專利名稱：一種臥式蓄熱式高效熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄熱式換熱裝置，利用各種工業(yè)爐窯煙道內(nèi)高溫?zé)煔獾臒崃縼?lái)預(yù)熱助燃空氣。一個(gè)填滿蓄熱體的筒體與兩端由伺服電機(jī)帶動(dòng)的兩組氣套裝置實(shí)現(xiàn)了燒嘴連續(xù)提供熱風(fēng)和排出冷卻煙氣的蓄熱式換熱器。
背景技術(shù)：
我國(guó)能源的緊張與短缺已成定局，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前我國(guó)工業(yè)爐能源利用率普遍偏低，現(xiàn)在有一些鍛造加熱爐，由于工藝操作的特點(diǎn)，大部分鍛造用加熱爐的出爐廢氣溫度均高于1000°c，因沒有適合長(zhǎng)期使用的高效余熱回收裝置，廢氣熱損失很大，以至爐子的熱效率僅為5% 10%，從而造成燃料的極大浪費(fèi)。在我國(guó)鋼鐵企業(yè)中，熱工設(shè)備上普遍采用的空氣預(yù)熱裝置多數(shù)是普通金屬換熱器，長(zhǎng)期使用溫度在700 800°C，空氣預(yù) 熱溫度為400 500°C。換熱器效率在50% 60%左右[1]。大量的煙氣余熱得不到充分利用，熱工設(shè)備的燃耗水平普遍高于國(guó)外同等設(shè)備。圍繞加熱爐的進(jìn)一步節(jié)能降耗問題，國(guó)內(nèi)熱工界曾經(jīng)進(jìn)行了大量的研究和探索工作。其中，“余熱全自回收[2]”和“三高一低[3]”的觀點(diǎn)曾引起熱工界的普遍關(guān)注?！坝酂崛曰厥铡笔侵甘褂酶咝Q熱器把廢氣溫度降到200°C以下，同時(shí)強(qiáng)化爐子絕熱，以減少爐子其它各項(xiàng)熱損失；“三高一低”是指對(duì)爐子實(shí)施“高爐溫”、“高煙溫”操作，同時(shí)對(duì)煙氣實(shí)行“高效余熱回收”和在爐子上使用“低惰性”材料。這兩種設(shè)想一定程度地反映了單體熱工設(shè)備節(jié)能研究的發(fā)展方向。其得以實(shí)現(xiàn)的前提條件，是必須具備有可靠的高效余熱回收裝置。但苦于沒有完全滿足要求的熱交換裝置，均未能得以很好地實(shí)現(xiàn)。蓄熱式熱交換技術(shù)為上世紀(jì)80年代興起的新型節(jié)能技術(shù)，該技術(shù)的最大特點(diǎn)是高效節(jié)能，平均節(jié)能率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上可再提高30% ;與此相應(yīng)的高溫燃燒技術(shù)，不僅提高了燃料的燃燒效率，更有效地開辟了低熱值燃料的合理利用途徑[4]。蓄熱式熱交換技術(shù)的應(yīng)用，其意義為不僅在最大程度上節(jié)省了燃料，而且降低了污染物排放量，滿足我國(guó)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。陶瓷質(zhì)換熱器以蓄熱形式問世，隨后換熱形式很快地發(fā)展。原因是陶質(zhì)換熱器耐高溫，空氣預(yù)熱溫度高，應(yīng)用后節(jié)能效果顯著，在煙氣溫度為1000 1250°C時(shí)，可把空氣預(yù)熱到900 1000°C。采用蓄熱式熱交換器，爐膛的排煙溫度不再受熱交換器的材質(zhì)限制[5]，可以實(shí)現(xiàn)高溫排煙，相應(yīng)地助燃空氣的高溫預(yù)熱成為可能。[I]張法波.填充球蓄熱室熱過(guò)程仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì).北京北京科技大學(xué)，2007.[2]胡彥幫，燃高爐煤氣的高效加熱爐.冶金能源，1988，7 (6) :9-16.[3]張先躍等，關(guān)于工業(yè)加熱爐發(fā)展方向的探討.工業(yè)爐，1990，2，3.李朝祥.蓄熱式熱交換技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].冶金能源，2004, 23(2) :45 49.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使重量較大蓄熱室靜止不動(dòng)，極限回收煙氣的余熱，顯著提高系統(tǒng)的熱效率的臥式蓄熱式高效熱交換器。