CN102226529A - 套筒式金属辐射换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套筒式金属辐射换热器，其包括金属筒体，所述金属筒体的外侧上部连接有热风箱，金属筒体的外侧下部连接有冷风箱，所述金属筒体的外侧上部设有悬吊安装装置，所述冷风箱的底部设有烟气密封装置。本发明由于金属筒体上部设有悬吊安装装置，使得换热器采用了上部悬吊的立式固定安装方式，换热器的下部为自由端，当金属筒体受热膨胀变形时，金属筒体可向下端伸展，从而不会影响金属筒体上部的连接管路的设置，因此，即便金属筒体的高度较高(例如大于10米)，也不会存在因热膨胀而引起的结构和安装方面的问题。

Description

套筒式金属辐射换热器

技术领域

本发明实施例是有关于一种套筒式金属辐射换热器，特别是关于一种可用于高温烟气(烟气温度高于900℃)余热回收的金属辐射换热器。

背景技术

高温烟气余热回收装置需要使用换热器，目前所使用的换热器一般为粘土预热器和金属辐射换热器，金属辐射换热器一般采用耐热钢制成。其中，粘土预热器的优点是主要只用耐火砖制成，不用耐热钢，因而造价较低，并且使用寿命长；其缺点是由于采用耐火砖制成，因此砌筑接缝多，不严密，漏风严重，体积也比较大。金属辐射换热器的优点是结构紧凑、气密性较好，可以预热具有一定压力的介质；其缺点是耐热钢的造价较高，余热回收后的烟气温度仍会较高，应当作进一步的回收。

相关的金属辐射换热器包括金属筒体，金属筒体的下部固定设置，金属筒体的筒壁为光筒筒壁或为具有螺旋片结构的空气侧筒壁。

如此使得相关金属辐射换热器具有下述缺点：

套筒式金属换热器一般为立式安装。当其烟气量较大，要预热的空气量也较大时，金属换热器的体积也较大，一般来说，其高度也将较高。由于金属筒体采用下部固定的安装方式，就是说，在金属筒体内部的高温烟气作用下，如果金属筒体发生热膨胀的话，金属筒体只能向上部的自由端伸长变形，但是金属筒体的上部具有预热空气和烟气的连接管路，因此如果金属筒体的高度较高，其伸长变形将会很大，因热膨胀问题将会影响其上部连接管路的安装，如此将会产生结构和安装方面的问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种套筒式金属辐射换热器，其上部设有悬吊安装装置，使换热器以上部悬吊的固定方式被安装，从而使得换热器能克服热膨胀和安装方面的问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种套筒式金属辐射换热器，其包括金属筒体，所述金属筒体的外侧上部连接有热风箱，金属筒体的外侧下部连接有冷风箱，所述金属筒体的外侧上部设有悬吊安装装置，所述冷风箱的底部设有烟气密封装置。

在优选的实施方式中，所述烟气密封装置为砂封装置，所述砂封装置包括双砂封刀和砂封槽，所述砂封槽围绕地设置在所述冷风箱的底部边缘，所述双砂封刀插设在砂封槽内。

在优选的实施方式中，所述悬吊安装装置位于所述热风箱的下方。

在优选的实施方式中，所述悬吊安装装置包括支撑架，支撑架固定地绕设在所述金属筒体的外侧，所述支撑架上具有四个支点。

在优选的实施方式中，所述金属筒体包括金属内筒和金属外筒，金属外筒套设在金属内筒的外部，二者之间形成通风道，所述冷风箱的进风口和热风箱的出风口分别与通风道相连通，所述金属内筒与金属外筒之间通过波纹膨胀节连接。

在优选的实施方式中，所述金属内筒的外壁设有单肋片，单肋片位于通风道内，单肋片的宽度小于通风道的宽度。

在优选的实施方式中，所述金属内筒的下端伸出金属外筒的下端，所述金属外筒的下部连接所述冷风箱。

在优选的实施方式中，所述冷风箱的下部具有环形筋片，所述金属内筒的下端部间隔地位于所述环形筋片上方，所述波纹膨胀节的上部固定连接在所述金属内筒的外壁，波纹膨胀节的下部固定连接所述环形筋片。

