管板式换热器

　　技术领域

　　本发明涉及换热器技术领域，特别涉及一种管板式换热器。

　　背景技术

　　石化、电力等行业有很多工艺或焚烧类加热炉，其处理烟气余热的方法通常是将烟气和空气进行热交换，由换热后的空气将回收热量带入加热炉循环利用，从而达到节能的效果。

　　目前，空气换热器根据不同的结构或传热方式分为管式换热器、回转式换热器、板式换热器等；其中，较为常用的管式换热器的换热效率较低，体积较大、重量也较大。而板式换热器具有换热效率高的优点，但是对板的制造和安装要求较高，制造工艺复杂，造价昂贵，而且存在空气侧向烟气侧泄露的问题，导致一定的能量损失。

　　综上所述，如何解决管式换热器换热效率低、体积大、重量大的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

　　发明内容

　　有鉴于此，本发明的目的在于提供一种管板式换热器，以提高换热器的换热效率，减小换热器体积和重量。

　　为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

　　一种管板式换热器，包括壳体和呈阵列布置在所述壳体中的换热管板；所述换热管板为截面是矩形的扁平管；所述壳体包括两个相对设置的安装板，所述安装板上设置有呈阵列布置的空气通孔，所述换热管板的两个管口分别与两个所述安装板上的空气通孔密封连接；所述壳体上与所述换热管板的窄面平行的两个侧面上开设有烟气通孔。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述安装板可拆卸地密封连接在所述壳体上。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板的截面的长度L与宽度W的比值为L：W＝(3～100)：1。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板的管内截面宽度S1为5mm～30mm。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板的壁厚为2mm～20mm。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，相邻所述换热管板外表面形成的烟气通道的间隙为S2，且S2≥S1。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板分层布置在所述壳体中，共布置Y层，Y≥2，每层布置M个所述换热管板，M≥2。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板的两个管口与所述安装板的空气通孔之间通过密封剂粘接固定或焊接固定。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述换热管板的材质为玻璃或金属。

　　优选的，在上述的管板式换热器中，所述壳体内部设置有位于所述换热管板的中部位置，用于支撑所述换热管板的支撑板。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果是：

　　本发明提供的管板式换热器中，采用了截面是矩形的扁平管作为换热管，在此称为换热管板，替代了传统的管式换热器中的圆管状的换热管，换热管板呈阵列布置在壳体中，且换热管板的两个管口分别与壳体两个安装板上的空气通孔密封连接，而在壳体上与换热管板的窄面平行的两个侧面上开设有烟气通孔。在工作时，空气从一侧安装板上的空气通孔进入换热管板中，与此同时，烟气从壳体的烟气通孔进入壳体中，流经由相邻换热管板外表面形成的烟气通道，与换热管板中的空气进行热量交换，换热完成后，空气在换热管板的另一侧管口排向空气通道，烟气由壳体另一侧面上的烟气通孔排向烟气管道。由于换热管板为矩形的扁平管，热交换效率与板式换热器相当，而且，与普通圆形管的管式换热器相比，换热管板更有利于空间排布，空间利用率更高，因此可以减小换热器的体积和重量。

　　附图说明

　　为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

　　图1为本发明实施例提供的一种管板式换热器的主视图；

　　图2为图1中的管板式换热器的左视图；

　　图3为图1中的管板式换热器的俯视图；

　　图4为图1中的A-A截面的局部剖视图；

　　图5为本发明实施例提供的一种管板式换热器的换热管板的单体结构示意图；

　　图6为本发明实施例提供的一种管板式换热器的换热管板的布置结构示意图。

　　在上述图1-图6中，1为壳体、2为换热管板、3为安装板、301为空气通孔、4为烟气通道、5为支撑板、L为换热管板的截面长度、W为换热管板的截面宽度、S1为换热管板的管内截面宽度、S2为相邻换热管板外表面形成的烟气通道的间隙。

　　具体实施方式

　　本发明的核心是提供了一种管板式换热器，提高了换热器的换热效率，减小了换热器体积和重量。

　　下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

　　请参考图1-图6，图1为本发明实施例提供的一种管板式换热器的主视图；图2为图1中的管板式换热器的左视图；图3为图1中的管板式换热器的俯视图；图4为图1中的A-A截面的局部剖视图；图5为本发明实施例提供的一种管板式换热器的换热管板的单体结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种管板式 换热器的换热管板的布置结构示意图。

　　本发明实施例提供了一种管板式换热器，包括壳体1和换热管板2；换热管板2成阵列地布置在壳体1中，换热管板2为扁平管，截面形状为矩形，因此，换热管板2的轴向方向上具有窄面和宽面；壳体1包括两个相对设置的安装板3，安装板3上开设有呈阵列布置的空气通孔301，换热管板2的两个管口分别与两个安装板3上的相互对应的空气通孔301密封连接；壳体1可以是长方体结构，在壳体1上与换热管板2的窄面平行的两个侧面上开设有烟气通孔，即烟气进入壳体1后，垂直于换热管板2的轴线流动，且相邻换热管板2的宽面之间形成间隙S2，该间隙S2为烟气通道4，烟气在烟气通道4内流动。

