[0001] 本发明涉及板式换热器技术领域，具体是涉及一种换热板片组及板式换热器。

[0002] 板式换热器是由多个换热板片组(或称为换热板片组件)按照一定的间隔，通过垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板式换热器具有体积小、占地面积小、传热效率高、组装灵活、热损失小等优点；目前市场上出现的板式换热器多为液体和液体交换，而无法解决回收加热炉烟气中的余热的问题；因此，国内普遍采用空气预热器回收加热炉烟气中的余热，用于对燃烧用的空气进行预热，以提高加热炉效率。而空气预热器在实际应用过程中，不仅容易出现露点腐蚀失效、设备庞大和投资巨大等问题，而且随着烟气温度的降低，空气难以平衡烟气的吸热量，这使得现有加热炉的排烟温度大致在160～200℃，仍有较多的热量未被回收；所以为了进一步回收余热，就需要用水或其他液相工艺介质来吸收烟气的冷凝热量。

[0003] 为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本申请的申请人在早期的研究过程中，递交了申请号为CN201510759050.2的专利申请，其中公开了一种气相和液相热交换耐高压板式换热器，包括多个换热板片组件组成的换热模块；所述换热板片组件包括气相介质换热板片组件和液相介质换热板片组件；气相介质换热板片组件，包括非金属换热板片，非金属换热板片的表面安装有支撑肋，非金属换热板片的各个侧边上、下边缘设有密封条；所述上支撑肋、下支撑肋和密封条分别与所述非金属换热板片之间固定连接，相邻的非金属换热板片和所述密封条、垫片通过压紧力围成多个气相介质的通道；所述液相介质换热板片组件内部设有液相介质通道；从而在兼备板式换热器优点的同时，解决了回收加热炉烟气中余热的问题，能把烟气温度降低更低且耐腐蚀。

[0004] 但申请人在之后的实际生产应用过程中，发现在所述板式换热器的换热板片结构基础上，如果非金属换热板片与金属换热板片之间的接触面积过大，则会使得气液两相的换热面积过小，不利于提高换热效率，如果非金属换热板片与金属换热板片之间的接触面积过小，则不能确保二者之间粘接的牢靠性，容易出现非金属换热板片与金属换热板片脱离的情况，导致换热器失效；此外，由于非金属换热板片采用玻璃或陶瓷材质，且非金属换热板片上设置凹槽，在凹槽内设置冷却管，形成液相介质通道，从而一方面液相介质与气相介质之间需要通过冷却管管壁、非金属换热板片这两层传热结构进行换热，使得换热效率较低，另一方面，具有凹槽的非金属换热板片质地较脆、承压能力较差，当两块非金属换热板片之间流入高温高压的液相介质时，液相介质会对非金属换热板片产生一定的胀力，使得非金属换热板片发生形变，不仅不利于确保其机械性能，而且非金属换热板片容易出现受力不均的情况，严重时甚至发生非金属换热板片破裂的情况。

[0005] 此外，申请号为CN201380030370.3的专利文件公开了一种用于在除湿空调系统中使用的热交换器，包括：多个膜板组件，所述多个膜板组件在大致平行的结构中彼此面对并且被间隔开以便在其间限定空气间隙，待通过所述除湿空调系统处理的空气能够流经所述空气间隙，所述膜板组件中的每一个包括：板结构，两个膜，每一个膜均面对所述板结构的相对侧并且与所述板结构间隔开以便在其间限定液体干燥剂能够流过的间隙，和至少一个干燥剂排出端口，其中，每一个膜都具有底部部分，所述底部部分被密封至所述板结构，使得所述液体干燥剂被迫流过所述至少一个排出端口，从而在位于每一个膜与所述板结构之间的所述间隙中形成负压。但该申请中的热交换器主要应用在除湿系统中，其结构较为复杂，不仅不利于降低生产成本，而且不能够确保其换热效率，较难用于对烟气余热进行回收。