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的臥式蓄熱式高效熱交換器，臥式圓筒殼體的內(nèi)壁設(shè)有隔熱保溫層，所述的臥式圓筒殼體內(nèi)部用隔板分隔成六個(gè)相等的軸向腔體第一腔體、第二腔體、第三腔體、第四腔體、第五腔體和第六腔體，所述的軸向腔體內(nèi)均填充有蓄熱體，所述的軸向腔體的兩端設(shè)有打孔擋板用來(lái)固定蓄熱體，所述的臥式圓筒殼體的一端設(shè)有第一排氣管和第一進(jìn)氣管，另一端設(shè)有第二排氣管和第二進(jìn)氣管，在所述的臥式圓筒殼體內(nèi)兩端分別設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流管，一個(gè)導(dǎo)流管與所述的第一進(jìn)氣管連接，另一個(gè)所述的導(dǎo)流管與所述的第二排氣管連接，所述的導(dǎo)流管均設(shè)有與所述的臥式圓筒殼體內(nèi)腔連通的氣孔，所述的臥式圓筒殼體內(nèi)設(shè)有由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，所述的轉(zhuǎn)軸上安裝有二個(gè)分別與所述的軸向腔體的兩端對(duì)應(yīng)連接的轉(zhuǎn)子，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)有三個(gè)周向相間設(shè)置的氣套，所述的轉(zhuǎn)子在一個(gè)相位時(shí)三個(gè)所述的氣套的內(nèi)部連接所述的第一排氣管、第二進(jìn)氣管與相間的三個(gè)所述的軸向腔體，三個(gè)相間的所述的氣套之間連接所述的導(dǎo)流管與另三個(gè)相間的所述的軸向腔體，所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°到另一個(gè)相位時(shí)三個(gè)所述的氣套的內(nèi)部連接所述的第一排氣管、第二進(jìn)氣管與另三個(gè)相間的所述的軸向腔體，三個(gè)相間的所述的氣套之間連接所述的導(dǎo)流管與三個(gè)相間的所述的軸向腔體，所述的轉(zhuǎn)子、所述的氣套與所述的臥式圓筒殼體之間由密封裝置密封。
所述的臥式圓筒殼體的下部安置有可使所述的臥式圓筒殼體傾斜一定角度、便于蓄熱體更換的液壓傾斜裝置。所述的蓄熱體根據(jù)不同的煙氣品質(zhì)分為陶瓷球和陶瓷蜂窩體。所述的電動(dòng)機(jī)為伺服電機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方式為來(lái)回?cái)[動(dòng)。煙氣的所述的第一進(jìn)氣管和空氣的所述的第一排氣管設(shè)在所述的臥式圓筒殼體的同一端。所述的打孔擋板通過(guò)螺栓與所述的臥式圓筒殼體固定在一起，拆卸方便。采用上述技術(shù)方案的臥式蓄熱式高效熱交換器，轉(zhuǎn)子把通道分為兩部分，前半個(gè)周期煙氣由第一進(jìn)氣管進(jìn)入導(dǎo)流管經(jīng)氣孔進(jìn)入轉(zhuǎn)子穿過(guò)擋板進(jìn)入一、三、五腔體加熱蓄熱體；空氣由第二進(jìn)氣管進(jìn)入另外通道穿過(guò)打孔擋板流經(jīng)二、四、六腔體中已經(jīng)加熱的蓄熱體吸收熱量；冷卻后的煙氣由第二排氣管排出，被加熱的空氣由第一排氣管進(jìn)入燒嘴提供熱風(fēng)；下半周期開始時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°，這時(shí)煙氣從第一進(jìn)氣管進(jìn)入通過(guò)轉(zhuǎn)子流經(jīng)剛才空氣流過(guò)的通道進(jìn)入二、四、六腔體加被空氣冷卻的蓄熱體，空氣由第二進(jìn)氣管進(jìn)入流經(jīng)另外通道進(jìn)入一、三、五腔體吸收煙氣加熱過(guò)的蓄熱體；冷卻后的煙氣由第二排氣管排出，加熱后的空氣由第一排氣管計(jì)入燒嘴，實(shí)現(xiàn)連續(xù)提供熱風(fēng)。