一种同轴共轭异向强化换热管形元件及换热装置的制作方法

1.本发明属于气体强化换热技术领域，具体涉及一种同轴共轭异向强化换热管形元件及换热装置。


背景技术：

2.2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的双碳目标约束下，节能减排的收益已经不能单以经济效益来衡量，更大的意义在于降低碳排放。气-气换热广泛存在各种工业环节，例如化石燃料炉的排烟中含有大量余热，需要借助气-气换热器加热空气回收余热；煤化工、石油化工等工业过程中的需要依靠一种气体加热/冷却另一种气体，将气体控制在反应温度区间内，需要气-气换热器；食品工业、农牧业、建筑采暖等需要加热新风的场景，为了降低能耗常用排出的废气热风加热低温新风，也需要气-气换热器。在这些工业环节设置空气预热器，可以回收部分烟气中的余能，减少能源消耗，从而降低碳排放。制约余热回收装置广泛使用的主要障碍包括，目前传统的光管气-气换热器体积巨大，紧凑型的板式气-气换热器易堵塞、泄露，换热器设备初投资高等因素。因此，市场上需要一种抗堵塞能力强，体积紧凑，换热能力强的气
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气换热器，实现节能低碳的环保目标。
3.天津辰创环境工程科技有限责任公司申请的一种扰流子-铸铁管组合式空气预热器 cn201520572963.9由扰流子-铸铁管换热元件组成，扰流子用于高温管段、铸铁管换热元件用于低温管段，铸铁管的外翅为不连续的环状翅或针翅，内翅为纵向的板翅，铸造工艺得到的翅距大、扩展能力弱，且铸铁的导热系数低，翅效率低，不耐冷凝水腐蚀，使用条件有限；哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司申请的一种带内腔螺旋式扰流子的翅片式换热器 cn206378035u在螺旋翅片管内插入螺旋扰流子，同时强化管内和管外换热，但管内没有扩展受热面，强化能力有限，扰流子和管壁面接触面积小、接触热阻大，且螺旋扰流子的流动阻力较大。实现气-气换热的高效强化，需要同时强化管内与管外两侧的换热系数与换热面积，且扩展受热面与基管需要接触良好，最好是扩展受热面是从基管母材延展出来的一部分，彻底消除接触热阻。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种同轴共轭异向强化换热管，在热挤压铝型材外表面用滚刀轧制出螺旋翅片，形成内部轴向强化翅和外部环向强化翅的同轴异向翅片，内外翅片与基管直接相连，没有接触热阻，将这种内外翅片配对的结构称为同轴共轭、异向强化。该强化换热管和传统光管相比，相同长度下的换热面积是光管的三倍以上，平均表面换热系数是光管的两倍以上，内外翅综合传热能力是光管的六倍以上。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种同轴共轭异向强化换热管形元件，包括一体化成型的基管、外翅和内翅，内翅的表面设置波浪形起伏结构，基管、外翅和内翅的材质相同，基管与内翅和外翅之间没有接触热阻；内翅为多组平行于基管轴线方向的纵向翅片，内翅关于基管中心面对称分为两组，基管中心的空心区域形成烟气走廊；外翅
为螺旋翅片；基管内沿轴向设置波浪板或紊流板作为强化换热结构；外翅的翅化比大于，内翅的翅化比大于。
6.基管、外翅、内翅和基管采用挤压铝材料制成；基管、外翅和内翅使用铸造工艺加工制成时，采用高温镍基合金或高铬耐热钢制成，基管、外翅、内翅同时铸造成形。
7.外翅的翅高8～16mm，翅厚0.2mm以上，翅距1.6～4mm；内翅的翅高为10mm～ 30mm，翅厚2mm～6mm。
8.波浪板波浪板为贯穿同轴共轭异向强化换热管的自扭转波浪形板材，将烟气分为两股，每隔10mm～300mm开有通孔。
