[发明专利]高温波纹板空气预热器

说明书

本发明涉及一种直接利用高温烟道气加热空气，充分回收一次能源的波纹板空气预热器，它主要包括波纹板、波纹板的间距定距件。

利用烟道气加热空气的技术，到目前已有了很大的发展，出现了许多形式的空气预热器，如管式预热器、钢-水热管预热器、回转式预热器等，都为烟道气的余热利用作出了自己的贡献。但是这些现有技术在实际应用中都有些不够理想的地方，有的承受不了温度较高的烟道气，必须将烟道气的温度降低到500℃以下才能工作;有的虽能承受温度较高的烟道气，但其它性能参数较差，不能把空气加热到较高的温度（一般都在250℃以下）;有的设备庞大，结构复杂、制造麻烦。发明者在准备提出专利申请之前，对现有技术进行了国际联机检索，还未发现以波纹板作传热面利用高温烟道气加热空气的这种型式的预热器。

西德专利DE3330-254-A公开了一种以波纹板作传热面的换热器，用在空气调节装置中加热空气。传热板是由平板和在其两侧设置的波纹板所组成。平板与波纹板可用机械构件连接，也可粘结或者焊接。由若干这样的传热板组成的传热板束，是靠传热板的平板浸渍粘结而形成，同时也在传热板之间形成了许多气体通道。由于这种结构和制造方法，必然存在一些不足，如该换热器不能用于高温工况下，因为工作介质的温度较高时，粘结剂将熔化，而靠浸渍粘结形成的传热板束则会松动，换热器不能正常工作。另外，气体从通道中流过时，仍以直线流动，波纹板仅起扩展面（二次表面）的作用，没有起到强化气体湍流的作用，因此，在相同的雷诺数下，给热系数低。

美国专利US-4586-563-A公开了一种由管子和波纹板组成的换热器，用于使水加热空气。该换热器的特点是，排列规则的管子插进波纹板束的孔中，波纹板上的凸台与相邻波纹板上的凹台相接而构成波纹板的间距定距件，水流经管内，空气流经波纹板之间的通道进行换热。只要对该换热器的结构作一些分析，就不难看出其存在的不足。第一，该换热器的管内流体的换热面是管子的壁面，波纹板面只起管外流体二次换热面的作用，因此，若用作气-气相换热，管内给热系数较小，换热效率低。第二，气体在波纹板间顺着波纹方向（即垂直波峰方向）流动，且要绕过管子和波纹板间的定距件，流体阻力大。第三，换热器的结构显然十分复杂，制造也十分麻烦。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种安全可靠地直接利用高温烟道气（850℃）将空气加热到较高的温度（600℃）、流体流动阻力小，传热效率高、结构简单、制作容易的空气预热器。

为了实现本发明的目的、设计出一种理想的空气预热器，本发明的设计者查阅了大量国内外换热器的文献资料，对已有的各种形式的换热器，从传热学、流体力学、结构热应力和制造工艺学的多种角度进行了深入广泛的研究，全面掌握了各种换热的结构特点。经过长达六年的工作努力，在巧妙地吸取了其它换热器优点的基础上，创造性地提出了新的技术方案，能圆满地实现本发明的目的。

本发明的目的可通过下面的技术措施来达到：波纹板的四周制作成平边，平边与密封体相焊接形成传热板束和气体传热空间，波纹板的其余板面为布满波纹的传热面。波纹板的间距定距件是管状的，称为定距管，其轴线与气体流动方向一致。也正是由于波纹板与密封体相焊接形成传热板束和气体传热空间，使得本发明能在烟道气温度高达850℃的工况下安全地操作，克服了浸渍粘结和垫片密封连接结构不能用于高温工况下的不足。波纹板四周制成直边，是为了便于焊接，提高焊接质量，使得本发明在高温工况下工作更为可靠。波纹板的板面除四周很小一部分用于焊接的平边外，其余均为布满波纹的传热面，旨在为了在低雷诺数下促进气体湍流，扩大传热面，增大传热效率。把波纹板的间距定距件设计成管状，管子的轴线与气体的流动方向一致，这样可大大降低气体流动阻力。即使在气体压力差很小的情况下，也能达到理想的传热效果。

把波纹板四周的平边制作成，在与气体流动方向平行的平边为直平边，在与气体流动方向垂直的平边为斜平边，并且直平边与称为堵风条的密封体相焊接，斜平边与称为堵风块的密封体相焊接，则比较好，有利于本发明目的实现。

定距管的端面可制作成斜面，斜面的下边（锐角形成的边）焊在波纹板的波峰上。定距管的这种结构形式和焊接特点，特别方便焊接施工，能比较好的达到发明目的。