該換熱器采用中間填滿蓄熱體的臥式圓筒殼體固定不動(dòng)，通過(guò)兩端的伺服電機(jī)帶動(dòng)質(zhì)量很輕的轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)冷熱氣體交替經(jīng)過(guò)蓄熱體實(shí)現(xiàn)換熱，伺服電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方式是來(lái)回?cái)[動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量輕，所以可以實(shí)現(xiàn)快速、輕巧的切換；避免了傳統(tǒng)的用電機(jī)直接帶動(dòng)蓄熱筒體轉(zhuǎn)動(dòng)的耗能大、有噪音，調(diào)節(jié)不靈活的缺點(diǎn)；該發(fā)明轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方式為來(lái)回?cái)[動(dòng)，這樣避免了在同一方向上持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的累積誤差。本發(fā)明在臥式圓筒殼體下部安裝有液壓傾斜裝置，便于蓄熱體的更換；由于煙氣的進(jìn)口和空氣的出口在同一端，所以每次維修只需更換高溫端的蓄熱體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果I、一種新型的連續(xù)蓄熱式換熱設(shè)器，它采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)氣體換向裝置中質(zhì)量很輕的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，而進(jìn)、出氣管與蓄熱裝置靜止不動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷熱流體交替流經(jīng)蓄熱體；2、實(shí)現(xiàn)了燒嘴連續(xù)供熱風(fēng)，并排出冷卻后的煙氣；在煙氣溫度在1000 1200°C它可將空氣預(yù)熱到900 1100°C，降低排煙溫度至200 300°C左右，回收煙氣預(yù)熱75 90% ；3、換向閥操作迅速、輕便，可在換向的同時(shí)連續(xù)提供預(yù)熱的助燃空氣，克服了傳統(tǒng)換向蓄熱室同時(shí)需要兩套燒嘴而引入時(shí)爐膛改動(dòng)大的缺點(diǎn)；4、預(yù)熱的高溫空氣可以直接經(jīng)燒嘴噴入爐膛助燃，這樣既提高了系統(tǒng)的燃燒效率，又減少了污染物的排放，節(jié)能降耗，同時(shí)也改善環(huán)境。綜上所述，本發(fā)明是一種使重量較大蓄熱室靜止不動(dòng)，極限回收煙氣的余熱，顯著提高系統(tǒng)的熱效率的臥式蓄熱式高效熱交換器。


圖I是本發(fā)明的主視圖。圖2是本發(fā)明的俯視圖。圖3是沿圖I中A-A線剖示圖。圖4沿圖I中D-D線剖示圖。圖5是轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是蓄熱體陶瓷球結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是蓄熱體陶瓷蜂窩體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，臥式圓筒殼體20的內(nèi)壁設(shè)有隔熱保溫層14，臥式圓筒殼體20內(nèi)部用隔板分隔成六個(gè)相等的軸向腔體第一腔體I、第二腔體2、第三腔體3、第四腔體4、第五腔體5和第六腔體6，軸向腔體內(nèi)均填充有蓄熱體，軸向腔體的兩端設(shè)有打孔擋板13用來(lái)固定蓄熱體，蓄熱體根據(jù)不同的煙氣品質(zhì)分為陶瓷球21和陶瓷蜂窩體18，打孔擋板13通過(guò)螺栓與臥式圓筒殼體20固定在一起，拆卸方便。臥式圓筒殼體20的一端設(shè)有第一排氣管7和第一進(jìn)氣管8，另一端設(shè)有第二排氣管9和第二進(jìn)氣管10,煙氣的第一進(jìn)氣管8和空氣的第一排氣管7設(shè)在臥式圓筒殼體20同一端。