9.波浪板为沿轴向设定间隔开有通孔的平板或麻花板。
10.紊流板为贯穿同轴共轭异向强化换热管的带有导流槽的板状结构，每隔10mm～300mm设导流槽，导流槽分布于紊流板的两侧，导流槽在紊流板的两侧错位布置，导流槽包括长条孔和弧形导流板，紊流板上间隔开设若干长条孔，长条孔的边缘设置弧形导流板，弧形导流板从根部逐渐远离紊流板，弧形导流板的开口朝向介质进入的方向。
11.本发明还提供一种同轴共轭异向强化换热管形元件的制备方法，先用挤压机将加热后的毛坯通过模具挤压得到内侧强化管，内侧强化管由基管和内翅组成，内侧强化管未冷却至室温时采用辊刀加工外翅，辊刀与基管的外表面沿内侧强化管圆周方向相对运动，相对运动使基管的外表面发生永久塑性变形，生成根部与基管相连的外翅；再向基管中心的空心区域插入波浪板或紊流板。
12.在辊刀加工外翅的过程中在基管内部插入可伸缩支撑板；可伸缩支撑板为贯穿同轴共轭异向强化换热管的纵向板材，可伸缩支撑板的截面呈放射状或十字形；可伸缩支撑板包括中心支撑和支撑板，支撑板顶至基管的内表面。
13.本发明还提供一种热风炉，包括同轴共轭异向强化换热管、燃烧器、稀释风机、炉膛、挡焰板、储油仓、烟道、烟囱、半导体发电片以及蓄电池；同轴共轭异向强化换热管采用本发明所述的同轴共轭异向强化换热管形元件；燃烧器、挡焰板包围在炉膛内，挡焰板位于炉膛的尾部，挡焰板与炉膛之间留有周向缝隙，半导体发电片位于炉膛和燃烧器之间，半导体发电片为圆柱形，半导体发电片套设在燃烧器出口外侧，稀释风机位于炉膛的头部，储油仓位于炉膛的底部，烟道位于炉膛的上部，烟道连通炉膛，若干个同轴共轭异向强化换热管设置烟道内；烟道的壳侧通入冷空气；烟道中部设置竖直挡板，将烟道分为至少两个换热区域；同轴共轭异向强化换热管与管板焊接时采用复合管板连接方法；在传统钢制管板上附加一层与同轴共轭异向强化换热管材料相同的管板，管板与同轴共轭异向强化换热管密封焊连接，传统钢制管板提供强度支撑；传统钢制管板与管板之间采用扩散焊或螺栓连接；同轴共轭异向强化换热管应用于换热器时，为间壁式换热器结构，管内工质流向与管中心轴线方向平行，管外工质流向垂直于管中心轴线方向。
14.本发明提供一种仿形气-气换热器，包括换热管束，换热管束采用多根本发明所述的同轴共轭异向强化换热管形元件，同轴共轭异向强化换热管位于立式圆筒形锅炉的尾部；同轴共轭异向强化换热管的中心轴线与立式圆筒形锅炉的中心轴线平行；同轴共轭异向强化换热管沿立式圆筒形锅炉烟气出口的弧形面排布，换热管束外侧设置外壳，外壳整体与立式圆筒形锅炉烟道连通，其外壳的侧面设置烟气出口，底部设置空气入口，顶部设置空气出口；同轴共轭异向强化换热管与管板焊接时采用复合管板连接方法；在传统钢制管
板上附加一层与同轴共轭异向强化换热管材料相同的管板，管板与同轴共轭异向强化换热管密封焊连接，传统钢制管板提供强度支撑；传统钢制管板与管板之间采用扩散焊或螺栓连接；同轴共轭异向强化换热管应用于换热器时，为间壁式换热器结构，管内工质流向与管中心轴线方向平行，管外工质流向垂直于管中心轴线方向。
15.本发明还可以提供一种管壳式两级气-气换热器，采用若干根竖直排布的同轴共轭异向强化换热管组成一级气-气换热器和若干根水平排布的同轴共轭异向强化换热管组成二级气-气换热器，同轴共轭异向强化换热管采用本发明所述的同轴共轭异向强化换热管形元件；与给水管束节能冷凝器联立，一级气-气换热器位于给水管束节能冷凝器的侧面，一级气-气换热器与给水管束节能冷凝器之间设置挡板，二级气-气换热器位于给水管束节能冷凝器的正下方；二级气-气换热器中设置水平挡板将其分为至少两个换热区域；壳侧为烟气通道，管侧为冷空气通道；二级气-气换热器设置冷空气入口，一级气-气换热器设置空气出口；同轴共轭异向强化换热管与管板焊接时采用复合管板连接方法；在传统钢制管板上附加一层与同轴共轭异向强化换热管材料相同的管板，管板与同轴共轭异向强化换热管密封焊连接，传统钢制管板提供强度支撑；传统钢制管板与管板之间采用扩散焊或螺栓连接；同轴共轭异向强化换热管应用于换热器时，为间壁式换热器结构，管内工质流向与管中心轴线方向平行，管外工质流向垂直于管中心轴线方向。
