專利名稱：兩相流空氣預熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)低溫煙氣的余熱回收領域，尤其涉及用于加熱爐、鍋爐等工業(yè)爐窯的空氣預熱器。
背景技術：
在化工、冶金等企業(yè)中，加熱爐、鍋爐等工業(yè)爐窯往往要消耗大量的燃料，是重要的能耗設備。因此回收燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣中的余熱成為這些企業(yè)的節(jié)能降耗的重點， 其中空氣預熱器的應用是一種常用的余熱回收技術，空氣預熱器一般簡稱空預器，其通過熱交換回收煙氣中的余熱并用于預熱進入該工業(yè)爐窯前的空氣，從而提高該工業(yè)爐窯的熱效率，減少其燃耗。目前常用的空氣預熱器有管式空氣預熱器和回轉式空氣預熱器。管式空氣預熱器的主要傳熱部件是薄壁鋼管。鋼管彼此之間垂直交錯排列，兩端焊接在上下管板上。管式空氣預熱器在管箱內(nèi)裝有中間管板，煙氣順著鋼管上下通過預熱器，空氣則橫向通過預熱器， 完成熱量傳導?；剞D式空氣預熱器是利用煙氣和空氣交替地通過金屬受熱面來加熱空氣。公開號為1412475的中國專利申請披露了現(xiàn)有技術中一種主要用于空氣預熱器的分體式熱管換熱器，如圖1，其換熱管被分為了蒸發(fā)段1和冷凝段2，冷凝段2的位置高于蒸發(fā)段1，且兩者間分別由蒸汽上升管3和冷凝水下降管4相連。作為換熱介質和中間熱載體的水在蒸發(fā)段1的換熱管中與高溫煙氣發(fā)生熱交換而沸騰蒸發(fā)，形成的水蒸汽通過蒸汽上升管3進入冷凝段2的換熱管中，與待預熱的空氣發(fā)生熱交換后冷凝成水，水在重力作用下通過冷凝水下降管4又流回蒸發(fā)段1的換熱管中，形成了閉合的循環(huán)。這種分體式的空氣預熱器的優(yōu)點在于利用了水和水蒸汽相變的汽化潛熱來傳遞熱量，傳熱效率高，且可用較小的蒸汽流量來傳遞大量熱量，因此空氣預熱器可以設計制作的非常緊湊；將需要進行熱交換的冷熱介質徹底分開的分體式結構布置靈活，應用范圍更為廣泛。這種兩相流空氣預熱器的缺點在于，雖然將換熱管分為了蒸發(fā)和冷凝兩段，當由于在每一段中其換熱管仍然采用整體結構，因此當換熱管損壞時，即使損壞的只是很小的部分，也會造成整個設備的失效，且維修安裝起來不夠方便。本發(fā)明在這種分體式的空氣預熱器基礎上進一步改進，提供了一種更加安全可靠，安裝維修更加方便的兩相流空氣預熱器。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種更加安全可靠，制造、安裝、維修更加方便的兩相流空氣預熱器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種模塊化的兩相流空氣預熱器，將現(xiàn)有技術中的整體式的熱管改為相對獨立的抽屜式。在發(fā)明提供了一種兩相流空氣預熱器，包括用于與煙氣進行換熱的第一換熱器以及用于與空氣進行換熱的第二換熱器，第二換熱器的位置高于第二換熱器；還包括連接第一換熱器和第二換熱器的蒸汽上升管以及冷凝水下降管，第一換熱器由多個獨立的第一換熱單元沿煙氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，第二換熱器由多個獨立的第二換熱單元沿空氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，各第一換熱單元與對應的各第二換熱單元通過各自的所述蒸汽上升管和冷凝水下降管相連。在發(fā)明的一較佳實施方式中，也稱之為抽屜的換熱單元包括多排換熱管、上集箱、 下集箱和側壁，且優(yōu)選包括2-4排換熱管。多個抽屜間通過其側壁間的法蘭密封連接。這種多抽屜結構使得根據(jù)本發(fā)明的兩相流空氣預熱器具有了多冗余度的安全可靠性，即使一組或多組抽屜損壞或失效，其余的抽屜也可保證正常的運行。此外各抽屜可以根據(jù)安裝情況獨立設計和制造，然后在現(xiàn)場組裝。另外在需要檢查維修時，每個抽屜都可單獨從換熱器的箱體中抽出，修理和清洗十分方便。根據(jù)本發(fā)明的抽屜式兩相流煙氣余熱回收設備除了可以用來加熱空氣、鍋爐給水外，還可以用于加熱冷進料。以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是現(xiàn)有技術中的兩相流空氣預熱器的原理圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的兩抽屜式兩相流空氣預熱器的正視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的兩抽屜式兩相流空氣預熱器的側視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的四抽屜式兩相流空氣預熱器的示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的進一步的實施例的示意圖。
