一种高效清洁空气换热器的制作方法

本申请属于换热设备领域，涉及热管式空气预热器，具体是一种高效清洁空气换热器。

背景技术：

1、热管式空气预热器是一种气—气型换热设备，利用烟气加热空气，本产品广泛应用于化肥厂造气工段吹风气潜热回收系统、锅炉、石油、冶金等的余热回收。常规的立式热管空气换热器为立式结构， 其中换热管也为立式串联结构，空气从换热器的一端进入、另一端排出，热的烟气从另一端进入、一端排出，通过空气和烟气对流流动方向的设置，使烟气将热量置换给空气，回收热空气达到回收烟气热量的目的；其中为了使烟气和空气能够实现更好的换热效果，在换热管中流动介质，且管周设置螺旋式的翅片结构。

2、但是，在烟气温度降低后会有部分颗粒物质作为烟灰向下沉降，由于螺旋翅片结构的设置会阻挡烟灰降落，导致积灰落至翅片上，不易清理，影响了换热器换热效果，无法统一收集，最终产生积灰严重的现象，甚至会严重的影响换热器的换热效率及使用寿命。

技术实现思路

1、本申请提供一种高效清洁空气换热器。

2、一种高效清洁空气换热器，其特征在于：包括主箱体，主箱体内多根倾斜设置的热管，主箱体内竖直设置中管板，所述中管板上设置有与热管一一对应的穿管孔供热管通过，中管板将主箱体分隔为互不连通的空气换热腔和烟气换热腔，空气换热腔设置在热管较高的一侧，烟气换热腔设置在热管较低的一侧。

3、通过采用上述技术方案，本申请的技术方案中主箱体采用卧式结构，热管为斜向设置，热管的冷端与热端为横向错位设置，热端设置在热管交底一侧，冷端设置在较高一侧，利用冷工质自动向下流动而热工质向上移动的特性，对主箱体内横向两侧的介质进行换热，倾斜设置的热管有利于灰尘的随着倾斜的外表面下落，防止堆积在热管上影响工作。

4、优选的，所述空气换热腔的下端设置有空气进口，空气换热腔的上端设置有空气出口；烟气换热腔的上端设置有烟气入口，烟气换热腔的下端设置有烟气出口。

5、通过采用上述技术方案，热烟气上进下出，冷空气下进上出，采用逆流换热，使换热发挥到最佳效果，高温烟气通过上端的烟气入口进入烟气换热腔，通过与热管换热，将热管内的工质加热，使得工质频繁的改变自己的相态，把热量传递至低温段,低温段热管内的工质在与空气换热后自身温度降低，冷却的工质能靠自身重力回流。

6、优选的，所述热管分层阵列式布置，上层热管与下层热管均为插排设置。

7、通过采用上述技术方案，插排设置的上层的热管设置在下层的热管之间的间隙位置，换热管使空气及烟气经过热管转向减速，从而更有效接触烟气。

8、优选的，所述热管与水平方向的夹角为10°至15°。

9、通过采用上述技术方案，经过推算及实验，10°至15°的热管倾斜角度为最佳的设置角度，既能够保证内部工质的频繁流动性需求，保证热交换的接触效果，也能够有效保证热管外的落灰不容易堆积。

10、优选的，所述热管为内部装有工质的钢管，在空气换热腔以及烟气换热腔内的钢管上均设置有螺旋状的翅片。

11、通过采用上述技术方案，在中管板两侧的热管外壁上分别焊接设置有一组螺旋状的翅片，连续设置的螺旋翅片有效保证增加换热接触面积，而且防止灰尘在断面等位置堆积。

12、优选的，所述翅片均垂直钢管连续螺旋状设置。

13、通过采用上述技术方案，述翅片与垂直钢管的钢管轴线垂直设置，从而使得翅片的每个角度都与垂直面成10°至15°的夹角，与竖直面成锐角的翅片不容易堆积灰尘，灰尘容易在重力作用下向下滑落，防尘效果好。

14、优选的，所述烟气入口旁的烟气换热腔顶部设置有多个吹灰孔，吹灰孔分别外接到氮气输送装置，四个吹空孔定期分批次吹扫。

15、通过采用上述技术方案，根据灰量的大小设定吹空孔的吹扫频率，比如每四个小时吹扫一次，四个吹灰点分批或分别单独的依次动作，吹扫均采用氮气，防止高温气体发生燃烧保证安全，有效清除换热管上积灰。