16.本发明提供也一种管壳式空气预热器，换热管束采用多根共轭异向强化换热管，共轭异向强化换热管为本发明所述的同轴共轭异向强化换热管形元件，共轭异向强化换热管为烟气通道，壳侧为空气通道；空气侧设置四回程，沿着共轭异向强化换热管的轴向设置多个隔板，所述隔板和空气预热器壳体为空气提供s形通道；同轴共轭异向强化换热管与管板焊接时采用复合管板连接方法；在传统钢制管板上附加一层与同轴共轭异向强化换热管材料相同的管板，管板与同轴共轭异向强化换热管密封焊连接，传统钢制管板提供强度支撑；传统钢制管板与管板之间采用扩散焊或螺栓连接；同轴共轭异向强化换热管应用于换热器时，为间壁式换热器结构，管内工质流向与管中心轴线方向平行，管外工质流向垂直于管中心轴线方向。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
18.1、本发明的一种同轴共轭异向强化换热管将热挤压成型与塑性变形成型工艺耦合，创造性提出出管内和管外共轭强化换热的高效传热元件，内外翅和基管之间没有任何接触热阻，选配多种管内强化换热单元；该强化换热管和传统光管相比，相同长度下的换热面积是光管的三倍以上，平均表面换热系数是光管的两倍以上，综合换传热能力是光管的六倍以上，使换热装置结构更紧凑，显著降低原材料消耗及碳排放；
19.2、本发明的一种同轴共轭异向强化换热管的用于改造传统碳钢热风炉，在锅炉效率保持一致的同时，使热风炉的重量下降50％以上，不依靠外界供电，极大的增加了热风炉的便携性；
20.3、本发明的一种同轴共轭异向强化换热管，组成两级气-气换热器结构，可将20℃的给水条件下的蒸汽锅炉排烟温度降低至50℃以下，锅炉效率提升至102％～105％，与传统蒸汽锅炉98％～100％的效率相比，蒸汽锅炉全生命周期碳排放可下降3％以上；
21.4、本发明的一种同轴共轭异向强化换热管与传统碳钢空气预热器的换热量相同时，体积仅有传统碳钢换热器的30％以内，可广泛应用于多种需要气体加热、余热回收的场
合，解决传统空气预热器体积大难以安放的痛点，使相关行业碳排放下降3％以上；
22.5、本发明的一种同轴共轭异向强化换热管优选铝及铝合金材料挤压而成，可抵抗低温冷凝水的腐蚀，可以直接应用于烟气凝结回收水蒸气汽化潜热的工况；用于较高温度工况时可选用高熔点金属材料进行挤压，如铜、钢等；当用于更高温度工况时可选用镍基合金等材质，使用铸造工艺加工制成，此时基管2、外翅3、内翅4同时铸造成形；当用于甚高温度工况时也可选用非金属材料粉末制成膏状体进行挤压成形后时效、加热或烧结定形，如陶瓷、碳化硅及其合成材料。
附图说明
23.图1a是一种同轴共轭异向强化换热管的整体示意图；图1b是内侧强化换热管13的示意图；图1c是一种同轴共轭异向强化换热管的截面示意图；图1d是一种同轴共轭异向强化换热管与管板连接的示意图。
24.图2a是扭转后同轴共轭异向强化换热管的截面示意图；图2b是可伸缩支撑板5与同轴共轭异向强化换热管装配的截面示意图。
25.图3不等厚度内翅4的截面示意图。
26.图4a是鱼骨板6与同轴共轭异向强化换热管配合的截面示意图；图4b是鱼骨板6的整体示意图。
27.图5a是波浪板7与同轴共轭异向强化换热管配合的截面示意图；图5b是波浪板7的整体示意图。
28.图6a是紊流板8与同轴共轭异向强化换热管配合的截面示意图；图6b是紊流板8的整体示意图。
29.图7a是热风炉9的整体示意图；图7b是热风炉9的竖剖面示意图；图7c是热风炉9的横剖面示意图。
