椭圆翅片管式换热器和椭圆翅片管式智能相变换热装置的制造方法
椭圆翅片管式换热器和椭圆翅片管式智能相变换热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于节能技术领域，特别涉及一种椭圆翅片管式换热器和椭圆翅片管式智能相变换热装置。
【背景技术】
[0002]在锅炉尾部的烟道内，一般都设有翅片管式换热器，用于吸收烟气余热。由于燃料燃烧后产生的杂质粘性大，加之现有技术中的翅片管式换热器的翅片管为圆形翅片管，其断面为圆形，因此在烟气流经翅片管式换热器后，容易在圆形翅片管的后部三角形积灰区，从而影响翅片管的换热效率。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明一方面提供一种椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管；多排所述翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根所述管束上连通管一一对应连通，另一端与多根所述管束下连通管一一对应连通;多根所述管束上连通管还与所述换热器上集水管连通；多根所述管束下连通管还与所述换热器下集水管连通;所述换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，所述换热器下集水管的出口与输出所述液态冷工质的管道连通;其中，每排所述翅片管束中含有以相互平行且留有间隔的方式形成一排的多根翅片管，多根所述翅片管的一端作为每排所述翅片管束的一端，多根所述翅片管的另一端作为每排所述翅片管束的另一端，所述翅片管的断面为椭圆形。
[0004]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，多排所述翅片管束分为奇数排翅片管束和偶数排翅片管束;所述奇数排翅片管束中的每排翅片管束和所述偶数排翅片管束中的每排翅片管束为错排设置。
[0005]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，所述椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。
[0006]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，所述液态冷工质为水。
[0007]本发明另一方面提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其包括:吸热段、上升管、放热段、下降管和流量调节器;所述吸热段安装于锅炉尾部的烟道内，所述吸热段内的液态冷工质吸收进入所述吸热段内的烟气的热量后变为气态热工质;所述上升管连通所述吸热段的工质侧出口和所述放热段的工质侧入口，将所述吸热段内的气态热工质输送至所述放热段;所述放热段安装于所述烟道外，所述放热段内的气态热工质与进入所述放热段内的冷源换热后变为液态冷工质，所述放热段内的冷源与所述放热段内的气态热工质换热后变为热源，其中所述冷源包括空气;所述下降管连通所述放热段的工质侧出口和所述吸热段的工质侧入口，将所述放热段内的液态冷工质输送至所述吸热段;所述流量调节器安装于所述下降管上，以调节所述下降管内液体冷工质进入所述吸热段的进水量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上；其中，所述吸热段为上述的椭圆翅片管式换热器，沿烟气的流向多排所述翅片管束依次布置。
[0008]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述液态冷工质为水，所述气态热工质为蒸汽。
[0009]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述冷源为空气。
[0010]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述流量调节器包括第一调节阀和壁面温度测试仪;所述第一调节阀安装于所述下降管上，所述壁面温度测试仪用于测量所述吸热段的受热面壁面温度。
[0011]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述流量调节器还包括:控制器;所述控制器与所述第一调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度对所述第一调节阀进行控制。
[0012]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述锅炉尾部的烟道为锅炉尾部的烟道。
[0013]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0014]通过将翅片管的断面设置成椭圆形，使得翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式换热器的俯视结构示意图；
[0016]图2为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式换热器的仰视结构示意图；
[0017]图3为本发明实施例提供的一种一排翅片管束与一根管束上连通管和一根管束下连通管的连接示意图；
