專利名稱：直接交換式換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱工燃燒設備上的換熱器，特別指一種直接交換式換熱器。
背景技術：
節(jié)能減排是當今世界發(fā)展的重要課題，對人類的生存和社會發(fā)展具有及其重要的 意義。世界各國都在為節(jié)能減排進行卓有成效的工作，并且在不斷進行體制和技術的探索 和實踐。節(jié)能減排技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，是國家鼓勵的，具有較 好的發(fā)展前景。工業(yè)爐窯是熱能消耗設備，是社會能源消耗最大的領域。工業(yè)爐窯對熱能利用效 率的高低將直接決定節(jié)能減排的成效。根據(jù)熱源的不同，工業(yè)爐窯又可分為燃料爐和電爐。 電爐直接使用電力能源，一般負荷較小，通常使用在環(huán)境和控制要求較高的場合，其能源利 用率相對較高，但電爐的熱能總負荷在工業(yè)爐窯中占比較小，也就是說，工業(yè)爐窯的熱源仍 然是以燃料(包括氣體、液體和固體燃料)為主的，占社會能源消耗的極大部分，是節(jié)能減排 主要戰(zhàn)場，也是節(jié)能降耗潛力最大的領域。燃料爐就是利用燃料燃燒作熱源的爐窯，燃料在燃料爐內燃燒過程中產(chǎn)生大量的 熱能，其中一部分熱能被爐窯和爐窯中物料所吸收(有效部分，一般低于燃料燃燒產(chǎn)生熱能 的三分之一)，另一部分則是通過燃料燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣排出爐外(無效部分，占燃料 燃燒產(chǎn)生熱能的大部分)。就燃料爐來說，煙氣余熱利用效率的高低將決定燃料爐熱效率的 高低，也就是說，燃料爐的熱效率關鍵看余熱(實際為高溫煙氣)利用效率的高低，余熱利用 效率高，燃料爐熱效率就高，反之余熱利用效率則低。。為了有效地利用煙氣余熱，目前使用最廣泛和最有效的技術手段之一就是采用空 氣預熱器來預熱助燃空氣，通過預熱助燃空氣來提高燃料燃燒火焰的溫度，從而降低能耗， 提高燃料爐的熱效率。目前，市場上使用最為廣泛的空氣預熱器為管式換熱器。市場上管 式換熱器存在下列不足①空氣預熱器換熱面積較小，換熱效率不高；②在處理大流量高 溫煙氣(ιοοο 以上)時使用溫度和使用壽命受到限制；③預熱器占有過多現(xiàn)場空間。另一種有效利用煙氣余熱的方式就是蓄熱式燃燒器。蓄熱式燃燒器具有很多突出 優(yōu)點，如換熱面積大、換熱效率高，并且對高溫煙氣溫度幾無限制。雖然蓄熱式燃燒器具有 很多突出優(yōu)點，但也有明顯的弱的，那就是蓄熱式燃燒器的排煙和助燃空氣進入為同一通 道，而且要求燃燒器成對出現(xiàn)，工作時兩個燃燒器交替進行燃燒和排煙，因此，蓄熱式燃燒 器的安裝位置就受到了極大的限制，不利于爐窯的結構設計和熱負荷的均勻分布。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一 種相對于蓄熱式燃燒器和空氣預熱器具有明顯的優(yōu)勢的直接交換式換熱器。本實用新型構造一種設置在加熱爐的排煙通道上的換熱器，包括高溫換向閥、低 溫換向閥、換熱體及各連接管道，其中[0009]高溫換向閥設有加熱爐接口、燃燒器接口、高溫換向閥換熱體一接口和高溫換向 閥換熱體二接口，低溫換向閥設有鼓風機接口、引風機接口、低溫換向閥換熱體一接口和低 溫換向閥換熱體二接口；所述的加熱爐接口連接加熱爐的排煙口，燃燒器接口連接加熱爐的燃燒器，鼓風 機接口連接鼓風機，引風機接口連接引風機，高溫換向閥換熱體一接口與低溫換向閥換熱 體一接口連通且兩者之間設有換熱體一，高溫換向閥換熱體二接口與低溫換向閥換熱體二 接口連通且兩者之間設有換熱體二 ； 所述的高溫換向閥和低溫換向閥均設有0度和90度兩個換向位置，其中高溫換向 閥的O度換向位置與低溫換向閥的90度換向位置形成一組煙氣流向通道和助燃空氣流向 通道，高溫換向閥的90度換向位置與低溫換向閥的0度換向位置形成另一組煙氣流向通道 和助燃空氣流向通道。