30.图8a是仿形气-气换热器14与立式圆筒形锅炉141的整体示意图；图8b是仿形气-气换热器14与立式圆筒形锅炉141的竖剖面示意图；图8c是仿形气-气换热器14与立式圆筒形锅炉141的横剖面示意图。
31.图9a是两级气-气换热器15和给水管束节能冷凝器153的联立的整体示意图；图9b是两级气-气换热器15和给水管束节能冷凝器153的竖剖面示意图。
32.图10是传统四回程气-气换热器的竖剖面示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明的技术方案。
35.除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本发明的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分
离、互换和/或重新布置。
36.在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
37.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
38.参考附图，本发明提供的一种同轴共轭异向强化换热管形元件，包括一体化成型的基管2、外翅3和内翅4，内翅4的表面设置波浪形起伏结构，基管2、外翅3和内翅4的材质相同，基管2与内翅4和外翅3之间没有接触热阻；内翅4为多组平行于基管2轴线方向的纵向翅片，内翅4关于基管2中心面对称分为两组，基管2中心的空心区域形成烟气走廊；外翅3为螺旋翅片；基管2内沿轴向设置波浪板7或紊流板8作为强化换热结构；外翅3的翅化比大于 10，内翅4的翅化比大于3。
39.如图1a、图1b、图1c、图1d所示，基管2、外翅3、内翅4采用同一块母材一体化加工得到，没有接触热阻；内翅4为多组平行于基管2轴线方向的纵向翅片，内翅4与基管2采用挤压工艺同时生成，受挤压工艺的限制，内翅4未能延伸至基管2中心的空心区域，形成烟气走廊；外翅3为螺旋翅片，采用辊压等工艺在基管2外表面加工得到；
40.因为气体和金属壁面进行热交换时表面换热系数较小，因此，气-气换热时需要双侧强化，图示结构中外翅3的翅化比大于10，内翅4的翅化比大于3，外翅3处的平均流速大于8m/s，内翅4处的平均流速大于10m/s，外翅3的平均换热系数不低于30w/(m2·
k)，内翅4的平均换热系数不低于100w/(m2·
k)，管外侧、管内侧折算到基管2表面的表面换热系数均可达 300w/(m2·
k)以上，考虑壁面热阻与污垢热阻，折算到基管2表面的总传/换热系数大于 120w/(m2·
k)。
41.可选的，基管2、外翅3、内翅4和基管2采用挤压铝材料制成；基管2、外翅3和内翅4 使用铸造工艺加工制成时，采用高温镍基合金或高铬耐热钢制成，基管2、外翅3、内翅4同时铸造成形。
42.所述内翅4，为多组平行于基管2轴线方向的纵向翅片，纵向翅片之间相互平行，每个翅片垂直于基管2轴线方向的截面为短波浪线构成的长条形图案；受挤压工艺的限制，内翅4的高度小于基管2的半径，存在着大片中心烟气走廊，当烟气流速较低时(小于8m/s)，安装鱼骨板6、波浪板7或紊流板8，强化基管2的管内换热，当烟气流速较高时(大于8m/s)，无需安装鱼骨板6、波浪板7或紊流板8，也能获得较高的管内换热系数；内翅4的多组翅片长短不一，为优化换热，可选将长翅片加粗，保持每个翅片的长度与直径的比值相同。
43.所述同轴共轭异向强化换热管1的加工工艺，先用挤压机将加热后的铝棒通过模
具挤压得到内侧强化管13，内侧强化管13包括基管2和内翅4，内侧强化管13未冷却至室温时采用辊刀加工外翅3，辊刀与基管2的外表面沿内侧强化管13圆周方向相对运动，相对运动使基管 2的外表面发生永久塑性变形，生成根部与基管2相连的外翅3，外翅3的翅高8～16mm，翅厚0.2mm以上，翅距1.6～4mm；内翅4的翅高从10mm～30mm不等，翅厚2mm～6mm。