[0018]图4为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式智能相变换热装置的结构示意图；
[0019]其中，图中符号说明如下:
[0020]1管束上连通管、2管束下连通管、3翅片管束、31奇数排翅片管束、32偶数排翅片管束、33翅片管、4换热器上集水管、5换热器下集水管、6吸热段、7上升管、8放热段、9下降管、100调节阀、101壁面温度测试仪、102控制器。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0022]参见图1?3，本发明一实施例提供了一种椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管1、多根管束下连通管2、多排翅片管束3、换热器上集水管4和换热器下集水管5。椭圆翅片管式换热器设置在锅炉尾部的烟道内。
[0023]其中，多排翅片管束3以相互平行且留有间隔的方式依次布置，每排翅片管束3的一端与多根管束上连通管一一对应连通，每排翅片管束3的另一端与多根管束下连通管一一对应连通。每排翅片管束3含有多根翅片管33，每根翅片管33包括管体和形成于管体外壁的翅片，参见图3，多根翅片管33以相互平行且相互之间留有间隔的方式依次布置以形成一排翅片管束3，多根翅片管33的一端作为每排翅片管束3的一端，多根翅片管33的另一端作为每排翅片管束3的另一端。翅片管33的断面为椭圆形，即翅片管为椭圆翅片管，翅片管的管体为椭圆管体。多根管束上连通管1还与换热器上集水管4连通，多根管束下连通管2还与换热器下集水管5连通。换热器上集水管4的进口与输入液态冷工质的管道连通，换热器下集水管5的出口与输出液态冷工质的管道连通。液态冷工质为水。为了抵御含硫烟气结露点腐蚀，翅片管的材质为09CrCuSb钢。翅片管优选为高频电阻焊螺旋翅片管。由于椭圆翅片管分离区内涡流减小，使背风面积灰减少。在高灰场合，圆翅片管背风面积灰严重，甚至产生的灰锥形成搭桥，椭圆翅片管不易产生由灰锥形成的搭桥，从而使得椭圆翅片管积灰减少。
[0024]同时，椭圆翅片管较圆翅片管而言，还具有如下明显优点:1)换热效果得到改善。对相同周长而言，由于椭圆翅片管流通截面积比圆翅片管小，若流量不变则扰动加强，管内对流换热得到强化。对管外情况而言，从流体分离点位置和边界层发展来看，椭圆翅片管外的平均换热效果总是优于圆翅片管，由于椭圆近似于流线型，流体外掠时阻力较小，在允许相同的流动阻力下可提高流速，因而外部传热也可以得到强化。2)椭圆管外部流动特性好。当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆翅片管分离点后移，无疑在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小。3)换热器结构紧凑，即在相同的流通面积下椭圆翅片管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上也允许布置得更紧凑，使单位体积的换热量增加。基于此，椭圆翅片管传热系数比圆翅片管高15%，而其阻力比圆翅片管低18%。对特定换热量，与由圆翅片管形成的椭圆翅片管式换热器相比，椭圆管式换热器(即由椭圆翅片管形成的椭圆翅片管式换热器)所需的换热面积更小，消耗功率也更小。
[0025]为了进一步降低椭圆翅片管的积灰量，椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。经使用，大于等于1.4时椭圆管的背风面基本不会产生灰锥。
[0026]参见图1?2，为了增大与烟气的有效接触面积，多排翅片管束分为奇数排翅片管束31和偶数排翅片管束32，沿烟气流向，为每排翅片翅片管束以自然数编号，自1开始，编号为1、3、......、(2n+l)的所有翅片管束排称为奇数排翅片管束，自2开始，编号为2、4、......、
(2n+2)的所有翅片管束排形成奇数排翅片管束称为偶数排翅片管束，其中，11为正整数。奇数排翅片管束31中的每排翅片管束和偶数排翅片管束32中的每排翅片管束为错排设置。
[0027]多根管束上连通管1分为第一上连通组和第二上连通组，第一上连通组的每根管束上连通管1与换热器上集水管4法兰连接，第二上连通组的每根管束上连通管1与换热器上集水管4焊接连接。多根管束下连通管2分为第一下连通组和第二下连通组，第一下连通组的每根管束下连通管2与换热器下集水管5法兰连接，第二下连通组的每根管束下连通管2与换热器下集水管5焊接连接。多排翅片管束3以相互平行且留有间隔的方式依次布置，多排翅片管束3沿布置方向分为第一翅片组和第二翅片组，每组至少包括一排翅片管束，第一翅片组的每排翅片管束的一端与第一上连通组连通，第一翅片组的每排翅片管束的另一端与第一下连通组连通，第二翅片组的每排翅片管束的一端与第二上连通组连通，第二翅片组的每排翅片管束的另一端与第二下连通组连通。每排翅片管束3含有多根翅片管33，多根翅片管33以相互平行且相互之间留有间隔的方式依次布置，多根翅片管33的一端作为每排翅片管束的一端，多根翅片管33的另一端作为每排翅片管束的另一端。