具體實施例方式圖2、3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該實施例為兩抽屜式兩相流空氣預熱
ο圖中2為兩相流煙氣換熱器，煙氣換熱器2包括兩個獨立的換熱單元，即兩個抽屜 5和6。每個抽屜包括多排換熱管，但優(yōu)選2-4排換熱管，還包括相應的上、下集箱和側壁。 煙氣換熱器2由抽屜5和6在煙氣流經(jīng)方向上通過如法蘭、墊片等密封連接裝置將側壁密封地串連組成。本實施例中抽屜5和6各包括4排換熱管。需要指出的是，由于每個抽屜相對其他抽屜都是獨立的，因此各個抽屜所包含的換熱管的排數(shù)也可以不相同。圖中1為兩相流空氣換熱器，該空氣換熱器1同樣包括兩個獨立的換熱單元，即兩個抽屜3和4。每個抽屜包括多排換熱管，但優(yōu)選2-4排換熱管，以及相應的上、下集箱和側壁。空氣換熱器1由抽屜3和4在空氣流經(jīng)方向上通過如法蘭、墊片等密封連接裝置將側壁密封地串連組成。本實施例中抽屜3和4各包括4排換熱管。需要指出的是，由于每個抽屜相對其他抽屜都是獨立的，因此各個抽屜所包含的換熱管的排數(shù)也可以不相同。另外空氣換熱器1的位置高于煙氣換熱器2。圖中9和10為蒸汽上升管，分別連接煙氣換熱器2和空氣換熱器1中相對應的各抽屜。本實施例中蒸汽上升管9與煙氣換熱器2中的抽屜5和空氣換熱器1中的抽屜3各自的上集箱相連，蒸汽上升管10與煙氣換熱器2中的抽屜6和空氣換熱器1中的抽屜4各自的上集箱相連。圖中7和8為冷凝水下降管，分別連接煙氣換熱器2和空氣換熱器1中相對應的各抽屜。本實施例中冷凝水下降管7與煙氣換熱器2中的抽屜5和空氣換熱器1中的抽屜 3各自的下集箱相連，冷凝水下降管8與煙氣換熱器2中的抽屜6和空氣換熱器1中的抽屜 4各自的下集箱相連。在此實施例中，高溫煙氣自煙氣換熱器2的入口 11流入，依次通過抽屜5和6且同時與其中的換熱管發(fā)生熱交換，然后從煙氣換熱器2的出口 12流出。抽屜5和6的換熱管中的水吸收煙氣中的余熱，由于空氣換熱器1的位置高于煙氣換熱器2，沸騰蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽上升進入各自的上集箱后分別通過蒸汽上升管9和10進入其各自對應的空氣換熱器的抽屜3和4的上集箱和換熱管中。待預熱的空氣自空氣換熱器1的入口 13流入，依次通過抽屜3和4且同時與其中的換熱管發(fā)生熱交換，然后從空氣換熱器的出口 14流出。進入抽屜3和4的換熱管中的蒸汽將熱量釋放交換給空氣后冷凝，由于空氣換熱器1的位置高于煙氣換熱器2，形成的冷凝水下降進入各自的下集箱后分別通過冷凝水下降管7和8返回其各自對應的煙氣換熱器的抽屜5和6的下集箱和換熱管中，形成封閉的循環(huán)，且在此循環(huán)的過程中，對應的抽屜之間會自動達到熱平衡?？梢娫搩上嗔骺諝忸A熱器中通過上述的循環(huán)過程實現(xiàn)了煙氣中余熱的回收和空氣的預熱。而在此實施例中，煙氣換熱器和空氣換熱器均為由抽屜組成的箱式結構，且組成各換熱器的各抽屜一一對應成組，均可進行獨立的換熱和調(diào)整。在進一步的實施例中，煙氣換熱器和空氣換熱器可以由更多如上所述的抽屜串連組成。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該實施例為四抽屜式兩相流空氣預熱器。且在此實施例中，該兩相流空氣預熱器具有四組如上所述的抽屜。在進一步的實施例中，如圖5所示，在蒸汽上升管上還分別設置有流量調(diào)節(jié)閥15 和溫度測控裝置17，其中流量調(diào)節(jié)閥15為可接收來自溫度測控裝置17的控制信號的氣動、 液力或電磁等動力調(diào)節(jié)閥，而溫度測控裝置17可以為兼具測溫和控溫功能的單個元件，或者是測溫元件和控溫元件的組合。