本實用新型的優(yōu)點及有益效果1、本實用新型換熱面積大，換熱效率高直接交換式換熱器采用蓄熱體(蜂窩體或 蓄熱球)作為換交熱介質，換熱面積大(蜂窩體比表面積可達1400m2/m3)，換熱效率高，能夠 將排煙溫度降低到150°C以下。2、本實用新型能夠處理溫度高流量大的煙氣直接交換式換熱器對煙氣的溫度 (最高煙氣溫度可達1650°C)和煙氣流量沒有限制；3、本實用新型使用成本較低直接交換式換熱器使用到規(guī)定年限后只需更換蓄熱 體即可繼續(xù)使用，該點相對管式換熱器優(yōu)勢明顯；4、本實用新型的煙氣入口(對加熱爐而言就是加熱爐的排煙口)和已預熱的助燃 空氣的出口(對加熱爐而言就是燃燒器的助燃開啟入口)可以根據(jù)爐窯的結構進行合理選 擇，避免了蓄熱式燃燒器吸排煙口位置必須相對固定的弊端，非常有利于爐窯的結構設計， 可大大改善爐窯的熱負荷分布，達到最佳加熱傳熱的目的。

圖1是本實用新型高溫換向閥0度與低溫換向閥90度結構示意圖。圖2是本實用新型高溫換向閥90度與低溫換向閥0度結構示意圖。圖3是本實用新型與加熱爐工作狀態(tài)示意圖之一。圖4是本實用新型與加熱爐工作狀態(tài)示意圖之二。
具體實施方式
由附圖1至4可知，本實用新型設置在加熱爐21的排煙通道上，包括高溫換向閥 1、低溫換向閥8、換熱體及各連接管道，其中高溫換向閥1設有加熱爐接口 A、燃燒器接口 B、高溫換向閥換熱體一接口 C和高 溫換向閥換熱體二接口 D，低溫換向閥8設有鼓風機接口 Al、引風機接口 Bi、低溫換向閥換 熱體一接口 Cl和低溫換向閥換熱體二接口 Dl ；所述的加熱爐接口 A連接加熱爐21的排煙口 9，燃燒器接口 B連接加熱爐21的燃 燒器20，鼓風機接口 Al連接鼓風機16，引風機接口 Bl連接引風機15，高溫換向閥換熱體一 接口 C與低溫換向閥換熱體一接口 Cl連通且兩者之間設有換熱體一 4，高溫換向閥換熱體二接口 D與低溫換向閥換熱體二接口 Dl連通且兩者之間設有換熱體二 5 ；所述的高溫換向閥1和低溫換向閥8均設有0度和90度兩個換向位置，其中高溫 換向閥1的O度換向位置與低溫換向閥8的90度換向位置形成一組煙氣流向通道和助燃 空氣流向通道，高溫換向閥1的90度換向位置與低溫換向閥8的0度換向位置形成另一組 煙氣流向通道和助燃空氣流向通道。本實用新型所述的換熱體一 4和換熱體二 5采用蓄熱體，或者蓄熱球，或者蜂窩體 為換熱介質。所述各部分之間可設置過渡段，或者連接管來連接。本實用新型的結構原理本實用新型是由主要功能部套和次要功能部套組成。主要功能部套是指換熱器 上必不可少的起作關鍵作用的部套，缺少這些部套，換熱器將無法實現(xiàn)正常換熱功能。次要 功能部套是指換熱器上并非必不可少的部套，例如，將換向閥或換熱體的結構進行改變， 那么換熱體與低溫換向閥之間的連接管將變得可有可無。下面具體列出直接交換式換熱器 各部套的歸屬。直接交換式換熱器由主要功能部套高溫換向閥1，它的四個接口分別為加熱爐 接口 A、燃燒器接口 B、高溫換向閥換熱體一接口 C和高溫換向閥換熱體二接口 D。低溫換向 閥8，它的四個接口分別為鼓風機接口 Al、引風機接口 Bi、低溫換向閥換熱體一接口 Cl和 低溫換向閥換熱體二接口 Dl。換熱體一 4、換熱體二 5。直接交換式換熱器次要功能部套高溫換向閥換熱體一接口 C與換熱體一 4連接 過渡段2 ；高溫換向閥換熱體二接口 D與換熱體二 5連接過渡段3 ；換熱體一 4與低溫換向 閥8連接管6，換熱體二 5與低溫換向閥8連接管7。本實用新型的工作原理一是對燃燒前助燃空氣進行加熱，提高助燃空氣的燃燒 溫度；二是對燃燒前燃氣進行加熱，提高燃氣的燃燒溫度。具體如下每臺直接交換式換熱器有兩套換向閥，分別為高溫換向閥1和低溫換向閥8，每套 換向閥又有兩個工位狀態(tài)，分別為0°換向位置和90°換向位置。直接交換式換熱器的蓄 熱和放熱就是通過高溫換向閥和低溫換向閥同時同速和同頻率周而復始切換來實現(xiàn)的。直 接交換式換熱器內的流體也分兩部分，一部分為煙氣流體，另一部分為助燃空氣流體，這兩 種流體通過兩套換向閥以一定且相同的頻率不斷切換來實現(xiàn)兩種流體在直接交換式換熱 器內的交替流動，從而實現(xiàn)高溫煙氣的放熱和低溫助燃空氣的吸熱，并可確保高溫煙氣入 口和助燃空氣出口在直接交換式換熱器的高溫換向閥上處在固定位置。