在臥式圓筒殼體20內(nèi)兩端分別設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流管15，一個(gè)導(dǎo)流管與第一進(jìn)氣管8連接，另一個(gè)導(dǎo)流管15與第二排氣管9連接，導(dǎo)流管15均設(shè)有與臥式圓筒殼體20內(nèi)腔連通的氣孔16，臥式圓筒殼體20內(nèi)設(shè)有由電動(dòng)機(jī)17帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸11，轉(zhuǎn)軸11上安裝有二個(gè)分別與軸向腔體的兩端對(duì)應(yīng)連接的轉(zhuǎn)子12，電動(dòng)機(jī)17為伺服電機(jī)，電動(dòng)機(jī)17帶動(dòng)轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)方式為來(lái)回?cái)[動(dòng)，每個(gè)轉(zhuǎn)子12上設(shè)有三個(gè)周向相間設(shè)置的氣套19，轉(zhuǎn)子12在一個(gè)相位時(shí)三個(gè)氣套19的內(nèi)部連接第一排氣管7、第二進(jìn)氣管10與相間的三個(gè)軸向腔體一第一腔體I、第三腔體3和第五腔體5，三個(gè)相間的氣套19之間連接導(dǎo)流管15與另三個(gè)相間的軸向腔體-第二腔體2、第四腔體4和第六腔體6，轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)60°到另一個(gè)相位時(shí)三個(gè)氣套19的內(nèi)部連接第一排氣管7、第二進(jìn)氣管10與另三個(gè)相間的軸向腔體-第二腔體2、第四腔體4和第六腔體6，三個(gè)相間的氣套19之間連接導(dǎo)流管15與三個(gè)相間的軸向腔體-第一腔體I、第三腔體3和第五腔體5，轉(zhuǎn)子12、氣套19與臥式圓筒殼體20之間由密封裝置密封。臥式圓筒殼體20的下部安置有可使所述的臥式圓筒殼體20傾斜一定角度、便于蓄熱體更換的液壓裝置。參見圖I、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，轉(zhuǎn)子12把通道分為兩部分，冷熱氣流的流向?yàn)槟媪鞑贾?，前半個(gè)周期煙氣由第一進(jìn)氣管8進(jìn)入導(dǎo)流管15經(jīng)氣孔16進(jìn)入轉(zhuǎn)子12經(jīng)三個(gè)相間的氣套19之間穿過(guò)打孔擋板13進(jìn)入第一腔體I、第三腔體3、第五腔體5加熱蓄熱體；空氣由第二進(jìn)氣管10經(jīng)氣套19的內(nèi)部穿過(guò)打孔擋板13流經(jīng)第二腔體2、第四腔體4、第六腔體6中已經(jīng)加熱的蓄熱體吸收熱量；冷卻后的煙氣由第二排氣管9排出，被加熱的空氣由第一排氣管7進(jìn)入燒嘴提供熱風(fēng)；下半周期開始時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°，這時(shí)煙氣從第一進(jìn)氣管8進(jìn)入轉(zhuǎn)子12經(jīng)三個(gè)相間的氣套19之間流經(jīng)剛才空氣流過(guò)的通道進(jìn)入第二腔體2、第四腔體4、第六腔體6加被空氣冷卻的蓄熱體，空氣由第二進(jìn)氣管10進(jìn) 入流經(jīng)另外通道進(jìn)入第一腔體I、第三腔體3、第五腔體5吸收煙氣加熱過(guò)的蓄熱體；冷卻后的煙氣由第二排氣管9排出，加熱后的空氣由第一排氣管7計(jì)入燒嘴，實(shí)現(xiàn)連續(xù)提供熱風(fēng)。
權(quán)利要求
1.一種臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征是臥式圓筒殼體(20)的內(nèi)壁設(shè)有隔熱保溫層(14)，所述的臥式圓筒殼體(20)內(nèi)部用隔板分隔成六個(gè)相等的軸向腔體第一腔體(I)、第二腔體(2)、第三腔體(3)、第四腔體(4)、第五腔體(5)和第六腔體(6)，所述的軸向腔體內(nèi)均填充有蓄熱體，所述的軸向腔體的兩端設(shè)有用來(lái)固定蓄熱體的打孔擋板(13)，所述的臥式圓筒殼體(20)的一端設(shè)有第一排氣管(7)和第一進(jìn)氣管(8)，另一端設(shè)有第二排氣管(9)和第二進(jìn)氣管(10)，在所述的臥式圓筒殼體(20)內(nèi)兩端分別設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流管(15)，一個(gè)導(dǎo)流管與所述的第一進(jìn)氣管(8)連接，另一個(gè)所述的導(dǎo)流管(15)與所述的第二排氣管(9)連接，所述的導(dǎo)流管(15)均設(shè)有與所述的臥式圓筒殼體(20)內(nèi)腔連通的氣孔(16)，所述的臥式圓筒殼體(20)內(nèi)設(shè)有由電動(dòng)機(jī)(17)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)軸(11)，所述的轉(zhuǎn)軸(I