[0028]翅片管束换热器在应用时，第一翅片组位置靠前，极易先于第二翅片组发生管壁的磨损或泄露，从而导致翅片管束换热器换热失效，排烟温度升高，造成能源浪费，因此通过将与第一翅片组连通的第一上连通组和第一下连通组对应地与换热器上集水管4和换热器下集水管5法兰连接，将与第二翅片组连通的第二上连通组与换热器上集水管4焊接连接，将与第二翅片组连通的第二下连通组与换热器下集水管4焊接连接，使得由第一翅片组、第一上连通组和第一下连通组组成的换热单元与换热器上集水管4和换热器下集水管5的连接方式为可拆卸连接方式，相对于由多排翅片管束、多根管束上连 通管和多根管束下连通管通过焊接形成的一个整体换热单元，在管壁发生磨损或泄漏时，更换快捷方便，节约维护费用，且避免了能源浪费。在应用时，前三排翅片管束中的管壁极易发生磨损或泄露，因此第一上连通组含有三根管束上连通管1，第一下连通组含有三根管束下连通管2，第一翅片组含有三排翅片管束3，每排翅片管束3与一根管束上连通管1和一根管束下连通管2连通。参见图4，本发明另一实施例还提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其包括:吸热段6、上升管7、放热段8、下降管9和流量调节器。
[0029]其中，吸热段6(或称为相变换热器下段)安装于锅炉尾部的烟道内，用于吸收流经吸热段6的烟气的热量来加热其内的液态冷工质，液态冷工质吸热后变为气态热工质。烟气从吸热段6的烟气侧入口进入，在吸热段6内放热后，由烟气侧出口排出;液态冷工质由吸热段6的工质侧入口进入，在吸热段6内吸热后，由吸热段6的工质侧出口排出，即完成吸热过程。由于水的比热容大，且为了降低成本，液态冷工质优选为水，对应地气态热工质为蒸汽。锅炉尾部的烟道可以为常减炉尾部的烟道。吸热段为前述的椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管1、多根管束下连通管2、多排翅片管束3、换热器上集水管4和换热器下集水管5;多排翅片管束3沿烟气的流向依次布置，每排翅片管束的每根翅片管的截面为椭圆形。。
[0030]上升管7连通吸热段6的工质侧出口和放热段8的工质侧入口，将吸热段6内的气态热工质输送至放热段8。在液态冷工质变为气态热工质的过程中产生的热能可以使气态热工质经上升管7进入放热段8内，而无需外界驱动力，提高了能源利用率。
[0031]放热段8(或称为相变换热器上段)安装于烟道外，用于释放进入放热段8内的气态热工质的热量来加热进入其内的冷源，气态热工质换热后变为液态冷工质，冷源与气态热工质换热后变为热源，其中冷源为空气，相应的，热源也为空气，热源的温度高于冷源的温度。气态热工质从放热段8的工质侧入口进入，在放热段8内放热后，变为液态冷工质，然后由工质侧出口排出；冷源由放热段8的空气侧入口进入，在放热段8内吸热后，变为热源，然后由放热段8的空气侧出口排出，即完成放热过程，热源排出后可以进入空气预热器进行再加热，该空气预热器安装于锅炉内，且其安装位置相对于吸热段6的安装位置，处于烟气的上游。
[0032]下降管9的一端与放热段8的工质侧出口连通，下降管9的另一端与吸热段6的工质侧入口连通，将放热段8内的液态冷工质输送至吸热段6。在气态热工质变为液态冷工质后，依靠液态冷工质的重力，经下降管9进入吸热段6，而无需外界驱动力，提高了能源利用率。换言之，吸热和放热过程，无需外界驱动力，依靠产生的热能和自身的重力形成自然循环。
[0033]流量调节器安装于下降管9上，用于调节下降管9内液体冷工质进入吸热段6的进水量，以实现调高或调低液态冷工质的循环量，进而调节液态冷工质在吸热段6内与烟气的换热量，从而控制吸热段6的受热面壁面温度，使得受热面壁面温度在燃料酸露点温度之上，例如控制受热面壁面温度比燃料酸露点的温度高出10°。通过流量调节器的控制，可以使放热段8的冷却速率与吸热段6的吸热速率平衡，饱和蒸汽与饱和水自然循环达到平衡，受热面壁面温度(或称壁温)恒定不变。
[0034]流量调节器包括调节阀100和壁面温度测试仪101。调节阀100安装于下降管9上，用于调节下降管9内液体冷工质进入吸热段6的进水量。壁面温度测试仪101用于测量吸热段6的受热面壁面温度，应用时，其可以安装于吸热段6的受热面上，直接测量受热面壁面温度;为了实现测量简单，可以安装在上升管7上，间接测量受热面壁面温度，通过测量蒸汽的温度来测量受热面壁面温度。
[0035]为了实现自动化，流量调节器还包括:控制器102，其与调节阀100和壁面温度测试仪101连接，根据预设的燃气酸露点温度和壁面温度测试仪101测得的受热面壁面温度对调节阀100进行控制，以调高或调低液态冷工质的循环量，进而调整在吸热段6内的换热量，从而调高或调低吸热段6的受热面壁面温度。具体地，将受热面壁面温度的预设值设置为高于燃气酸露点温度值，例如高10°，将壁面温度测试仪101测得的受热面壁面温度与预设值比较，如果大于预设值，则增大调节阀100的开度，如果小于预设值，则减小调节阀100的开度，从而使受热面壁面温度稳定在预设值，保持受热面壁面温度(或称壁温)恒定不变。
[0036]为了进一步降低炉子的排烟温度，使节能效益最大化，冷源还包括:除盐水，椭圆翅片管式智能相变换热装置还包括除盐水换热段;吸收段6内的气态热工质在流经放热段8后，进入除盐水换热段与进入除盐水换热段内的除盐水进行换热，换热后的液态冷工质流入下降管9，如此可以进一步提高烟气余热回收效率以及使吸热段受热面安全、经济运行。除盐水换热段内的液态冷工质可以经管道由放热段8的液态工质侧入口进入放热段8内，由与放热段8内的液态工质侧出口排出至下降管4内。除盐水换热段优选为U型管换热器。在与除盐水换热段的除盐水入口连通的输送除盐水管道上安装有调节阀，其用于调节除盐水的流量，进而调节除盐水换热段内的换热量，从而利于控制受热面壁面温度恒定不变。该调节阀与控制器8连接，易于实现控制的自动化。