[0034] 下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。提供这些实施例是为了使公开内容更详尽和完整，并且向本领域的技术人员完整传达其包括的范围。也应注意这些实施例不相互排斥。来自一个实施例的组件、步骤或元素可假设成在另一实施例中可存在或使用。在不脱离公开的实施例的范围的情况下，可以用多种多样的备选和/或等同实现方式替代所示出和描述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文论述的实施例的任何修改或变型。对于本领域的技术人员而言明显可以仅使用所描述的方面中的一些方面来实践备选实施例。本文出于说明的目的，在实施例中描述了特定的数字、材料和配置，然而，领域的技术人员在没有这些特定细节的情况下，也可以实践备选的实施例。在其它情况下，可能省略或简化了众所周知的特征，以便不使说明性的实施例难于理解。

[0035] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0036] 同时，在本发明的实施例中所提到的方向性用语，均是以换热板片组在正常装配以及正常安装放置下的情况为基准，其中“上”指换热板片组正常装配及正常安装放置的上部方向或空间，“下”指换热板片组正常装配及正常安装放置的下部方向或空间，“前”指换热板片组正常装配及正常安装放置的前端方向或空间，“后”指换热板片组正常装配及正常安装放置的后部方向或空间，“水平”指换热板片组正常装配及正常安装放置时的水平面方向，与常规理解相同，“水平”方向与“上下”方向(或称为“竖直”方向)垂直。

[0037] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0038] 实施例1

[0039] 本实施例针对现有技术中用于气相和液相进行热交换的板式换热器的换热板片组，与常规的板式换热器相同的是，所述板式换热器包括换热板片组，密封装置，液相介质的进口、换热通路以及出口，气相介质的进口、换热通路以及出口等结构。

[0040] 在现有技术中，往往只涉及气相与液相能够实现传热以及对烟气的抗腐蚀性能，而忽视了换热板片组装配牢靠性与其换热效率之间的关系，具体而言就是在现有的换热板片组的结构基础上，如果非金属换热板与金属换热板之间的接触面积过大，有利于提高换热板片组的装配牢靠性，但是会使得气液两相的换热面积过小或传热结构过多，不利于提高换热效率，如果非金属换热板与金属换热板之间的接触面积过小，有利于增大换热面积，但不能确保二者之间粘接的牢靠性，容易出现非金属换热板与金属换热板脱离的情况，严重时甚至发生非金属换热板破损的情况，导致换热器失效。

[0041] 为了解决现有技术中换热板片组存在的换热效率低下，以及非金属换热板容易发生脱离或破损的问题，本实施例提出一种板式换热器，如附图1-4所示，所述板式换热器包括多个换热板片组对4，任意相邻的两个换热板片组4之间设置密封结构3，所述换热板片组4与密封结构3共同构成气相介质通道2，用于为烟气的流动、换热提供通路；所述换热板片组4内部设置液相介质通道1，用于为液相介质的流动、换热提供通路，与现有技术相同的是，所述液相介质优选为水；从而烟气与液相介质通过换热板片组4进行热交换，以实现对高温烟气中的余热进行回收。

[0042] 所述换热板片组对4包括拉力件7、第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b，所述拉力件7通过多个拉力点分别连接所述第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b，以对所述第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b分别施加拉力。

[0043] 具体的，第一非金属换热板5a与第二非金属换热板5b之间形成液相介质通道1，拉力件7被设置在液相介质通道1中，即所述拉力件7被设置在第一非金属换热板5a与第二非金属换热板5b之间；所述拉力件7上设置多个第一连接部72和多个第二连接部73，所述拉力件7通过第一连接部72与第一非金属换热板5a连接，用于对第一非金属换热板5a施加拉力；拉力件7通过第二连接部73与第二非金属换热板5b连接，用于对第二非金属换热板5b施加拉力。

