CN102155745B - 一种铸铁空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种铸铁空气预热器，包括壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件和密封结构，换热元件包括有多个铸铁翅片板换热单元，铸铁翅片板换热单元包括有上基板、下基板，以及分别位于上基板的两侧和下基板的两侧的内翅片和外翅片，上基板和下基板沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓密封连接其两端，其中，铸铁翅片板换热单元中的上基板和下基板位于密封螺栓之间的中间段均匀分布间隔设置有定距柱单元。本发明的铸铁空气预热器，根据烟气张开翅片板的作用机理，通过采用增设定距柱单元的技术方案，抵消翅片板内压的张开力，提高铸铁翅片板换热单元的密封性和换热效果。

Description

一种铸铁空气预热器

技术领域

本发明涉及热交换高效换热节能设备技术，特别是涉及一种铸铁空气预热器。

背景技术

现有技术中，通常的铸铁空气预热器，其结构如图1和图2所示，包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3和密封结构5。其工作过程为烟气从烟气入口1进入，经过换热元件3热交换放热后从烟气出口7排出，空气从壳体2侧壁的空气入口6进入，经过换热元件3热交换吸热后从壳体2侧壁的空气出口4排出。其换热元件3通常为包括有多个铸铁翅片板换热单元，铸铁翅片板换热单元包括有上基板31、下基板32，以及分别位于上基板31的两侧和下基板32的两侧的内翅片312、322和外翅片311、321，上基板31和下基板32沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓10密封连接其两端。

其工作原理为：尚带低温余热的烟气从铸铁空气预热器的烟气入口1高速进入铸铁空气预热器，经铸铁翅片板换热单元热交换放热后从铸铁空气预热器的烟气出口7排出。而空气侧的流程分为两程，从铸铁空气预热器侧壁的空气入口6高速压进，水平流到侧壁的盖板8后完成一程，然后90°转折沿着盖板8继续流动，再90°转折后水平流到铸铁空气预热器侧壁的空气出口4而流出，完成第二程，在这两程中，空气从铸铁翅片板换热单元热交换吸热，其中空气的流动方向与烟气的流动方向相互垂直。

上述现有技术中的铸铁空气预热器，由于仅在上基板31和下基板32的两端设置密封螺栓10，通过密封螺栓10压紧紧固进行密封连接，所以存在周边密封面的泄漏问题。在实际使用时，人们为降低生产成本，铸铁空气预热器位于铸铁翅片板换热单元旁侧的用于压紧密封垫的密封面是没有经过机械加工的铸造毛面，当上基板31和下基板32之间充满烟气时，烟气侧压力将使上基板31和下基板32出现图2所示的上基板31和下基板32分别向外侧张开的趋势，严重时烟气就从换热单元内沿着虚线箭头所示的缝隙从里向外泄漏出去；同理，铸铁翅片板换热单元的其它旁侧也存在上述的周边密封面的泄露问题。周边密封面的泄露不仅使得铸铁空气预热器的换热效果大大降低，增加了检修与维护，缩短了使用周期，而且有大量的能源耗费，同时不利于铸铁翅片板换热单元的向大面积化的大型设备发展。

上述铸铁空气预热器存在的密封面泄漏的问题，同时也是其它类型的空气预热器所存在的共同问题，因此，针对周边密封面泄漏的问题进行改进，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种密封性能可靠的，能够提高换热效果，延长使用寿命且节能环保的铸铁空气预热器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种铸铁空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件和密封结构，所述换热元件包括有多个铸铁翅片板换热单元，所述铸铁翅片板换热单元包括有上基板、下基板，以及分别位于所述上基板的两侧和所述下基板的两侧的内翅片和外翅片，所述上基板和所述下基板沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓密封连接其两端，其中，所述铸铁翅片板换热单元中的所述上基板和所述下基板位于所述密封螺栓之间的中间段均匀分布间隔设置有定距柱单元。

烟气从所述烟气入口进入，经过所述换热元件从所述烟气出口排出，空气从所述壳体的空气入口进入，经过所述换热元件从所述壳体的空气出口排出。

其中，所述定距柱单元包括有与所述上基板一体铸造成型的第一定距柱、设置于所述第一定距柱内的上锥孔、与所述下基板一体铸造成型的第二定距柱、设置于所述第二定距柱内的下锥孔、穿过所述上锥孔和所述下锥孔的高头螺栓、以及螺母，通过所述高头螺栓和所述螺母旋紧使所述上基板与所述下基板压紧紧密连接，并使所述第一定距柱端部与所述第二定距柱端部相对紧密触接。