[0037]综上所述，本发明提供的实施例的有益效果如下:
[0038]通过将翅片管束的断面设置成椭圆形，使得椭圆翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
[0039]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【主权项】
1.一种椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述椭圆翅片管式换热器包括:多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管； 多排所述翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根所述管束上连通管一一对应连通，另一端与多根所述管束下连通管一一对应连通； 多根所述管束上连通管还与所述换热器上集水管连通； 多根所述管束下连通管还与所述换热器下集水管连通； 所述换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，所述换热器下集水管的出口与输出所述液态冷工质的管道连通； 其中，每排所述翅片管束中含有以相互平行且留有间隔的方式形成一排的多根翅片管，多根所述翅片管的一端作为每排所述翅片管束的一端，多根所述翅片管的另一端作为每排所述翅片管束的另一端，所述翅片管的断面为椭圆形。2.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，多排所述翅片管束分为奇数排翅片管束和偶数排翅片管束； 所述奇数排翅片管束中的每排翅片管束和所述偶数排翅片管束中的每排翅片管束为错排设置。3.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。4.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述液态冷工质为水。5.—种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述椭圆翅片管式智能相变换热装置包括:吸热段、上升管、放热段、下降管和流量调节器； 所述吸热段安装于锅炉尾部的烟道内，所述吸热段内的液态冷工质吸收进入所述吸热段内的烟气的热量后变为气态热工质； 所述上升管连通所述吸热段的工质侧出口和所述放热段的工质侧入口，将所述吸热段内的气态热工质输送至所述放热段； 所述放热段安装于所述烟道外，所述放热段内的气态热工质与进入所述放热段内的冷源换热后变为液态冷工质，所述放热段内的冷源与所述放热段内的气态热工质换热后变为热源，其中所述冷源包括空气； 所述下降管连通所述放热段的工质侧出口和所述吸热段的工质侧入口，将所述放热段内的液态冷工质输送至所述吸热段； 所述流量调节器安装于所述下降管上，以调节所述下降管内液体冷工质进入所述吸热段的进水量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上； 其中，所述吸热段为权利要求1?3中任一项所述的椭圆翅片管式换热器，沿烟气的流向多排所述翅片管束依次布置。6.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述液态冷工质为水，所述气态热工质为蒸汽。7.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述冷源为空气。8.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述流量调节器包括第一调节阀和壁面温度测试仪； 所述第一调节阀安装于所述下降管上，所述壁面温度测试仪用于测量所述吸热段的受热面壁面温度。9.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述流量调节器还包括:控制器； 所述控制器与所述第一调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度对所述第一调节阀进行控制。
【专利摘要】本发明提供了一种椭圆翅片管式换热器，其包括多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管；多排翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根管束上连通管一一对应连通，另一端与多根管束下连通管一一对应连通；多根管束上连通管还与换热器上集水管连通；多根管束下连通管还与换热器下集水管连通；换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，换热器下集水管的出口与输出液态冷工质的管道连通；其中，每排翅片管束中含有的多根翅片管的断面为椭圆形。本发明还提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置。本发明使得翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