在优选的实施方式中，所述金属筒体的外部包覆有保温材料。

本发明实施例的套筒式金属辐射换热器的特点和优点是：

1、由于金属筒体上部设有悬吊安装装置，使得换热器采用了上部悬吊的立式固定安装方式，换热器的下部为自由端，当金属筒体受热膨胀变形时，金属筒体可向下端伸展，从而不会影响金属筒体上部的连接管路的设置，因此，即便金属筒体的高度较高(例如大于10米)，也不会存在安装和膨胀方面的问题。

2、其安装定位固定容易，使用寿命长，可在高烟温和高风量条件下实现高余热回收效率。

3、相关的金属辐射换热器中，金属筒体上的螺旋片虽然能增大换热面积，但是采用螺旋片结构的空气侧流动阻力大，因此相关的金属辐射换热器需要高压头、大功率的风机来提供动力；而本发明实施例的通风道内设置的是单肋片，单肋片可增加换热面积，且肋片间的通道基本上是直通的，因此，既可以提高换热器空气侧的换热效率，同时空气侧的流动阻力也较小。

4、其波纹膨胀节可解决金属内、外筒之间由于温度差异所造成的膨胀量不同而产生的膨胀应力的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的金属辐射换热器的剖面示意图；

图2是本发明实施例的金属辐射换热器的上部悬吊装置的示意图；

图3是本发明实施例的金属辐射换热器的局部放大示意图，以显示烟气密封装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至图3所示，本发明实施例提出的套筒式金属辐射换热器，其包括金属筒体1，所述金属筒体1的外侧上部连接有热风箱2，金属筒体1的外侧下部连接有冷风箱3，所述金属筒体1的外侧上部设有悬吊安装装置4，所述冷风箱3的底部设有烟气密封装置5。

本发明实施例中，金属筒体1的下端连接烟道6，使得从烟道6出来的烟气从金属筒体1的下端进入金属筒体1内，并从金属筒体1的上端出来，同时，冷风箱3中的冷风经过金属筒体1，与烟气附在金属筒体1上的热量热交换形成热风，热风从热风箱2中排出，以起到换热的作用；烟气密封装置5可避免烟气从金属筒体1的下部溢出，从而确保烟气通道的密封效果。

此外，由于本发明实施例的金属筒体1上部设有悬吊安装装置4，使得换热器采用了上部悬吊的固定安装方式，换热器的下部为自由端，当金属筒体1受热膨胀变形时，金属筒体1可向下端伸展，从而不会影响金属筒体1上部的连接管路的设置，因此，即便金属筒体1的高度较高(例如大于10米)，也不会存在安装和膨胀方面的问题。

作为本发明的一个实施方式，所述烟气密封装置5为砂封装置。所述砂封装置包括双砂封刀51和砂封槽52，所述砂封槽52围绕地设置在所述冷风箱3的底部边缘，砂封槽52内填充有砂子，所述双砂封刀51插设在砂封槽52内。双砂封刀51与砂封槽52的配合密封方式可保证换热器烟气侧的密封性，且可适应换热器的上部悬吊结构。进一步而言，砂封槽52的内、外侧可分别设置烟道6与混凝土61，即烟道6与混凝土61可用于固定砂封槽52，砂封槽52对应金属筒体1的下端位置；烟道6与金属筒体1之间如果有烟气外溢，外溢的烟气则会被砂封槽52挡止，从而起到烟气密封效果，进而可实现高余热回收效率。

所述悬吊安装装置4的设置位置只要是设置在金属筒体1的上部即可，其目的是为了使金属筒体1能以上部悬吊的方式来安装，在此处，悬吊安装装置4位于所述热风箱2的下方。当然，悬吊安装装置4亦可位于热风箱2的旁侧，亦可位于热风箱2的上方。

具体是，所述悬吊安装装置4包括支撑架，支撑架固定地绕设在金属筒体1的外侧，所述支撑架上具有四个支点41。在安装时，将换热器上的悬吊安装装置4的四个支点41作为支撑点，直接安装在放置于外部塔架结构框架的横梁上，从而使得安装简单、方便。