16、优选的，所述热管与穿管孔之间设置有隔环，封闭穿管孔与热管之间的间隙。

17、通过采用上述技术方案，隔环进一步的保证穿管孔与热管之间的紧密配合，防止烟气从烟气换热腔进入到空气换热腔内，保证主箱体内两个腔体内部的隔离密封性。

18、优选的，所述中管板与箱体四周内壁均采用连续满焊方式加工。

19、通过采用上述技术方案，隔环进一步的保证中管板与主箱体的内壁之间的连接密封性，防止烟气从烟气换热腔进入到空气换热腔内，保证主箱体内两个腔体内部的隔离密封性。

20、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

21、1、本申请采用卧式热管换热器结构使其烟灰可以落至换热器底部，减少了换热管上的积灰，与现有的立式换热器相比提高了换热效率、减少了积灰清理的次数。

22、2、本申请的换热器设置有吹灰孔，定期吹灰，设定每四个小时吹扫一次，四个吹灰点依次动作，吹扫接至采用氮气，如果灰尘特别大也可以根据灰量的大小，缩短吹扫周期，防止换热管上积灰。

23、3、热管与水平方向成一定夹角使得热管内冷却的工质能靠自身重力回流，热烟气从卧式热管换热器上部进入，通过热管换热，将热管内工质加热，使得工质频繁的改变自己的相态，把热量传递至低温段，加热空气，节约能源，使得余热发挥最大作用。

24、4、本申请中热烟气上进下出，冷空气下进上出，采用逆流换热，使换热发挥到极致，热管采用螺旋翅片，翅片布置方向与烟气流动方向一致，由于重力关系烟气中的灰尘随烟气流动方向自然掉落，与立式热管换热器相比，本结构的卧式热管换热器中的翅片上不易积灰。

技术特征：

1.一种高效清洁空气换热器，其特征在于：包括主箱体，主箱体内多根倾斜设置的热管(1)，主箱体内竖直设置中管板(4)，所述中管板(4)上设置有与热管(1)一一对应的穿管孔供热管(1)通过，中管板(4)将主箱体分隔为互不连通的空气换热腔(3)和烟气换热腔(5)，空气换热腔(3)设置在热管(1)较高的一侧，烟气换热腔(5)设置在热管(1)较低的一侧。

2.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述空气换热腔(3)的下端设置有空气进口，空气换热腔(3)的上端设置有空气出口(2)；烟气换热腔(5)的上端设置有烟气入口(7)，烟气换热腔(5)的下端设置有烟气出口(8)。

3.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述热管(1)分层阵列式布置，上层热管(1)与下层热管(1)均为插排设置。

4.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述热管(1)与水平方向的夹角为10°至15°。

5.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述热管(1)为内部装有工质的钢管(11)，在空气换热腔(3)以及烟气换热腔(5)内的钢管(11)上均设置有螺旋状的翅片(12)。

6.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述翅片(12)均垂直钢管(11)连续螺旋状设置。

7.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述烟气入口(7)旁的烟气换热腔(5)顶部设置有多个吹灰孔(6)，吹灰孔(6)分别外接到氮气输送装置，四个吹空孔定期分批次吹扫。

8.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述热管(1)与穿管孔之间设置有隔环(13)，封闭穿管孔与热管(1)之间的间隙。

9.根据权利要求1所述的高效清洁空气换热器，其特征在于：所述中管板(4)与箱体四周内壁均采用连续满焊方式加工。

技术总结
本申请提供的包括一种高效清洁空气换热器，包括主箱体，主箱体内多根倾斜设置的热管，主箱体内竖直设置中管板，所述中管板上设置有与热管一一对应的穿管孔供热管通过，中管板将主箱体分隔为互不连通的空气换热腔和烟气换热腔，空气换热腔设置在热管较高的一侧，烟气换热腔设置在热管较低的一侧。本申请采用卧式热管换热器结构使其烟灰可以落至换热器底部，减少了换热管上的积灰，与现有的立式换热器相比提高了换热效率、减少了积灰清理的次数。

技术研发人员：陈晓曦,丁兰,田国剑,于海月,王金平
受保护的技术使用者：天津华能北方热力设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15