所述螺母与所述上基板或者所述下基板之间还可以设置有弹性垫圈，以达到防松。

其中，所述第一定距柱的高度与所述密封结构的密封面平齐，所述第二定距柱的高度与所述密封结构的密封面平齐。

其中，所述高头螺栓的头部位于所述上基板一侧，所述高头螺栓的头部的高度与所述上基板的外翅片的高度平齐，所述高头螺栓的尾部位于所述下基板一侧，所述高头螺栓的尾部的高度与所述下基板的外翅片的高度平齐。

其中，所述高头螺栓与所述上锥孔和所述下锥孔之间的间隙灌设有耐高温胶泥。

其中，所述上锥孔的上孔径与所述下锥孔的下孔径相同，所述上锥孔的下孔径与所述下锥孔的上孔径相同。

其中，所述上锥孔的下孔径大于所述上锥孔的上孔径，所述下锥孔的上孔径大于所述下锥孔的下孔径。

其中，所述定距柱单元为设置有一列的定距柱单元，所述一列的定距柱单元沿所述上基板或所述下基板的平面的纵轴线呈直线型等距离设置。

其中，所述定距柱单元为设置有两列的定距柱单元，所述两列的定距柱单元以所述上基板或所述下基板的平面的纵轴线为对称轴等距离对称排列设置。

其中，所述铸铁翅片板换热单元中的所述上基板和所述下基板位于所述密封螺栓之间的中间段分别设置有加强筋单元，所述定距柱单元设置于所述加强筋单元内。

本发明的有益效果：

本发明的铸铁空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件和密封结构；烟气从烟气入口进入，自上而下经过换热元件从烟气出口排出，空气从壳体侧面的空气入口进入，自下而上经过换热元件从壳体侧面的空气出口排出；换热元件包括有多个铸铁翅片板换热单元，铸铁翅片板换热单元包括有上基板、下基板，以及分别位于上基板的两侧和下基板的两侧的内翅片和外翅片，上基板和下基板沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓密封连接其两端，其中，铸铁翅片板换热单元中的上基板和下基板位于密封螺栓之间的中间段均匀分布间隔设置有多个定距柱单元。本发明根据烟气张开翅片板的作用机理，通过采用在铸铁翅片板换热单元中的上基板和下基板位于密封螺栓之间的中间段增设定距柱单元的技术方案，来抵消翅片板内压的张开力，提高铸铁翅片板换热单元的密封性和换热效果。本发明可用于炼油厂新建或改造的各类装置的烟气预热回收系统中，其结构能够全面克服现有技术的铸铁空气预热器的泄漏缺点，有效延长单体设备的使用周期,减少检修与维护费用，同时将为各类装置加热炉部分的节能降耗起到很好的效果，并且能够产生显著的经济效益。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术的铸铁空气预热器的结构示意图。

图2是现有技术的铸铁空气预热器的铸铁翅片板换热单元的部分结构示意图。

图3是本发明的一种铸铁空气预热器的定距柱单元的结构示意图。

图4是本发明的一种铸铁空气预热器的部分结构示意图。

在图1、图2、图3和图4中包括有：

1——烟气入口、2——壳体、

3——换热元件、31——上基板、32——下基板、

311、321——外翅片、312、322——内翅片、

4——空气出口、5——密封结构、6——空气入口、7——烟气出口、

8——盖板、9——密封垫、10——密封螺栓、

20——定距柱单元、21——高头螺栓、22——螺母、23——弹性垫圈、

24——第一定距柱、25——上锥孔、26——下锥孔、27——第二定距柱、

100——纵轴线、

A——烟气流道、B——空气流道。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明的一种铸铁空气预热器的具体实施方式之一，如图1和图2所示，包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3和密封结构5；烟气从烟气入口1进入，自上而下经过换热元件3从烟气出口7排出，空气从壳体1侧面的空气入口6进入，自下而上经过换热元件3从壳体2侧面的空气出口4排出；空气流动方向与烟气流动方向相垂直，换热元件3包括有多个铸铁翅片板换热单元，铸铁翅片板换热单元包括有上基板31、下基板32，以及分别位于上基板31的两侧和下基板32的两侧的内翅片312、322和外翅片311、321，上基板31和下基板32沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓10密封连接其两端。设置于上基板31的两侧的内翅片312和外翅片311与上基板31一体铸造成型；设置于下基板32的两侧的内翅片322和外翅片321与下基板32一体铸造成型。内翅片312、322和外翅片311、321的结构可以有多种形式。