作为本发明的一个实施方式，所述金属筒体1包括金属内筒11和金属外筒12，金属外筒12套设在金属内筒11的外部，二者之间形成通风道13，所述冷风箱3的进风口和热风箱2的出风口分别与通风道13相连通，所述金属内筒11与金属外筒12之间通过波纹膨胀节7连接。波纹膨胀节7可为金属波纹膨胀节，其可补偿金属内、外筒11、12的在长度方向的变化量。由于金属内、外筒11、12之间形成的通风道13分别与冷风箱3的进风口和热风箱2的出风口相连通，因此，金属外筒12的下端位置可对应冷风箱3的进风口位置，例如对应冷风箱3的进风口上部位置；金属外筒12的上端位置可对应热风箱2的出风口位置，例如对应热风箱2的出风口上部位置。

具体是，所述金属内筒11的下端伸出金属外筒12的下端，金属外筒12的下部固定连接冷风箱3。其中，金属外筒12的上、下端可设置用于气体导流的环形倒角环，以方便冷风进入和热风排出。

冷风箱3的下部具有环形筋片31，所述金属内筒11的下端部间隔地位于环形筋片31上方，即金属内筒11的下端并不与环形筋片31相接触，二者之间具有一段距离。所述波纹膨胀节7的上部固定连接在金属内筒11的外壁，波纹膨胀节7的下部固定连接环形筋片31。进一步而言，金属外筒12与冷风箱3固定连接，金属内筒11通过波纹膨胀节7与冷风箱3的环形筋片31相连接，当金属内、外筒11、12由于温度差异而发生不同膨胀量时，可通过波纹膨胀节7来补偿二者的膨胀量差值。

配合图2和图3所示，作为本发明的一个实施方式，所述金属内筒11的外壁设有单肋片8，单肋片8位于通风道13内，单肋片8的宽度小于通风道13的宽度。单肋片8可增加换热面积，提高换热器的空气侧的换热效率。进一步而言，单肋片8可沿金属内筒11的轴向方向设置多段，各段单肋片之间间隔有距离，每段单肋片具有多个单肋片片体，各单肋片片体可沿金属内筒11的周向均匀布置。其中单肋片8可为金属片。

在使用时，高温烟气从金属内筒11由下往上穿过，冷风箱3中的冷风从下方进入通风道13内，经由单肋片8与烟气热量进行更多的热交换，产生的热风从通风道13的上方排出，进而从热风箱2排出。

金属筒体1的外部包覆有保温材料9，在此外，是金属外筒12的外部包覆有保温材料9。保温材料9可进一步防止烟气热量的流失。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述换热器包括金属筒体，所述金属筒体的外侧上部连接有热风箱，金属筒体的外侧下部连接有冷风箱，所述金属筒体的外侧上部设有悬吊安装装置，所述冷风箱的底部设有烟气密封装置。

2.根据权利要求1所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述烟气密封装置为砂封装置，所述砂封装置包括双砂封刀和砂封槽，所述砂封槽围绕地设置在所述冷风箱的底部边缘，所述双砂封刀插设在砂封槽内。

3.根据权利要求1所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述悬吊安装装置位于所述热风箱的下方。

4.根据权利要求3所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述悬吊安装装置包括支撑架，支撑架固定地绕设在所述金属筒体的外侧，所述支撑架上具有四个支点。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述金属筒体包括金属内筒和金属外筒，金属外筒套设在金属内筒的外部，二者之间形成通风道，所述冷风箱的进风口和热风箱的出风口分别与通风道相连通，所述金属内筒与金属外筒之间通过波纹膨胀节连接。

6.根据权利要求5所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述金属内筒的外壁设有单肋片，单肋片位于通风道内，单肋片的宽度小于通风道的宽度。

7.根据权利要求5所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述金属内筒的下端伸出金属外筒的下端，所述金属外筒的下部连接所述冷风箱。

8.根据权利要求7所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述冷风箱的下部具有环形筋片，所述金属内筒的下端部间隔地位于所述环形筋片上方，所述波纹膨胀节的上部固定连接在所述金属内筒的外壁，波纹膨胀节的下部固定连接所述环形筋片。

9.根据权利要求1所述的套筒式金属辐射换热器，其特征在于，所述金属筒体的外部包覆有保温材料。

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