[发明专利]一种可避免烟气低温腐蚀的高比表面管空气预热器

说明书

本发明公开了一种可避免烟气低温腐蚀的高比表面管空气预热器，具有一管程和二壳程，包括中间隔板、换热管和壳体；中间隔板竖直布置在壳体中间，将壳体分成底部相通的空气预热I段和空气预热II段，空气预热I段顶部侧面设有空气入口段，空气预热II段顶部侧面设有空气出口段；换热管为多根，竖直间隔铺设在壳体内部，且位于空气预热I段的换热管采用自空气流入侧开始呈由疏到密的渐进式管间距布置。本发明的空气预热器，采用壳侧U型双程并流式、换热管单程布置，结构紧凑、占地小，入口段的换热管采用呈渐密间距布置，可有效降低空气预热器入口段低温腐蚀风险。

技术领域

本发明涉及废热回收利用技术，具体涉及一种可避免烟气低温腐蚀的高比表面管空气预热器。

背景技术

空气预热器是一种回收烟气余热、提升进入炉窑的空气温度、降低炉窑燃料消耗、改善燃烧状况的常用炉窑辅助设备。传统管式空气预热器较转轮式空气预热器具有不易泄露、更换检修容易等特点，但由于空气入口温度低，管式空气预热器的运行过程中常常会遇到低温腐蚀问题，严重影响到设备使用寿命和安全运行。另一方面，传统管式空气预热器普遍采用直圆管，换热能效低，体积庞大；且由于换热器多为错流式布置，为了降低管外烟气侧流动阻力，普遍采用了较低的烟气流速，一方面降低了换热器整体换热系数，另一方面错流式布置受换热温差限制，空预器出口烟气温度普遍偏高，未能实现最大限度的回收烟气余热。

发明内容

为了克服传统管式空气预热器的不足，本发明提供一种可避免烟气低温腐蚀的高比表面管空气预热器，采用壳侧U型双程并流式、换热管单程布置，结构紧凑、占地小，入口段采用呈渐密间距布置可有效降低空气预热器入口段低温腐蚀风险。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种可避免烟气低温腐蚀的高比表面管空气预热器，具有一管程和二壳程，包括中间隔板、换热管和壳体；

中间隔板竖直布置在壳体中间，将壳体分成底部相通的空气预热I段和空气预热II段，空气预热I段顶部侧面设有空气入口段，空气预热II段顶部侧面设有空气出口段；

换热管为多根，竖直间隔铺设在壳体内部，且位于空气预热I段的换热管采用自空气流入侧开始呈由疏到密的渐进式管间距布置；

换热管之间的间隙构成空气流动通道，换热管内构成烟气流动通道。

如此，空气流程呈U型，可与换热管内的烟气进行顺、逆流换热，同时，空气预热I段的换热管采用变管间距调整管外空间，管间距由疏到密，可降低入口段空气流速，继而降低入口空气侧换热系数，保证入口段管壁温度高于酸露点温度，从而避免入口段换热管受到低温腐蚀。

进一步地，所述的烟气从换热管顶端进入空气预热I段和空气预热II段。如此，空气预热I段为顺流式换热，入口低温空气先与高温烟气换热，可以较高的管壁温度，进一步避免受到低温腐蚀，空气预热II段为逆流式换热，扩大换热管壁的传热温差，有助于减少空气预热II段(主换热段)换热面积。

进一步地，所述的换热管为扭曲椭圆高比表面换热管。如此，换热管采用椭圆管经螺旋扭曲而成，可有效增强管外扰流和管内旋流，提高管内外对流换热系数。

进一步地，所述的扭曲椭圆高比表面换热管的两端设置有直圆管，以便与壳体的顶部和底部气密连接。

进一步地，相邻的扭曲椭圆高比表面换热管在最大变径凸点处相互接触形成自支撑结构。如此，可使管束间形成变空间变流场的特点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用单管程双壳程结构形式，且空气在第一壳程阶段的管排间距采用了自流入侧开始呈由疏到密的管间距，不仅大大改善了空气预热器的换热性能，还克服了传统管式空气预热器入口段受低温腐蚀的风险，从而可以采用普通碳钢管作为换热管材料，降低空气预热器材料成本，而且可以实现最大限度的烟气温降，从而获得最大的节能收益。