I)上安裝有二個(gè)分別與所述的軸向腔體的兩端對(duì)應(yīng)連接的轉(zhuǎn)子(12)，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)子(12)上設(shè)有三個(gè)周向相間設(shè)置的氣套(19)，所述的轉(zhuǎn)子(12)在一個(gè)相位時(shí)三個(gè)所述的氣套(19)的內(nèi)部連接所述的第一排氣管(7)、第二進(jìn)氣管(10)與相間的三個(gè)所述的軸向腔體，三個(gè)相間的所述的氣套(19)之間連接所述的導(dǎo)流管(15)與另三個(gè)相間的所述的軸向腔體，所述的轉(zhuǎn)子(12)旋轉(zhuǎn)60°到另一個(gè)相位時(shí)三個(gè)所述的氣套(19)的內(nèi)部連接所述的第一排氣管(7)、第二進(jìn)氣管(10)與另三個(gè)相間的所述的軸向腔體，三個(gè)相間的所述的氣套(19)之間連接所述的導(dǎo)流管(15)與三個(gè)相間的所述的軸向腔體，所述的轉(zhuǎn)子(12)、所述的氣套(19)與所述的臥式圓筒殼體(20)之間由密封裝置密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征在于所述的臥式圓筒殼體(20)的下部安置有可使所述的臥式圓筒殼體(20)傾斜一定角度、便于蓄熱體更換的液壓傾斜裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征在于所述的蓄熱體根據(jù)不同的煙氣品質(zhì)分為陶瓷球(21)和陶瓷蜂窩體(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征在于所述的電動(dòng)機(jī)(17)為伺服電機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)(17)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子(12)的旋轉(zhuǎn)方式為來(lái)回?cái)[動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征在于煙氣的所述的第一進(jìn)氣管(8)和空氣的所述的第一排氣管(7)設(shè)在所述的臥式圓筒殼體(20)同一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的臥式蓄熱式高效熱交換器，其特征在于所述的打孔擋板(13)通過(guò)螺栓與所述的臥式圓筒殼體(20)固定在一起，拆卸方便。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臥式蓄熱式高效熱交換器，臥式圓筒殼體(20)的內(nèi)壁設(shè)有隔熱保溫層(14)，臥式圓筒殼體(20)內(nèi)部用隔板分隔成六個(gè)相等的軸向腔體第一腔體(1)、第二腔體(2)、第三腔體(3)、第四腔體(4)、第五腔體(5)和第六腔體(6)，軸向腔體內(nèi)均填充有蓄熱體，轉(zhuǎn)軸(11)上安裝有二個(gè)分別與軸向腔體的兩端對(duì)應(yīng)連接的轉(zhuǎn)子(12)，每個(gè)所述的轉(zhuǎn)子(12)上設(shè)有三個(gè)周向相間設(shè)置的氣套(19)，轉(zhuǎn)子把通道分為兩部分。本發(fā)明是一種使重量較大蓄熱室靜止不動(dòng)，極限回收煙氣的余熱，顯著提高系統(tǒng)的熱效率的臥式蓄熱式高效熱交換器。
文檔編號(hào)F23L15/00GK102829485SQ20121035797
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者閆紅杰, 周孑民, 母福生, 熊宏志, 楊萬(wàn)青 申請(qǐng)人:中南大學(xué)