【IPC分类】F28D20/02, F28F1/02
【公开号】CN105486142
【申请号】CN201510920975
【发明人】王建
【申请人】北京三益能环工程技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
【技术领域】
[0001]本发明属于节能技术领域，特别涉及一种椭圆翅片管式换热器和椭圆翅片管式智能相变换热装置。
【背景技术】
[0002]在锅炉尾部的烟道内，一般都设有翅片管式换热器，用于吸收烟气余热。由于燃料燃烧后产生的杂质粘性大，加之现有技术中的翅片管式换热器的翅片管为圆形翅片管，其断面为圆形，因此在烟气流经翅片管式换热器后，容易在圆形翅片管的后部三角形积灰区，从而影响翅片管的换热效率。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明一方面提供一种椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管；多排所述翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根所述管束上连通管一一对应连通，另一端与多根所述管束下连通管一一对应连通;多根所述管束上连通管还与所述换热器上集水管连通；多根所述管束下连通管还与所述换热器下集水管连通;所述换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，所述换热器下集水管的出口与输出所述液态冷工质的管道连通;其中，每排所述翅片管束中含有以相互平行且留有间隔的方式形成一排的多根翅片管，多根所述翅片管的一端作为每排所述翅片管束的一端，多根所述翅片管的另一端作为每排所述翅片管束的另一端，所述翅片管的断面为椭圆形。
[0004]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，多排所述翅片管束分为奇数排翅片管束和偶数排翅片管束;所述奇数排翅片管束中的每排翅片管束和所述偶数排翅片管束中的每排翅片管束为错排设置。
[0005]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，所述椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。
[0006]在如上所述的椭圆翅片管式换热器中，优选，所述液态冷工质为水。
[0007]本发明另一方面提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其包括:吸热段、上升管、放热段、下降管和流量调节器;所述吸热段安装于锅炉尾部的烟道内，所述吸热段内的液态冷工质吸收进入所述吸热段内的烟气的热量后变为气态热工质;所述上升管连通所述吸热段的工质侧出口和所述放热段的工质侧入口，将所述吸热段内的气态热工质输送至所述放热段;所述放热段安装于所述烟道外，所述放热段内的气态热工质与进入所述放热段内的冷源换热后变为液态冷工质，所述放热段内的冷源与所述放热段内的气态热工质换热后变为热源，其中所述冷源包括空气;所述下降管连通所述放热段的工质侧出口和所述吸热段的工质侧入口，将所述放热段内的液态冷工质输送至所述吸热段;所述流量调节器安装于所述下降管上，以调节所述下降管内液体冷工质进入所述吸热段的进水量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上；其中，所述吸热段为上述的椭圆翅片管式换热器，沿烟气的流向多排所述翅片管束依次布置。
[0008]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述液态冷工质为水，所述气态热工质为蒸汽。
[0009]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述冷源为空气。
[0010]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述流量调节器包括第一调节阀和壁面温度测试仪;所述第一调节阀安装于所述下降管上，所述壁面温度测试仪用于测量所述吸热段的受热面壁面温度。
[0011]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述流量调节器还包括:控制器;所述控制器与所述第一调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度对所述第一调节阀进行控制。
[0012]在如上所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置中，优选，所述锅炉尾部的烟道为锅炉尾部的烟道。
[0013]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0014]通过将翅片管的断面设置成椭圆形，使得翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式换热器的俯视结构示意图；
