[发明专利]一种用于冷凝式烟气余热回收的翅片板换热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学工程装置，尤其涉及一种用于冷凝式烟气余热回收的翅片板换热装置。

背景技术

世界上首台冷凝式余热回收燃气锅炉1979年诞生于荷兰，1980年开始工程应用。由于其明显的节能与环保效益，自20世纪80年代起，在北美和欧洲得到迅速发展，20世纪90年代初开始在英国、德国和法国广泛应用。然而，国内对燃气燃油加热炉，特别是冷凝余热回收的燃气燃油加热炉研究较为滞后。

石化行业中有大量的燃油燃气工业加热炉，工业加热炉排烟尾气水分含量高，常规余热回收排烟温度在露点温度以上，造成潜热的浪费，如能回收这些潜热，节能意义重大，但存在露点腐蚀的技术难题。因此，如能解决冷凝式烟气余热回收装备露点腐蚀的瓶颈，回收水蒸气潜热，对提高工业加热炉效率十分重要。

低温烟气冷凝式余热回收存在的主要困难除了露点腐蚀和粘结性结灰外，关键的是排烟温度太低，用常规换热器（包括热管换热器），由于效率低，结构不紧凑，需很大的换热面积，所占体积很庞大，空间布置困难，投入的成本太高。

由于烟气冷凝余热回收装置回收的热能品质较低，凝结水含酸性，使用受到限制；混合换热装置长期与酸性喷淋水接触，易腐蚀，一般要采用耐腐蚀的材料进行制造，成本较高。国内尝试采用玻璃管来解决这些问题，将烟气冷却到露点温度以下，来提高热利用效率。然而玻璃导热系数低，玻璃与金属的封接问题也未能很好的解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的烟气冷凝余热回收装置易腐蚀、换热效率低、结构不紧凑、空间布置困难、投入的成本太高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于冷凝式烟气余热回收的翅片板换热装置，包括两片孔板以及与两片孔板焊接的弧形端板组合式封头、两片封板和上下两个方法兰，以及卡放在两片孔板之间的、平行设置的、大小相同的、一片以上的翅片板；相邻的翅片板之间为烟气通道，该通道两端连通烟气侧；翅片板内部为空气通道，该通道两端连通空气侧；空气通道内的空气和烟气通道内的烟气呈错向流动，所述翅片板烟气侧采用横排三角形多孔翅片，空气侧采用变间距锯齿形翅片。

翅片板烟气侧采用横排三角形多孔翅片，利用前后翅片的三角孔呈周期性错开设置，扰乱翅片表面形成的边界层，减薄壁面边界层厚度，达到强化传热的目的；空气侧采用变间距锯齿形翅片，以翅片流动方向中心为界，空气流动下游各翅片的间距小于空气流动上游各翅片的间距，上游空气的温度低，下游空气的温度较高，因此通过加密空气下游部分的翅片，减少空气上游部分的翅片能加强翅片总体的换热性能，并合理分配空气的压力降，提高了换热装置的整体性能。使用时，烟气通道内的高温烟气经过与空气通道内的冷空气换热，温度下降到露点温度以下排出，空气受热后可收集用于其它用途。

为有效地防止露点腐蚀，所述翅片板包括内部翅片、外部翅片、一对隔板、两条内部封条和四条外部封条；所述隔板相对设置，形成空气通道的两侧壁，两条内部封条夹在两隔板之间，且分别位于隔板的两端，形成空气通道的顶面和底面；所述内部翅片位于空气通道内，顶部和底部分别抵住两条内部封条，两侧贴合隔板，内部翅片为前述变间距锯齿形翅片；所述空气通道的进出口端各设置两条外部封条，两条外部封条分别与两隔板外侧贴合；所述外部翅片设置在隔板外侧，采用横排三角形多孔翅片，外部翅片的两端各抵住一外部封条；所述翅片板的所有连接处均通过镍基钎焊而成，翅片板的材料为316L不锈钢，表面采用镀钯处理。这种组成方式，保证了翅片板的密封性，能有效地防止露点腐蚀。

作为本发明的一种改进方案，所述外部翅片的高度大于等于6mm。该尺寸可以有效防止结垢。

为了防止因开孔造成翅片横截面应力集中而使翅片强度过度降低，所述外部翅片呈多排状结构，同一排翅片上的相邻三角孔为倒立布置，而前后排三角孔周期性错开设置。高温烟气流经在翅片上周期性错开排列的三角孔与内侧通道的空气换热。周期性错开的意思是指相邻的两排翅片上的三角孔错开排布，一般选用等距错开排布，而间隔设置的两片翅板上的三角孔对应设置在相同位置，例如：第一排和第二排上的三角孔错开二分之一的孔位，第三排的孔位与第一排孔位对应设置，第四排和第二排的孔位对应设置；由此可见，此例中，第一排和第二排为一个周期，第三排和第四排为另一个周期。

为保证烟气侧的传热性能和阻力大小，相邻翅片板上对应的外部翅片的间距为6~12mm。