具体的，如图3所示，铸铁翅片板换热单元中的上基板31和下基板32位于密封螺栓10之间的中间段均匀分布间隔设置有多个定距柱单元20。在铸铁翅片板换热单元中增设定距柱单元20，在提高密封性的同时，可以为更大面积的铸铁翅片板换热单元的研发提供基础技术的支持。通常而言，单个铸铁翅片板换热单元中所需的定距柱单元20的数量很少，一般而言，每平方米的基板面积上设置3到5个即可，因此，定距柱单元20所占用的空间对换热面积的影响可以忽略。

具体的，定距柱单元20包括有与上基板31一体铸造成型的第一定距柱24、设置于第一定距柱24内的上锥孔25、与下基板32一体铸造成型的第二定距柱27、设置于第二定距柱内27的下锥孔26、穿过上锥孔25和下锥孔26的高头螺栓21、以及螺母22，通过高头螺栓21和螺母22旋紧使上基板31与下基板32压紧紧密连接，并使第一定距柱24端部与第二定距柱端部相对紧密触接。另，螺母22与下基板32之间设置有弹性垫圈23，以防松动。

在组装上基板31与下基板32时，首先将上基板31的第一定距柱24的上锥孔25的大孔径端与下基板32的第二定距柱27的下锥孔26的大孔径端紧密对齐抵接，同时再找正两端的密封面（参见图2中的密封垫9的位置），再将高头螺栓21的尾部穿过第一定距柱24的上锥孔25和下锥孔26，拉紧上基板31和下基板32，通过高头螺栓21拉紧力来抵消内压的作用到上基板31和下基板32上的张开力；然后将螺母22与高头螺栓21的尾部上紧后通过点焊进行加强固定，为了更好的密封，将螺母22与下基板32之间设置弹性垫圈23。以免运行中受到热作用或气流作用而使螺母22松动，将所有的定距柱单元20固定完后，再上紧上基板31和下基板32两端的密封螺栓10（如图2所示）。

定距柱单元20不仅通过高头螺栓21的拉紧力来提高铸铁翅片板换热单元的密封性，而且能够保持铸铁翅片板换热单元的流道面积稳定不变，有利于操作稳定，其加强刚性也能一定程度上抵抗操作波动带来的疲劳影响，延长铸铁空气预热器的使用寿命。将第一定距柱24设置于上基板31的下表面，并与上基板31一体铸造成型，将第二定距柱27设置于下基板32的上表面，并与下基板32一体铸造成型，将高头螺栓21的头部设置于上基板31的上表面，将高头螺栓21的尾部设置于下基板32的下表面，并通过螺母22紧固连接，这样使得第一定距柱24与高头螺栓21的头部，分别位于上基板31的两侧；第二定距柱27与高头螺栓21的尾部分别位于下基板32的两侧，其中，第一定距柱24和第二定距柱27是类似翅片的柱形翅，高头螺栓21的头部及尾部，也构成柱形翅，两者均起到强化换热作用，而且，两者占用的空间对换热面积的影响可以忽略。

设置上锥孔25和下锥孔26，不但是高头螺栓21穿过的需要，而且较直圆孔更有利于耐高温胶泥的灌注，另外，烟气侧压力作用在上锥孔25和下锥孔26的大孔径端，在烟气侧压力的作用下，使得耐高温胶泥分别往上锥孔25和下锥孔26的小孔径端压，最终形成自紧性倾向的密封结构，具有密封效果的特点。

具体的，第一定距柱24的高度与密封结构的密封面（参见图2中的密封垫9的位置）平齐，第二定距柱27的高度与密封结构的密封面（参见图2中的密封垫9的位置）平齐。铸铁翅片板换热单元的密封面即使没有密封螺栓10（如图2所示）连接，也已具有贴紧作用力，这个作用力就来自定距柱单元20中的高头螺栓21的作用力。

具体的，高头螺栓21的头部位于上基板31一侧，高头螺栓21的头部的高度与上基板31的外翅片311的高度平齐，高头螺栓21的尾部位于下基板32一侧，高头螺栓21的尾部的高度与下基板32的外翅片321的高度平齐。高头螺栓21的头部及尾部，也构成柱形翅，两者均起到强化换热作用，而且，两者占用的空间对换热面积的影响可以忽略。

具体的，高头螺栓21与上锥孔25和下锥孔26之间的间隙灌设有耐高温胶泥。使得定距柱单元20具有很好的密封性。该耐高温胶泥还可以采用其它的密封填料进行替换，本实施例中优选耐高温胶泥，在满足密封的条件下，同时具有耐高温的特性，从而可以延长铸铁翅片板换热单元的寿命。