[0016]图2为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式换热器的仰视结构示意图；
[0017]图3为本发明实施例提供的一种一排翅片管束与一根管束上连通管和一根管束下连通管的连接示意图；
[0018]图4为本发明实施例提供的一种椭圆翅片管式智能相变换热装置的结构示意图；
[0019]其中，图中符号说明如下:
[0020]1管束上连通管、2管束下连通管、3翅片管束、31奇数排翅片管束、32偶数排翅片管束、33翅片管、4换热器上集水管、5换热器下集水管、6吸热段、7上升管、8放热段、9下降管、100调节阀、101壁面温度测试仪、102控制器。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0022]参见图1?3，本发明一实施例提供了一种椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管1、多根管束下连通管2、多排翅片管束3、换热器上集水管4和换热器下集水管5。椭圆翅片管式换热器设置在锅炉尾部的烟道内。
[0023]其中，多排翅片管束3以相互平行且留有间隔的方式依次布置，每排翅片管束3的一端与多根管束上连通管一一对应连通，每排翅片管束3的另一端与多根管束下连通管一一对应连通。每排翅片管束3含有多根翅片管33，每根翅片管33包括管体和形成于管体外壁的翅片，参见图3，多根翅片管33以相互平行且相互之间留有间隔的方式依次布置以形成一排翅片管束3，多根翅片管33的一端作为每排翅片管束3的一端，多根翅片管33的另一端作为每排翅片管束3的另一端。翅片管33的断面为椭圆形，即翅片管为椭圆翅片管，翅片管的管体为椭圆管体。多根管束上连通管1还与换热器上集水管4连通，多根管束下连通管2还与换热器下集水管5连通。换热器上集水管4的进口与输入液态冷工质的管道连通，换热器下集水管5的出口与输出液态冷工质的管道连通。液态冷工质为水。为了抵御含硫烟气结露点腐蚀，翅片管的材质为09CrCuSb钢。翅片管优选为高频电阻焊螺旋翅片管。由于椭圆翅片管分离区内涡流减小，使背风面积灰减少。在高灰场合，圆翅片管背风面积灰严重，甚至产生的灰锥形成搭桥，椭圆翅片管不易产生由灰锥形成的搭桥，从而使得椭圆翅片管积灰减少。
[0024]同时，椭圆翅片管较圆翅片管而言，还具有如下明显优点:1)换热效果得到改善。对相同周长而言，由于椭圆翅片管流通截面积比圆翅片管小，若流量不变则扰动加强，管内对流换热得到强化。对管外情况而言，从流体分离点位置和边界层发展来看，椭圆翅片管外的平均换热效果总是优于圆翅片管，由于椭圆近似于流线型，流体外掠时阻力较小，在允许相同的流动阻力下可提高流速，因而外部传热也可以得到强化。2)椭圆管外部流动特性好。当流体沿椭圆长轴方向横掠时，相对椭圆翅片管分离点后移，无疑在分离区内由于卡门涡街造成的流动损失会大大减小。3)换热器结构紧凑，即在相同的流通面积下椭圆翅片管传热周边长，换热面积也相应增加，结构上也允许布置得更紧凑，使单位体积的换热量增加。基于此，椭圆翅片管传热系数比圆翅片管高15%，而其阻力比圆翅片管低18%。对特定换热量，与由圆翅片管形成的椭圆翅片管式换热器相比，椭圆管式换热器(即由椭圆翅片管形成的椭圆翅片管式换热器)所需的换热面积更小，消耗功率也更小。
[0025]为了进一步降低椭圆翅片管的积灰量，椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。经使用，大于等于1.4时椭圆管的背风面基本不会产生灰锥。
[0026]参见图1?2，为了增大与烟气的有效接触面积，多排翅片管束分为奇数排翅片管束31和偶数排翅片管束32，沿烟气流向，为每排翅片翅片管束以自然数编号，自1开始，编号为1、3、......、(2n+l)的所有翅片管束排称为奇数排翅片管束，自2开始，编号为2、4、......、
(2n+2)的所有翅片管束排形成奇数排翅片管束称为偶数排翅片管束，其中，11为正整数。奇数排翅片管束31中的每排翅片管束和偶数排翅片管束32中的每排翅片管束为错排设置。
[0027]多根管束上连通管1分为第一上连通组和第二上连通组，第一上连通组的每根管束上连通管1与换热器上集水管4法兰连接，第二上连通组的每根管束上连通管1与换热器上集水管4焊接连接。多根管束下连通管2分为第一下连通组和第二下连通组，第一下连通组的每根管束下连通管2与换热器下集水管5法兰连接，第二下连通组的每根管束下连通管2与换热器下集水管5焊接连接。多排翅片管束3以相互平行且留有间隔的方式依次布置，多排翅片管束3沿布置方向分为第一翅片组和第二翅片组，每组至少包括一排翅片管束，第一翅片组的每排翅片管束的一端与第一上连通组连通，第一翅片组的每排翅片管束的另一端与第一下连通组连通，第二翅片组的每排翅片管束的一端与第二上连通组连通，第二翅片组的每排翅片管束的另一端与第二下连通组连通。每排翅片管束3含有多根翅片管33，多根翅片管33以相互平行且相互之间留有间隔的方式依次布置，多根翅片管33的一端作为每排翅片管束的一端，多根翅片管33的另一端作为每排翅片管束的另一端。