　　上述管板式换热器的具体工作过程是：空气从一侧安装板3的空气通孔301进入换热管板2内，向另一侧安装板3方向流动，与此同时，烟气从壳体1的一侧烟气通孔进入壳体1内，烟气在烟气通道4中流动，即在相邻换热管板2的宽面之间的间隙内流动，烟气与换热管板2的外表面接触，从而与换热管板2内部的空气进行热交换，交换完成后，换热管板2内的空气流向空气管道中，用于回收利用，烟气则进入烟气管道中。

　　可以看出，本发明中的管板式换热器采用长方体形状的扁平管作为换热管，即换热管板2，换热管板2与传统的圆管式换热管相比，换热管板2可以在壳体1内更紧密地布置，空间利用率高，而且换热面积增大，热交换效率提高，相当于板式换热器的热交换效率，但比板式换热器的结构简单，制造工艺简单，成本低，而且由于安装板3与壳体1之间密封，换热管板2与安装板3之间密封，所以防止了空气泄露至烟气侧，并且由于矩形扁平管的空间利用率高，则可以减小换热器的质量和体积。

　　如图1所示，在本实施例中，安装板3与壳体1为分体结构，安装板3可拆卸地密封连接在壳体1上，由于安装板3与壳体1密封连接，换热管板2的管口与安装板3上的空气通孔301密封连接，因此，安装板3将换热管板2与壳体1内部的烟气通道4完全隔离，空气只能从空气通孔301进入换热管板2中，防止了空气泄漏到烟气通道4内，从而避免了空气的能量损失。具体地，安装板3通过螺钉、螺栓密封连接在壳体1上，方便拆卸，安装板3可以是一次成型结构，也可以通过金属切割或组焊等方法制成；当然，安装板3还可以粘接或焊接在壳体1上，或者与壳体1为一体成型结构。

　　如图1和图5所示，换热管板2的截面的长度L与宽度W的比值为L：W＝(3～100)：1，使得换热管板2为扁平管，换热管板2在轴线方向上具有窄面和宽面，相邻换热管板2的宽面之间的间隙形成烟气通道4，因为宽面与烟气的接触面积较大，热交换效率更高。优选的，L与W的比值为5:1，当然，根据实际情况选择合适的长宽比，并不局限与本实施例中所列举的比值和范围。

　　更具体地，如图1和图5所示，换热管板2的管内截面宽度S1为5mm～30mm。换热管板2的壁厚为2mm～20mm。根据不同的换热器大小选择合适尺寸的换热管板2，并不局限于本实施例中所提供的尺寸。

　　如图1、图2和图4所示，在本实施例中，相邻换热管板2外表面所形成的烟气通道4的间隙为S2，并且S2≥S1，目的是为了保证空气与烟气的换热效率较高的前提下，提高烟气的通过量，提高烟气余热回收的速度。

　　如图1、图2和图6所示，在本实施例中，换热管板2在壳体1中分层布置，共有Y层，Y≥2，每层布置M个换热管板，M≥2。此为矩形阵列布置，对于长方体形状的壳体1而言，矩形阵列布置对壳体1的利用率较高。当然，当壳体1为圆筒形结构时，换热管板2可以采用多层布置结构，但是每层换热管板2的数量由边缘向中部逐渐增多，以充分利用壳体内部空间，总之，采用阵列布置结构既可以实现模块化安装，而且热交换效率达到*优化。

　　进一步优化，如图4所示，换热管板2的两个管口与安装板3的空气通孔301之间通过密封剂粘接固定或者焊接固定。当采用密封剂粘接固定时，则在保证换热管板2与安装板3密封连接的同时，还能够对换热管板2进行单独拆卸，方便维修和更换。其中，密封剂具体为聚四氟乙烯垫或高温胶。

　　在本实施例中，换热管板的材质为玻璃或金属，更优选为玻璃材质，具体为工业用高温钢化玻璃，由于烟气是由燃料燃烧后所产生，燃料燃烧后产生二氧化硫，并有少量进一步氧化生成三氧化硫，烟气还有一定水，使得烟气低于其露点温度时，极易对换热器造成酸腐蚀，而采用钢化玻璃，则有效防止了换热板管2的腐蚀。而且将钢化玻璃制成截面为矩形的扁平管结构，与大片玻璃平板相比，结构强度更好，不易破碎，便于制造、运输及安装。当然，换热管板2也可采用金属，当烟气温度大于400度时，换热管板2选用304不锈钢，烟气温度在180～400度之间时，换热管板2选用普通碳钢。

　　如图2所示，在本实施例中，为了保证换热管板2的安装强度，在壳体1内 设置有支撑板5，支撑板5支撑在换热管板2的中部位置，支撑板5为一块板，其上相应地开设有用于穿过换热管板2的支撑孔。

　　本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

　　对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的*宽的范围。

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