具体的，上基板31的上锥孔25的上孔径与下基板32的下锥孔26的下孔径相同，上基板31的上锥孔25的下孔径与下基板32的下锥孔26的上孔径相同。

具体的，上基板31的上锥孔25的下孔径大于上基板31的上锥孔25的上孔径；下基板32的下锥孔26的上孔径大于下基板32的下锥孔26的下孔径。设置为具有倾斜度的锥孔结构，便于耐高温胶泥的灌注，同时还可以利用烟气侧压力的作用将大孔径端的耐高温胶泥向小孔径端挤压，构成自紧性倾向的密封结构，提供密封效果。

具体的，如图4所示，定距柱单元20为设置有一列的定距柱单元20，一列定距柱单元20沿上基板31或下基板32的平面的纵轴线100呈直线型等距离设置。定距柱单元20排列在以上基板31或下基板32的平面的纵轴线100为对称轴的位置，以便使密封面的受力均匀。其中，A为烟气流道，B为空气流道。

具体的，铸铁翅片板换热单元中的上基板31和下基板32位于密封螺栓10（如图2所示）之间的中间段分别设置有加强筋单元（图中未画出），定距柱单元20设置于加强筋单元内。针对大面积的铸铁翅片板换热单元，增设加强筋以提高其强度，将定距柱单元20设置于加强筋单元内，并于加强筋单元一体化，可简化结构。

本实用新型具体可用于石油炼制与化工、煤化工、化肥、空调、空冷、电力设施装备等具有热交换要求的技术领域。

实施例2

本发明的一种铸铁空气预热器的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，定距柱单元20为设置有两列的定距柱单元20，两列定距柱单元20以上基板31或下基板32的平面的纵轴线为对称轴等距离对称排列设置。本实施例针对大面积的铸铁翅片板换热单元，将定距柱单元20分两列排列在以上基板31或下基板32的平面的纵轴线100为对称轴的两侧，以便使上基板31和下基板32的两端的密封面处受力均匀。 

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种铸铁空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件和密封结构，所述换热元件包括有多个铸铁翅片板换热单元，所述铸铁翅片板换热单元包括有上基板、下基板，以及分别位于所述上基板的两侧和所述下基板的两侧的内翅片和外翅片，所述上基板和所述下基板沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓密封连接其两端，其特征在于：所述铸铁翅片板换热单元中的所述上基板和所述下基板位于所述密封螺栓之间的中间段均匀分布间隔设置有定距柱单元；所述定距柱单元包括有与所述上基板一体铸造成型的第一定距柱、设置于所述第一定距柱内的上锥孔、与所述下基板一体铸造成型的第二定距柱、设置于所述第二定距柱内的下锥孔、穿过所述上锥孔和所述下锥孔的高头螺栓、以及螺母，通过所述高头螺栓和所述螺母旋紧使所述上基板与所述下基板压紧紧密连接，并使所述第一定距柱端部与所述第二定距柱端部相对紧密触接。

2.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述第一定距柱的高度与所述密封结构的密封面平齐，所述第二定距柱的高度与所述密封结构的密封面平齐。

3.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述高头螺栓的头部位于所述上基板一侧，所述高头螺栓的头部的高度与所述上基板的外翅片的高度平齐，所述高头螺栓的尾部位于所述下基板一侧，所述高头螺栓的尾部的高度与所述下基板的外翅片的高度平齐。

4.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述高头螺栓与所述上锥孔和所述下锥孔之间的间隙灌设有耐高温胶泥。

5.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述上锥孔的上孔径与所述下锥孔的下孔径相同，所述上锥孔的下孔径与所述下锥孔的上孔径相同。

6.根据权利要求5所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述上锥孔的下孔径大于所述上锥孔的上孔径，所述下锥孔的上孔径大于所述下锥孔的下孔径。

7.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述定距柱单元为设置有一列的定距柱单元，所述一列的定距柱单元沿所述上基板或所述下基板的平面的纵轴线呈直线型等距离设置。

8.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述定距柱单元为设置有两列的定距柱单元，所述两列的定距柱单元以所述上基板或所述下基板的平面的纵轴线为对称轴等距离对称排列设置。

9.根据权利要求1所述的铸铁空气预热器，其特征在于：所述铸铁翅片板换热单元中的所述上基板和所述下基板位于所述密封螺栓之间的中间段分别设置有加强筋单元，所述定距柱单元设置于所述加强筋单元内。

Images