[0044] 需要说明的是，在本实施例以及本发明中，第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b为相同的非金属换热板，仅为了便于说明，本发明中分别对其赋予不同的附图标记；

[0045] 作为本实施例的优选，所述第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b均为玻璃或陶瓷材质的平整板体结构，一方面无需对其结构进行特殊加工，有利于降低生产成本，另一方面玻璃、陶瓷的耐腐蚀性能优异，能够保证换热板片组4在烟气的酸性环境中实现稳定运作。其中，所述玻璃材质可以为普通的家用玻璃，也可以为高硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、石英玻璃、微晶玻璃、高硅氧玻璃、低碱无硼玻璃或陶瓷玻璃等材质；作为优选，所述第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b均为普通的家用玻璃，从而能够在确保不影响换热的前提下，进一步降低生产成本。

[0046] 在换热器正常运行时，拉力件7始终处于受力状态，为了确保拉力件7的机械性能，所述拉力件7优选为金属材质，具体可以为铜、铝合金、碳钢或不锈钢等材质。

[0047] 为了便于装配，作为本实施例的优选方案，所述拉力件7通过第一连接部72与第一非金属换热板5a粘接；拉力件7通过第二连接部73与第二非金属换热板5b粘接。

[0048] 从而本实施例通过在液相介质通道1中设置拉力件7，并将拉力件7的第一连接部72与第一非金属换热板5a连接，将拉力件7的第二连接部73与第二非金属换热板5b连接，一方面能够对第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b施加拉力，抵消液相介质通道1中的液相介质的胀力，使得非金属换热板能够较为牢靠地装配在换热器中，避免非金属换热板发生脱离，同时改善了非金属换热板的受理分布情况，确保了非金属换热板的受力平衡，有利于提高非金属换热板的机械性能，避免非金属换热板发生破裂，另一方面液相介质通道1中的液相介质能够与非金属换热板直接接触，即液相介质与气相介质之间仅通过非金属换热板这一层传热结构进行换热，相较于现有技术中的两层传热结构，提高了换热效率；此外，设置在液相介质通道1中的拉力件7，能够在一定程度上改变液相介质的流动方向，增大液相介质内部的紊流情况，从而进一步提高换热效率。

[0049] 为了在不影响换热效率的前提下，确保拉力件7与第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b之间连接的牢靠性，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的30％-70％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的30％-70％。

[0050] 实施例2

[0051] 如附图1-2所示，本实施例在实施例1的基础上，对换热板片组4的结构做进一步介绍：

[0052] 所述换热板片组4还包括密封条6，所述密封条6分别与第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b、拉力件7连接，且密封条6、第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b之间形成液相介质通道1，从而一方面确保了换热板片组4内部的液相介质通道1的密封性能，另一方面能够对第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b、拉力件7提供进一步的固定作用，有利于提高换热板片组4及板式换热器的装配牢靠性。

[0053] 实施例3

[0054] 如实施例1所述，拉力件7的设置，在避免非金属换热板发生脱离或破裂的同时，一定程度上提高了换热效率；因此，如附图3-4所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，对拉力件7做进一步介绍。

[0055] 所述拉力件7包括板体71，所述板体71的上板面711上设置多个第一连接部72，所述板体71的下板面712上设置多个第二连接部73，所述第一连接部72设置有开口方向朝向第二非金属换热板5b的第一槽体11，所述第二连接部73设置有开口方向朝向第一非金属换热板5a的第二槽体12，所述第一槽体11与第二槽体12连通，且所述第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b、第一槽体11、第二槽体12共同形成所述液相介质通道1。

[0056] 如附图3-4所示，所述液相介质通道1包括多个流道，所述流道通过第一槽体11、第二槽体12构成；具体的，在沿着液相介质流动的方向上，第一槽体11、第二槽体12为交替设置且相互连通，共同形成流道；除此之外，在相邻的两个流道之间设置有多个缝隙74，相邻两个流道中的第一槽体11和/或第二槽体12通过缝隙74均能够相互连通，使得液相介质通道1中的液相介质不仅能在各个流道内流动，而且也能够在各个流道之间流动，从而有利于加大流体的紊流情况，提高换热效率。