直接交換式換熱器 換熱過程就是兩套換向閥的換向閥工位不斷轉換的過程，具體過程和流體流向如下1、當高溫換向閥1為0度與低溫換向閥8為90度換向位置時當高溫換向閥1處于0°換向位置時，見圖1，換熱體的熱工狀態(tài)是換熱體一 4蓄 熱，換熱體二 5放熱。其煙氣和助燃空氣流向情況如下煙氣流向從加熱爐21排煙口 9引吸高溫煙氣一高溫換向閥與加熱爐之間連接管 10 —高溫換向閥1 —過渡段2 —換熱體一 4 —連接管6 —低溫換向閥8 —引風機與低溫換 向閥連接管12 —引風機調節(jié)閥門13 —引風機15 —排煙管17排向指定位置。在煙氣流經(jīng) 過程中，高溫煙氣流經(jīng)換熱體一 4時，高溫煙氣與低溫換熱體之間進行了大量的熱能傳遞 和熱能交換，這個傳遞和交換的結果是，高溫煙氣的絕大部分熱能都傳遞給了換熱體一，換 熱體一的溫度逐步升高到了很高的溫度，而高溫煙氣在經(jīng)過換熱體一后降低到了很低的溫[0035]與此同時，另一路流體，助燃空氣在換熱器內的另一路通道內流動，其流向為鼓 風機16產(chǎn)生的帶壓的助燃空氣一助燃空氣調節(jié)閥14 —鼓風機與低溫換向閥連接管11 — 低溫換向閥8 —換熱體二 5與低溫換向閥連接管7 —換熱體二 5 —過渡段3 —高溫換向閥
I—高溫換向閥與燃燒器連接管18 —燃燒器調節(jié)閥19 —進入燃燒器20燃燒。在助燃空 氣流經(jīng)過程中，低溫助燃空氣流經(jīng)換熱體二 5時，低溫助燃空氣與高溫的換熱體二 5之間進 行了大量的熱能傳遞和熱能交換，這個傳遞和交換的結果是，高溫的換熱體二蓄熱體絕大 部分熱能都傳遞給了低溫助燃空氣，換熱體二的溫度逐步降低到了很低的溫度，而低溫助 燃空氣則被換熱體二加熱到了很高的溫度。這一路換熱的過程實際上就是換熱體將其積蓄 的熱能傳遞給助燃空氣的過程。被低溫助燃空氣降低到很低溫度的換熱體進入下一個過程 后，換熱體二將由放熱變成蓄熱。2、當高溫換向閥1為90度與低溫換向閥8為0度換向位置時高溫換向閥1在0°換向位置工作半個周期后，換熱體一 4已充分吸收了高溫煙 氣的余熱而將自己加熱到較高溫度，同時，換熱體二 5在低溫助燃空氣的作用下進行了充 分的放熱而降低到了很低的溫度，之后，高溫換向閥和低溫換向閥同時同速和同頻率在換 向機構的驅動下進行換向，換向完成后，換向閥的工位狀態(tài)由0°換向位置變成了 90°換 向位置。換向閥換位到90°換向位置后，換熱器內煙氣和助燃空氣的流向發(fā)生改變，這樣， 直接交換式換熱器的換熱狀態(tài)也就發(fā)生改變，也即換熱體一 4由蓄熱變成放熱，換熱體二 5由放熱變成蓄熱。直接交換式換熱器換向閥處在90°換向位置時，見圖2，其煙氣和助燃 空氣流向情況如下煙氣流向從加熱爐排煙口 9引吸高溫煙氣一高溫換向閥與加熱爐連接管10—高 溫換向閥1 —過渡段3 —換熱體二 5 —換熱體二與低溫換向閥連接管7 —低溫換向閥8 — 引風機與低溫換向閥連接煙管12 —引風機調節(jié)閥門13 —引風機15 —排煙管17排向指定 位置。在煙氣流經(jīng)過程中，高溫煙氣流經(jīng)換熱體二 5時，高溫煙氣與低溫換熱體之間進行了 大量的熱能傳遞和熱能交換，這個傳遞和交換的結果是，高溫煙氣的絕大部分熱能都傳遞 給了換熱體二，換熱體二的溫度逐步升高到了很高的溫度，而高溫煙氣則降低到了很低的 溫度。與此同時，另一路流體，助燃空氣在換熱器內的另一路通道內流動，助燃空氣流向 為鼓風機16產(chǎn)生的帶壓的助燃空氣一助燃空氣調節(jié)閥14 —鼓風機與低溫換向閥連接管