44.所述同轴共轭异向强化换热管1与管板焊接时采用复合管板技术；在传统钢制管板12上附加一层与同轴共轭异向强化换热管1材料相同的管板11，管板11与同轴共轭异向强化换热管1采用密封焊连接，传统钢制管板12与同轴共轭异向强化换热管1紧密连接并提供强度支撑；传统钢制管板12与管板11之间采用爆炸扩散焊，钢制管板可以根据两侧不同气体的温度水平选择碳钢、低合金钢、中合金钢或铁素体、奥氏体或双相不锈钢本发明所述换热器均可以采用所述连接工艺进行制造。
45.如图2a、图2b所示，所述同轴共轭异向强化换热管1的加工工艺，先用挤压机将加热后的铝棒通过模具挤压得到内侧强化管13，内侧强化管13包括基管2和内翅4，内侧强化管13 未冷却至室温时采用辊刀加工外翅，辊刀与基管2的外表面沿内侧强化管13圆周方向相对运动，相对运动使基管2的外表面发生永久塑性变形，生成根部与基管2相连的外翅3，相对运动也会使内侧强化管13以中轴为圆心扭转，扭转角度大于0
°
，同轴共轭异向强化换热管1 的两端截面的圆心仍重合，两端端面所在平面仍平行。
46.若在辊刀加工外翅3的过程中在基管2内部插入可伸缩支撑板5，则可防止扭转变形的发生；所述可伸缩支撑板5为贯穿同轴共轭异向强化换热管1的纵向板材，可伸缩支撑板5的截面呈放射状或十字形；可伸缩支撑板5的分为中心支撑52和支撑板51两部分，支撑板51为可伸缩结构，在中心支撑52的高压填充工质入口53处通入高压工质将支撑板51顶至基管2 的内表面，防止基管2在辊压工艺中失稳断裂，辊压工艺结束后撤去高压工质，支撑板51缩回，方便从同轴共轭异向强化换热管1中取出可伸缩支撑板5。
47.如图3所示，内翅4的多组翅片长短不一，为优化换热，可将长翅片加厚，保持每个翅片的径向尺寸与基管直径的比值相近，径向尺寸与基管直径的比值控制在5左右。
48.如图4a、图4b所示，所述鱼骨板6为贯穿同轴共轭异向强化换热管1的纵向板材，鱼骨板6与同轴共轭异向强化换热管1轴线垂直的截面为鱼骨形，与内翅4配合形成与同轴共轭异向强化换热管1轴线平行的缝隙通道，缝隙通道的平均宽度小于4mm，形成层流强化换热。
49.如图5a、图5b所示，两排内翅4之间的空间中设置波浪板7，所述波浪板7为贯穿同轴共轭异向强化换热管1的自扭转波浪形板材，将烟气分为两股，波浪板7上每隔10mm～300mm 开有通孔71，通孔71的直径为10mm，沿波浪板7的横向均布4排；沿同轴共轭异向强化换热管1轴向方向流动的工质遇到波浪板7后，产生平行于内翅3翅高方向的横向流动，烟气横向冲刷内翅3，扰动内翅3表面的边界层，强化换热；通孔71可以沟通波浪板7两侧的工质，平衡两侧的工质流量，进一步强化横向流动。
50.波浪板7还可以简化为沿轴向设定间隔开有通孔的平板或各种麻花板。
51.如图6a、图6b所示，两排内翅4之间的空间中设置紊流板8，所述紊流板8为贯穿同轴共轭异向强化换热管1的带有导流槽81的板状结构，每隔10mm～300mm设导流槽81，导流槽81分布于紊流板8的两侧，导流槽81高50mm，在紊流板8的两侧间隔布置，导流槽81 包括长条孔和弧形导流板，紊流板8上间隔开设若干长条孔，长条孔的边缘设置弧形导流板，弧
形导流板从根部逐渐远离紊流板8，弧形导流板的开口朝向介质进入的方向，将烟气分隔在紊流板8的两侧流动；将管内工质从一侧导向另一侧；引导两侧烟气横向冲刷内翅3，扰动内翅3表面的边界层，强化换热。