[0028]翅片管束换热器在应用时，第一翅片组位置靠前，极易先于第二翅片组发生管壁的磨损或泄露，从而导致翅片管束换热器换热失效，排烟温度升高，造成能源浪费，因此通过将与第一翅片组连通的第一上连通组和第一下连通组对应地与换热器上集水管4和换热器下集水管5法兰连接，将与第二翅片组连通的第二上连通组与换热器上集水管4焊接连接，将与第二翅片组连通的第二下连通组与换热器下集水管4焊接连接，使得由第一翅片组、第一上连通组和第一下连通组组成的换热单元与换热器上集水管4和换热器下集水管5的连接方式为可拆卸连接方式，相对于由多排翅片管束、多根管束上连 通管和多根管束下连通管通过焊接形成的一个整体换热单元，在管壁发生磨损或泄漏时，更换快捷方便，节约维护费用，且避免了能源浪费。在应用时，前三排翅片管束中的管壁极易发生磨损或泄露，因此第一上连通组含有三根管束上连通管1，第一下连通组含有三根管束下连通管2，第一翅片组含有三排翅片管束3，每排翅片管束3与一根管束上连通管1和一根管束下连通管2连通。参见图4，本发明另一实施例还提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其包括:吸热段6、上升管7、放热段8、下降管9和流量调节器。
[0029]其中，吸热段6(或称为相变换热器下段)安装于锅炉尾部的烟道内，用于吸收流经吸热段6的烟气的热量来加热其内的液态冷工质，液态冷工质吸热后变为气态热工质。烟气从吸热段6的烟气侧入口进入，在吸热段6内放热后，由烟气侧出口排出;液态冷工质由吸热段6的工质侧入口进入，在吸热段6内吸热后，由吸热段6的工质侧出口排出，即完成吸热过程。由于水的比热容大，且为了降低成本，液态冷工质优选为水，对应地气态热工质为蒸汽。锅炉尾部的烟道可以为常减炉尾部的烟道。吸热段为前述的椭圆翅片管式换热器，其包括:多根管束上连通管1、多根管束下连通管2、多排翅片管束3、换热器上集水管4和换热器下集水管5;多排翅片管束3沿烟气的流向依次布置，每排翅片管束的每根翅片管的截面为椭圆形。。
[0030]上升管7连通吸热段6的工质侧出口和放热段8的工质侧入口，将吸热段6内的气态热工质输送至放热段8。在液态冷工质变为气态热工质的过程中产生的热能可以使气态热工质经上升管7进入放热段8内，而无需外界驱动力，提高了能源利用率。
[0031]放热段8(或称为相变换热器上段)安装于烟道外，用于释放进入放热段8内的气态热工质的热量来加热进入其内的冷源，气态热工质换热后变为液态冷工质，冷源与气态热工质换热后变为热源，其中冷源为空气，相应的，热源也为空气，热源的温度高于冷源的温度。气态热工质从放热段8的工质侧入口进入，在放热段8内放热后，变为液态冷工质，然后由工质侧出口排出；冷源由放热段8的空气侧入口进入，在放热段8内吸热后，变为热源，然后由放热段8的空气侧出口排出，即完成放热过程，热源排出后可以进入空气预热器进行再加热，该空气预热器安装于锅炉内，且其安装位置相对于吸热段6的安装位置，处于烟气的上游。
[0032]下降管9的一端与放热段8的工质侧出口连通，下降管9的另一端与吸热段6的工质侧入口连通，将放热段8内的液态冷工质输送至吸热段6。在气态热工质变为液态冷工质后，依靠液态冷工质的重力，经下降管9进入吸热段6，而无需外界驱动力，提高了能源利用率。换言之，吸热和放热过程，无需外界驱动力，依靠产生的热能和自身的重力形成自然循环。
[0033]流量调节器安装于下降管9上，用于调节下降管9内液体冷工质进入吸热段6的进水量，以实现调高或调低液态冷工质的循环量，进而调节液态冷工质在吸热段6内与烟气的换热量，从而控制吸热段6的受热面壁面温度，使得受热面壁面温度在燃料酸露点温度之上，例如控制受热面壁面温度比燃料酸露点的温度高出10°。通过流量调节器的控制，可以使放热段8的冷却速率与吸热段6的吸热速率平衡，饱和蒸汽与饱和水自然循环达到平衡，受热面壁面温度(或称壁温)恒定不变。
[0034]流量调节器包括调节阀100和壁面温度测试仪101。调节阀100安装于下降管9上，用于调节下降管9内液体冷工质进入吸热段6的进水量。壁面温度测试仪101用于测量吸热段6的受热面壁面温度，应用时，其可以安装于吸热段6的受热面上，直接测量受热面壁面温度;为了实现测量简单，可以安装在上升管7上，间接测量受热面壁面温度，通过测量蒸汽的温度来测量受热面壁面温度。
[0035]为了实现自动化，流量调节器还包括:控制器102，其与调节阀100和壁面温度测试仪101连接，根据预设的燃气酸露点温度和壁面温度测试仪101测得的受热面壁面温度对调节阀100进行控制，以调高或调低液态冷工质的循环量，进而调整在吸热段6内的换热量，从而调高或调低吸热段6的受热面壁面温度。具体地，将受热面壁面温度的预设值设置为高于燃气酸露点温度值，例如高10°，将壁面温度测试仪101测得的受热面壁面温度与预设值比较，如果大于预设值，则增大调节阀100的开度，如果小于预设值，则减小调节阀100的开度，从而使受热面壁面温度稳定在预设值，保持受热面壁面温度(或称壁温)恒定不变。
[0036]为了进一步降低炉子的排烟温度，使节能效益最大化，冷源还包括:除盐水，椭圆翅片管式智能相变换热装置还包括除盐水换热段;吸收段6内的气态热工质在流经放热段8后，进入除盐水换热段与进入除盐水换热段内的除盐水进行换热，换热后的液态冷工质流入下降管9，如此可以进一步提高烟气余热回收效率以及使吸热段受热面安全、经济运行。除盐水换热段内的液态冷工质可以经管道由放热段8的液态工质侧入口进入放热段8内，由与放热段8内的液态工质侧出口排出至下降管4内。除盐水换热段优选为U型管换热器。在与除盐水换热段的除盐水入口连通的输送除盐水管道上安装有调节阀，其用于调节除盐水的流量，进而调节除盐水换热段内的换热量，从而利于控制受热面壁面温度恒定不变。该调节阀与控制器8连接，易于实现控制的自动化。