II—低溫換向閥8 —換熱體一與低溫換向閥連接管6 —換熱體一 4 —過渡段2 —高溫換向 閥1 —高溫換向閥與燃燒器連接管18 —燃燒器調節(jié)閥19 —進入燃燒器20燃燒。在助燃 空氣流經(jīng)過程中，低溫助燃空氣流經(jīng)換熱體一 4時，低溫助燃空氣與換熱體一 4之間進行了 大量的熱能傳遞和熱能交換，這個傳遞和交換的結果是，換熱體一 4的絕大部分熱能都傳 遞給了低溫助燃空氣，換熱體一 4降低到了很低的溫度，而低溫助燃空氣則升高到了很高 的溫度。3、換向閥在90°換向位置工作半個周期后，高溫換向閥和低溫換向閥在同時同速 同頻率換向機構的驅動下又將換熱器的閥位轉換到0°換向位置，到此時，換熱器即完成了 一個換熱周期。直接交換式換熱器就是這樣周而復始工作的。在本實用新型基礎上實際應用時的補充實施例[0042]實際應用中改變本實用新型主要功能部套，如高溫換向閥1、低溫換向閥8、換熱 體一 4、換熱體二 5，和次要功能部套過渡段2、3、連接管6、7之一或數(shù)個或全部的外形和 結構，但實質的功能并未改變，仍屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型主要功能部套不 變，增加如本專利換熱體與高溫換向閥之間增加連接管等，或減少通過改變換熱體的結構 而取消換熱體與低溫換向閥間連接管等非主要功能部套，但換熱器的實質功能并未改變， 仍屬于本實用新型保護范圍。改變換向閥的接口方位如高溫換向閥A和B接口互換等，但 換熱器的實質功能并未發(fā)生改變，亦屬于本實用新型保護范圍。本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非 對本實用新型構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工 程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護 范圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
權利要求1.一種直接交換式換熱器，設置在加熱爐(21)的排煙通道上，其特征在于包括高溫換 向閥(1 )、低溫換向閥(8 )、換熱體及各連接管道，其中高溫換向閥(1)設有加熱爐接口(A)、燃燒器接口(B)、高溫換向閥換熱體一接口(C)和 高溫換向閥換熱體二接口(D)，低溫換向閥(8)設有鼓風機接口(Al)、引風機接口(Bi)、低 溫換向閥換熱體一接口(Cl)和低溫換向閥換熱體二接口(Dl)；所述的加熱爐接口(A)連接加熱爐(21)的排煙口(9)，燃燒器接口(B)連接加熱爐(21) 的燃燒器(20)，鼓風機接口(Al)連接鼓風機(16)，引風機接口(Bi)連接引風機(15)，高溫 換向閥換熱體一接口(C)與低溫換向閥換熱體一接口(Cl)連通且兩者之間設有換熱體一 (4)，高溫換向閥換熱體二接口(D)與低溫換向閥換熱體二接口(Dl)連通且兩者之間設有 換熱體二(5)；所述的高溫換向閥(1)和低溫換向閥(8)均設有0度和90度兩個換向位置，其中高溫 換向閥(1)的0度換向位置與低溫換向閥(8)的90度換向位置形成一組煙氣流向通道和助 燃空氣流向通道，高溫換向閥(1)的90度換向位置與低溫換向閥(8)的0度換向位置形成 另一組煙氣流向通道和助燃空氣流向通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的直接交換式換熱器，其特征在于所述各部分之間可設置過渡 段，或者連接管來連接。
專利摘要本實用新型涉及一種直接交換式換熱器,包括高溫換向閥、低溫換向閥、換熱體及各連接管道，其中高溫換向閥設有加熱爐接口、燃燒器接口、高溫換向閥換熱體一接口和高溫換向閥換熱體二接口，低溫換向閥設有鼓風機接口、引風機接口、低溫換向閥換熱體一接口和低溫換向閥換熱體二接口；所述的高溫換向閥和低溫換向閥均設有0度和90度兩個換向位置，其中高溫換向閥的0度換向位置與低溫換向閥的90度換向位置形成一組煙氣流向通道和助燃空氣流向通道，高溫換向閥的90度換向位置與低溫換向閥的0度換向位置形成另一組煙氣流向通道和助燃空氣流向通道。本實用新型換熱面積大，換熱效率高，成本較低，大大改善爐窯的熱負荷分布，達到最佳加熱傳熱的目的。
文檔編號F23L15/00GK201866788SQ201020629708
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者潘小龍 申請人:岳陽遠大熱能設備有限公司