52.如图7a、图7b、图7c所示，本发明提供一种热风炉9，所述热风炉9包括同轴共轭异向强化换热管1、燃烧器91、稀释风机92、炉膛93、挡焰板94、储油仓95、烟道96、烟囱97、半导体发电片98以及蓄电池成；燃烧器91和挡焰板94被包围在炉膛93内，挡焰板94位于炉膛93的尾部，与炉膛93之间留有周向缝隙，稀释风机92位于炉膛95的头部，储油仓95 位于炉膛93的底部，烟道96位于炉膛93的上部，若干个同轴共轭异向强化换热管1位于烟道96内，储油仓95设置在热风炉9的底部，储油仓95底部设有小轮，两侧设置有拉杆，方便热风炉9的移动；燃烧器91的外侧设置半导体发电片98，燃烧器91燃烧产生高温烟气，加热半导体发电片98的内侧，稀释风机92送入冷却风，冷却半导体发电片98和燃烧器91，高温烟气遇到挡焰板94后，在炉膛93的约束下与冷却风混合形成温度低于700℃的中温烟气，所述中温烟气在烟道96的引导下进入同轴共轭异向强化换热管1的管内侧，降温至150℃以下后经烟囱97离开热风炉9；半导体发电片98的内侧有连续热源，外侧被冷却风降温，能实现连续发电，当热电转化效率为2％时，20kw热风炉每小时可以发电400w，为热风炉9的运行提供电力支持，并给蓄电池充电，启动电力由蓄电池提供；空气在同轴共轭异向强化换热管1的外侧流动，横向冲刷同轴共轭异向强化换热管1，与管内侧中温烟气形成2次交叉逆流换热，空气从20℃以下升温至100℃左右，根据需要的热风温度调整空气流量从而控制出口空气的温度；所述燃油热风炉拆除油箱更换燃气燃烧器连接燃气源管道转变为燃气热风炉，该热风炉轻便、紧凑、便于携带和移动，可应用于远离城郊的山区活动房屋、营房、移动仓储，也可应用于农民以生物质油或沼气源的家庭、区域或集中采暖。
53.如图8a、图8b、图8c所示，本发明还提供一种仿形气-气换热器14，所述仿形气-气换热器14采用15根同轴共轭异向强化换热管1，同轴共轭异向强化换热管1位于立式圆筒形锅炉 141的尾部；同轴共轭异向强化换热管1的中心轴线与立式圆筒形锅炉141的中心轴线平行；气-气换热器14中的同轴共轭异向强化换热管1沿立式圆筒形锅炉141烟气出口的弧形面排布，缩小仿形气-气换热器14的占地空间，气-气换热器14的设置外壳，外壳整体与立式圆筒形锅炉141烟道连通，其外壳的侧面设置烟气出口，底部设置空气入口，顶部设置空气出口。
54.如图9a、图9b所示，本发明提供一种和给水管束节能冷凝器153联立的两级气-气换热器15，两级气-气换热器15采用若干根竖直排布的同轴共轭异向强化换热管1组成一级气-气换热器151和若干根水平排布的同轴共轭异向强化换热管1组成二级气-气换热器152，为简化视图，此处的同轴共轭异向强化换热管1没有画上外翅3；一级气-气换热器151空气侧单回程布置，二级气-气换热器152空气侧采用两回程布置；冷空气先进入二级气-气换热器152的管内，升温后再进入一级气-气换热器151，烟气先后经过一级气-气换热器151降温60℃以上，再进入给水管束节能冷凝器153降温至60℃以下，最后进入二级气-气换热器152，烟气在二级气-气换热器152中大量冷凝，将水蒸气的潜热释放给冷空气，降温3～6℃；和给水管束节能冷凝器153联立的两级气-气换热器15可将蒸汽锅炉的排烟温度在20℃的给水条件下降低至50℃以下，锅炉热效率提升至102%以上(按燃气低位发热值计算),所述和给水管束节能冷凝器153联立的两级气-气换热器15作为一种联立组合结构可以布置
于任何立式或卧式锅炉或加热炉的尾部出口深度回收烟气中的显热和烟气中水蒸气的汽化潜热，减少燃料消耗和二氧化碳排放。
55.如图10所示，本发明提供一种空气预热器，将共轭异向强化换热管1应用于传统空气预热器结构时，烟气在共轭异向强化换热管1内流动，空气在管外流动，空气侧4回程；沿着共轭异向强化换热管1的轴向设置多个隔板，所述隔板和空气预热器壳体为空气提供s形通道，为了降低空气侧的阻力，沿空气侧空气流动方向的管排数小于空气侧平行于空气流动方向的管排数。
56.最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。