空气或者高压水枪对相邻二正相邻二反折的换热板片6的冷热侧通道进行清理，附着的灰尘或污水会通过换热器的热侧清灰口集液槽4与排液口5和冷侧清灰口的集液槽11与排液口12排掉，清理完成后，关上冷热侧清灰门，再把烟气和废气切回来，恢复正常情况。整个清理过程不会超过一个小时，既简单又便捷，而且不需要停车不影响整个工艺系统的运行。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。