[0057] 考虑到第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b采用常规玻璃时，玻璃具有脆性以及易裂性能，当第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b之间流入液相介质时，液相介质在其内升温升压，在此过程中，液体膨胀，其必然会对第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b产生一定的胀力，使得第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b容易发生中间鼓胀或者鼓泡的现象，此时，容易造成其裂开或裂缝，因此，所述第一连接部72以及第二连接部73均设置为足够多，以使得其对第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b的拉力点足够多，造成多个拉力点之间形成的空隙玻璃面足够小，此时，便可以使得第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b上的受力足够均匀，提高其安全性能，防止其开裂或损坏。

[0058] 具体的，对于第一连接部72而言，所述第一连接部72包括首尾依次连接的第一连接壁722、第一连接面721、第二连接壁723，所述第一连接壁722与上板面711连接，所述第二连接壁723与上板面711连接，所述第一连接面721在远离上板面711方向的一侧与第一非金属换热板5a粘接；对于第二连接部73而言，所述第二连接部73包括首尾依次连接的第三连接壁732、第二连接面731、第四连接壁733，所述第三连接壁732与下板面712连接，所述第四连接壁733与下板面712连接，所述第二连接面731在远离下板面712方向的一侧与第二非金属换热板5b粘接。

[0059] 作为本实施例的优选方案，所述第一连接部72以阵列分布的方式设置在上板面711上，所述第二连接部73以阵列分布的方式设置在下板面712上，所述第一连接部72的个数与第二连接部73的个数之差的绝对值≤1，从而使得第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b、拉力件7上的受力分布更为均匀，有利于提高换热板片组4的机械性能以及装配的牢靠性。

[0060] 作为优选的，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的50％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的50％。

[0061] 为了便于对拉力件7进行生产加工，所述拉力件7是对完整的板片通过冲压加工成型，即第一连接部72、第二连接部73与板体71为一体成型，不仅有利于增强拉力件7的机械强度，而且便于拉力件7的加工生产，有利于减少生产成本。

[0062] 实施例4

[0063] 本实施例在实施例3的基础上，对拉力件7作进一步的改进。

[0064] 为了增大拉力件7的扰流作用，增大液相介质的紊流情况，以提高换热效率，所述第一连接壁722、第二连接壁723、第三连接壁732、第四连接壁733中至少一个连接壁上设置通孔，从而增强相邻的第一槽体11与第二槽体12之间液相介质的紊流状态。

[0065] 同时，所述第一连接面721、第二连接面731中的至少一个连接面上设置通孔，从而一方面使第一槽体11内的液相介质能够与第一非金属换热板5a直接接触，或者使与第二槽体12内的液相介质能够与第二非金属换热板5b直接接触，在一定程度上减少了传热层结构，有利于提高换热效率，另一方面也能够对第一槽体11或第二槽体12内部液相介质产生一定程度的扰流作用，提高换热效率。

[0066] 实施例5

[0067] 如附图5-7所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提出另一种拉力件7的结构；

[0068] 所述拉力件7包括板体71，所述板体71具有网格结构，且板体71上设置多个贯穿板体71的网孔713，所述板体71的上板面711上设置多个第一连接部72，所述板体71的下板面712上设置多个第二连接部73，所述第一连接部72包括第一连接柱724，所述第二连接部73包括第三连接柱734，即所述板体71的上板面711通过第一连接柱724与第一非金属换热板
5a粘接，所述板体71的下板面712通过第三连接柱734与第二非金属换热板5b粘接。

[0069] 作为优选，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的30％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的30％。

