[發明專利]一種臥式蓄熱式高效熱交換器

有效

• 申請號: 201210357976.5
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102829485A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 閆紅杰;周孑民;母福生;熊宏志;楊萬青
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F23L15/00
• 分類號: F23L15/00;F28D20/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種蓄熱式換熱裝置，利用各種工業爐窯煙道內高溫煙氣的熱量來預熱助燃空氣。一個填滿蓄熱體的筒體與兩端由伺服電機帶動的兩組氣套裝置實現了燒嘴連續提供熱風和排出冷卻煙氣的蓄熱式換熱器。

背景技術

我國能源的緊張與短缺已成定局，嚴重影響了經濟的發展。目前我國工業爐能源利用率普遍偏低，現在有一些鍛造加熱爐，由于工藝操作的特點，大部分鍛造用加熱爐的出爐廢氣溫度均高于1000℃，因沒有適合長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。在我國鋼鐵企業中，熱工設備上普遍采用的空氣預熱裝置多數是普通金屬換熱器，長期使用溫度在700～800℃，空氣預熱溫度為400～500℃。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，熱工設備的燃耗水平普遍高于國外同等設備。

圍繞加熱爐的進一步節能降耗問題，國內熱工界曾經進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]”的觀點曾引起熱工界的普遍關注。“余熱全自回收”是指：使用高效換熱器把廢氣溫度降到200℃以下，同時強化爐子絕熱，以減少爐子其它各項熱損失；“三高一低”是指：對爐子實施“高爐溫”、“高煙溫”操作，同時對煙氣實行“高效余熱回收”和在爐子上使用“低惰性”材料。這兩種設想一定程度地反映了單體熱工設備節能研究的發展方向。其得以實現的前提條件，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現。

蓄熱式熱交換技術為上世紀80年代興起的新型節能技術，該技術的最大特點是高效節能，平均節能率在現有基礎上可再提高30%；與此相應的高溫燃燒技術，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]。蓄熱式熱交換技術的應用，其意義為：不僅在最大程度上節省了燃料，而且降低了污染物排放量，滿足我國工業可持續發展的戰略要求。陶瓷質換熱器以蓄熱形式問世，隨后換熱形式很快地發展。原因是陶質換熱器耐高溫，空氣預熱溫度高，應用后節能效果顯著，在煙氣溫度為1000～1250℃時，可把空氣預熱到900～1000℃。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限制^[5]，可以實現高溫排煙，相應地助燃空氣的高溫預熱成為可能。

[1]張法波.填充球蓄熱室熱過程仿真及優化設計.北京：北京科技大學，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，關于工業加熱爐發展方向的探討.工業爐，1990，2，3.

李朝祥.蓄熱式熱交換技術的應用與展望[J].冶金能源,2004,23(2):45～49.

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種使重量較大蓄熱室靜止不動，極限回收煙氣的余熱，顯著提高系統的熱效率的臥式蓄熱式高效熱交換器。

為了解決上述技術問題，本發明提供的臥式蓄熱式高效熱交換器，臥式圓筒殼體的內壁設有隔熱保溫層，所述的臥式圓筒殼體內部用隔板分隔成六個相等的軸向腔體：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，所述的軸向腔體內均填充有蓄熱體，所述的軸向腔體的兩端設有打孔擋板用來固定蓄熱體，所述的臥式圓筒殼體的一端設有第一排氣管和第一進氣管，另一端設有第二排氣管和第二進氣管，在所述的臥式圓筒殼體內兩端分別設有一個導流管，一個導流管與所述的第一進氣管連接，另一個所述的導流管與所述的第二排氣管連接，所述的導流管均設有與所述的臥式圓筒殼體內腔連通的氣孔，所述的臥式圓筒殼體內設有由電動機帶動的轉軸，所述的轉軸上安裝有二個分別與所述的軸向腔體的兩端對應連接的轉子，每個所述的轉子上設有三個周向相間設置的氣套，所述的轉子在一個相位時三個所述的氣套的內部連接所述的第一排氣管、第二進氣管與相間的三個所述的軸向腔體，三個相間的所述的氣套之間連接所述的導流管與另三個相間的所述的軸向腔體，所述的轉子旋轉60°到另一個相位時三個所述的氣套的內部連接所述的第一排氣管、第二進氣管與另三個相間的所述的軸向腔體，三個相間的所述的氣套之間連接所述的導流管與三個相間的所述的軸向腔體，所述的轉子、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。