[0037]综上所述，本发明提供的实施例的有益效果如下:
[0038]通过将翅片管束的断面设置成椭圆形，使得椭圆翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
[0039]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【主权项】
1.一种椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述椭圆翅片管式换热器包括:多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管； 多排所述翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根所述管束上连通管一一对应连通，另一端与多根所述管束下连通管一一对应连通； 多根所述管束上连通管还与所述换热器上集水管连通； 多根所述管束下连通管还与所述换热器下集水管连通； 所述换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，所述换热器下集水管的出口与输出所述液态冷工质的管道连通； 其中，每排所述翅片管束中含有以相互平行且留有间隔的方式形成一排的多根翅片管，多根所述翅片管的一端作为每排所述翅片管束的一端，多根所述翅片管的另一端作为每排所述翅片管束的另一端，所述翅片管的断面为椭圆形。2.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，多排所述翅片管束分为奇数排翅片管束和偶数排翅片管束； 所述奇数排翅片管束中的每排翅片管束和所述偶数排翅片管束中的每排翅片管束为错排设置。3.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述椭圆形的长半轴和短半轴之比大于等于1.4。4.根据权利要求1所述的椭圆翅片管式换热器，其特征在于，所述液态冷工质为水。5.—种椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述椭圆翅片管式智能相变换热装置包括:吸热段、上升管、放热段、下降管和流量调节器； 所述吸热段安装于锅炉尾部的烟道内，所述吸热段内的液态冷工质吸收进入所述吸热段内的烟气的热量后变为气态热工质； 所述上升管连通所述吸热段的工质侧出口和所述放热段的工质侧入口，将所述吸热段内的气态热工质输送至所述放热段； 所述放热段安装于所述烟道外，所述放热段内的气态热工质与进入所述放热段内的冷源换热后变为液态冷工质，所述放热段内的冷源与所述放热段内的气态热工质换热后变为热源，其中所述冷源包括空气； 所述下降管连通所述放热段的工质侧出口和所述吸热段的工质侧入口，将所述放热段内的液态冷工质输送至所述吸热段； 所述流量调节器安装于所述下降管上，以调节所述下降管内液体冷工质进入所述吸热段的进水量，从而控制所述吸热段的受热面壁面温度在锅炉燃料酸露点温度之上； 其中，所述吸热段为权利要求1?3中任一项所述的椭圆翅片管式换热器，沿烟气的流向多排所述翅片管束依次布置。6.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述液态冷工质为水，所述气态热工质为蒸汽。7.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述冷源为空气。8.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述流量调节器包括第一调节阀和壁面温度测试仪； 所述第一调节阀安装于所述下降管上，所述壁面温度测试仪用于测量所述吸热段的受热面壁面温度。9.根据权利要求5所述的椭圆翅片管式智能相变换热装置，其特征在于，所述流量调节器还包括:控制器； 所述控制器与所述第一调节阀和所述壁面温度测试仪连接，根据预设的燃气酸露点温度和所述壁面温度测试仪测得的受热面壁面温度对所述第一调节阀进行控制。
【专利摘要】本发明提供了一种椭圆翅片管式换热器，其包括多根管束上连通管、多根管束下连通管、多排翅片管束、换热器上集水管和换热器下集水管；多排翅片管束以相互平行且留有间隔的方式依次布置，一端与多根管束上连通管一一对应连通，另一端与多根管束下连通管一一对应连通；多根管束上连通管还与换热器上集水管连通；多根管束下连通管还与换热器下集水管连通；换热器上集水管的进口与输入液态冷工质的管道连通，换热器下集水管的出口与输出液态冷工质的管道连通；其中，每排翅片管束中含有的多根翅片管的断面为椭圆形。本发明还提供了一种椭圆翅片管式智能相变换热装置。本发明使得翅片管的积灰减少，同时还改善了换热效果，提高了换热效率。
【IPC分类】F28D20/02, F28F1/02
【公开号】CN105486142
【申请号】CN201510920975
【发明人】王建
【申请人】北京三益能环工程技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月11日
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