由于飽和蒸汽的壓力同水的沸點一一對應，這樣溫度測控裝置17可根據(jù)預先設定的溫度自動地調(diào)節(jié)閥15的開度，以分別控制煙氣換熱器各抽屜中的飽和蒸汽壓力，從而控制煙氣換熱器各抽屜中水的沸點溫度。這樣可自動地使水的沸點溫度始終保持在煙氣的露點溫度之上，由于煙氣的熱量是通過換熱管壁傳遞給水的，是高溫向低溫的單向傳熱過程，因此煙氣換熱器各抽屜內(nèi)的換熱管外壁溫度比換熱管內(nèi)水的沸點溫度高，也即高于煙氣的露點溫度，從而可避免露點腐蝕。在進一步的實施例中，如圖5所示，在冷凝水下降管上分別設置有流量調(diào)節(jié)閥16， 以根據(jù)對應的蒸汽流量調(diào)節(jié)閥15的開度，來控制冷凝水的流量。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種兩相流空氣預熱器，包括用于與煙氣進行換熱的第一換熱器以及用于與空氣進行換熱的第二換熱器，所述第二換熱器的位置高于所述第二換熱器；還包括連接所述第一換熱器和所述第二換熱器的蒸汽上升管以及冷凝水下降管，其特征在于，所述第一換熱器由多個獨立的第一換熱單元沿煙氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，所述第二換熱器由多個獨立的第二換熱單元沿空氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，所述各第一換熱單元與對應的所述各第二換熱單元通過各自的所述蒸汽上升管和冷凝水下降管相連。
2.如權利要求1所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述第一換熱單元包括多排換熱管、上集箱、下集箱和側壁。
3.如權利要求1所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述第二換熱單元包括多排換熱管、上集箱、下集箱和側壁。
4.如權利要求2所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述第一換熱單元包括 2-4排換熱管。
5.如權利要求2所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述上集箱與所述蒸汽上升管相連，所述下集箱同所述冷凝水下降管相連。
6.如權利要求3所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述第二換熱單元包括 2-4排換熱管。
7.如權利要求3所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述上集箱與所述蒸汽上升管相連，所述下集箱同所述冷凝水下降管相連。
8.如權利要求2所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述多個第一換熱單元是通過其所述側壁間的法蘭密封連接的。
9.如權利要求3所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述多個第二換熱單元是通過其所述側壁間的法蘭密封連接的。
10.如權利要求1至9中的任一項權利要求所述的兩相流空氣預熱器，其特征在于，其中所述蒸汽上升管上設置有流量調(diào)節(jié)閥和溫度測控裝置，所述的溫度測控裝置可根據(jù)預先設定的溫度自動調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥的開度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩相流空氣預熱器，包括用于與煙氣進行換熱的第一換熱器以及用于與空氣進行換熱的第二換熱器，第二換熱器的位置高于第二換熱器；還包括連接第一換熱器和第二換熱器的蒸汽上升管以及冷凝水下降管，第一換熱器由多個獨立的第一換熱單元沿煙氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，第二換熱器由多個獨立的第二換熱單元沿空氣流經(jīng)的方向密封地串連組成，各第一換熱單元與對應的各第二換熱單元通過各自的所述蒸汽上升管和冷凝水下降管相連。這種兩相流空氣預熱器更加安全可靠，安裝維修更加方便。
文檔編號F28D15/02GK102419122SQ201110298600
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者熊澤宇 申請人:熊澤宇