[0070] 本实施例所提出的拉力件7在确保对第一非金属换热板5a、第二非金属换热板5b施加拉力的同时，能够加强对液相介质的扰流作用，进一步提高换热效率。

[0071] 实施例6

[0072] 如附图5-7所示，本实施例在实施例5的基础上，对实施例5中的拉力件7作进一步改进，所述网孔713中设置有至少两个相互交叉的连接肋714，任意两个相互交叉的连接肋714在相交点上设置第二连接柱725和/或第四连接柱735，所述第二连接柱725朝向第一非金属换热板5a的方向延伸，并与第一非金属换热板5a粘接，所述第四连接柱735朝向第二非金属换热板5b的方向延伸，并与第二非金属换热板5b粘接；从而一方面增加了拉力件7的机械性能，另一方面增大了拉力件7与非金属换热板的接触面积，增强了拉力件7对非金属换热板的固定作用，有利于提高提高换热板片组4及板式换热器的装配牢靠性，同时第二连接柱725、第四连接柱735能够进一步增强扰流作用，在一定程度上有利于提高换热效率。同时，需要说明的是，在确保拉力件7具有足够的机械强度的同时，所述连接肋714的截面积足够小，以减小对介质通道中的液相介质的流动阻力。

[0073] 在本实施例中，所述第一连接柱724、第二连接柱725、第三连接柱734、第四连接柱735并不局限于附图中的圆柱体结构，也可以为棱柱体结构、多边形柱体结构等等，例如三棱柱体、四棱柱体。

[0074] 作为优选，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的40％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的40％。

[0075] 此外，为了进一步增强扰流效果，所述第一连接柱724、第二连接柱725、第三连接柱734、第四连接柱735上设置螺纹结构，以促进液相介质进行紊流流动，以利于提高换热效率。

[0076] 实施例7

[0077] 如附图8-10所示，其他与实施例5相同，本实施例与实施例5的区别在于，第一连接柱724为锥形柱体，且第一连接柱724靠近板体71的一端的截面积小于靠近第一非金属换热板5a的一端的截面积；第三连接柱734为锥形柱体，且第三连接柱734靠近板体71的一端的截面积小于靠近第二非金属换热板5b的一端的截面积；

[0078] 从而使得第一连接部72、第二连接部73与非金属换热板的接触面积足够大，有利于对非金属换热板提供更为均匀的拉力，以抵消液相介质通道中的液相介质的胀力，避免非金属换热板发生脱离或破裂；同时第一连接部72、第二连接部73按照锥形柱进行设置，在靠近板体71的一端截面积足够小，为介质通道中的液相介质提供流动空间，并有利于减小液相介质的流动阻力。

[0079] 作为优选，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的55％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的55％。

[0080] 实施例8

[0081] 如附图8-10所示，其他与实施例6相同，本实施例与实施例6的区别在于，第二连接柱725为锥形柱体，且第二连接柱725靠近板体71的一端的截面积小于靠近第一非金属换热板5a的一端的截面积；第四连接柱735为锥形柱体，且第四连接柱735靠近板体71的一端的截面积小于靠近第二非金属换热板5b的一端的截面积；

[0082] 作为优选，所述第一非金属换热板5a与第一连接部72之间的连接面积为第一非金属换热板5a的总换热面积的70％，所述第二非金属换热板5b与第二连接部73之间的连接面积为第二非金属换热板5b的总换热面积的70％。

[0083] 在本实施例中，所述第一连接柱724、第二连接柱725、第三连接柱734、第四连接柱735并不局限于附图中的圆柱体结构，也可以为棱柱体结构、多边形柱体结构等等，例如三棱柱体、四棱柱体。

[0084] 在本发明中，对于任意板式换热器而言，可以包括本发明中所述的换热板片组4；除此之外，所述板式换热器还包括现有技术中的上盖板、立柱、下底板、密封结构等部件，鉴于其均为现有技术，在此不进行赘述。

[0085] 在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0086] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0087] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。