CN103673688B - 一种谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器，包括换热器本体，其包括圆筒形壳体以及焊接在其上下沿的上、下管板，在上、下管板上对应开设有沿周向环形均布的通孔，排列在圆筒形壳体内的换热纵管束上端自上管板的通孔伸出并与其密封焊接，下端自下管板的通孔伸出并与其密封焊接；壳体内侧壁上两面对称、上下交错设置有拱高小于圆筒形壳体半径的隔板，隔板上开设有通孔；在圆筒形壳体侧壁上的上下端分别开设有烟气入口和烟气出口。本发明采用周向对称式加隔板的形式，烟气在壳体内流动放热，冷空气在纵管内逆向流动吸热，强化了辐射换热条件。以圆筒形壳体取代长方体型式，换热纵管周向对称分布，可减小换热死角，利于换热纵管均匀受热。

Description

一种谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器

技术领域

本发明涉及换热器，尤其是涉及一种谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器。

背景技术

 粮食干燥是根据粮食平衡水分的原理，将粮食放在相对湿度低的空气（干燥介质）中，使粮食放出水分而干燥。常温下粮食放出水分的速度很慢，因此，要提高粮食和干燥介质的温度，降低干燥介质的相对湿度，增加干燥介质的流速，以加速粮食中水分的蒸发和干燥。在热力对流式烘干机中，是用加热空气（或烟道气）作为载体，供给粮食升温及水蒸气蒸发所需热量，并将蒸发出的水分带走。即加热空气作为介质兼具载热体与载湿体的作用。在热力传导式、幅射式或高频电流式烘干机中，是通过传导、幅射或高频电场来供给粮食升温和水分蒸发所需热量，并另外通入空气（或加热空气）来带走粮食蒸发出来的水分。

目前，在谷物干燥用的锅炉中，用锅炉烟道气加热空气时，换热器采用烟气走管程，空气走壳程的流动模式，并在壳侧布置折流板来控制空气的流向，使其横向冲刷烟气管道。这种烟气在管内流动放热的方式属于传统的烟管式锅炉所用的换热模式，该方式有利于烟气与空气以对流换热的方式进行能量交换。但是，在换热器工作的温度范围中，换热器出口的热空气温度范围为83-87℃，烟气离开换热器时的温度约85℃左右，烟气温度在85-350℃之间，在这一温度水平下，辐射换热量远高于对流换热，而烟气走管程的换热器型式限制了辐射换热量的提高。所以在实际应用中，通常采用密排的对流管束，即通过增加换热面积的方式来改善烟气-空气间的热交换。这种做法要求换热器有较大的体积来容纳较多的管束，不仅耗费材料，且由于隔板尺寸大，易产生气流旋涡和换热死角，流动阻力也大，无法从本质上提高辐射换热量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积紧凑、传热效率高的谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器，包括换热器本体，所述换热器本体包括圆筒形壳体以及焊接在所述圆筒形壳体上下沿的上管板和下管板，所述上管板和下管板上对应开设有沿周向环形均布的通孔，排列设置在所述圆筒形壳体内的换热纵管束的每根换热纵管的上端自所述上管板的对应通孔延伸出并与所述上管板形成密封固定连接，其下端自所述下管板的对应通孔延伸出并与所述下管板形成密封固定连接；在所述圆筒形壳体内侧壁上两面对称、上下交错水平设置有多个拱高小于所述圆筒形壳体半径的圆弧形隔板，所述圆弧形隔板上开设有与换热纵管束相对应的通孔；在靠近上管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气入口，在靠近下管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气出口。

所述圆弧形隔板的拱高h≤圆筒形壳体半径的90%。

设置在所述圆筒形壳体同侧内壁上的相邻两圆弧形隔板之间的距离≥500mm。

所述烟气入口和烟气出口分别开设在所述圆筒形壳体的相对侧壁上。

本发明的优点在于可增加换热器的辐射换热量及总换热量，提高烟气-空气换热器的传热效率，以较少的传热面积实现同等热量传递，减少换热器单位传热量的金属耗量和流动耗功。

本发明采用周向对称式加隔板的管壳式烟气-空气换热器，烟气在壳体内管道外流动放热，冷空气在纵管内逆向流动吸热，烟气在管外空间流动，强化了辐射换热条件。设置圆弧形隔板的目的是引导烟气流向，延长烟气在换热器中的停留时间，而非传统壳管换热器为增强管外气体对管束的横向冲刷以强化对流换热作用，因此隔板的尺寸有异于常规模式，其宽度均小于壳体半径，分布密度约比常规模式高一倍以上，采用交叉通透式布置，每一隔板与对侧相邻隔板形成的烟气流道尺寸较大，有利于减少流动阻力。以圆筒形壳体取代谷物干燥锅炉常用的长方体型式，同时换热纵管采用周向对称分布，可以减小换热死角，有利于各换热纵管的均匀受热。

本发明所述的换热器与同规格的传统结构的CEN 1120-1.5-114-2.5/41-1 I换热器相比，各性能参数对比如下：

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附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1的后视图。

图3是图1的内部结构图。

图4是图1中上、下管板的结构图。

图5是图3中圆弧形隔板的结构图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，本发明所述的谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器，包括换热器本体，换热器本体包括圆筒形壳体1以及焊接在圆筒形壳体1上下沿的上管板2和下管板3，上管板2和下管板3上对应开设有沿周向环形均布的通孔4（通孔呈同心圆分布排列），排列设置在圆筒形壳体1内的换热纵管束的每根换热纵管5的上端自上管板2的对应通孔延伸出并通过电焊与上管板形成密封固定连接，其下端自下管板3的对应通孔延伸出并与下管板通过电焊形成密封固定连接，空气从下管板3的通孔中进入换热纵管5中，被加热后自上管板2的通孔中流出；在圆筒形壳体内侧壁上两面对称、上下交错水平设置有多个拱高小于圆筒形壳体半径的圆弧形隔板6，圆弧形隔板6上开设有与换热纵管束相对应的通孔，换热纵管束的各管道分别从对应的通孔中穿过，无需焊接；由于圆弧形隔板6的作用并非用于强化对流，而是为增强辐射换热而设置，经测试，圆弧形隔板6的拱高h不宜超出圆筒形壳体1半径的90%，同时圆筒形壳体同侧内壁上的上下相邻两圆弧形隔板6之间的距离不宜小于500mm，从而减少不必要的流动阻力（隔板与上下管板相邻处的间距可适当缩小，以不小于200mm为宜）；在靠近上管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气入口7，在靠近下管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气出口8，烟气入口7和烟气出口8分别开设在圆筒形壳体1的相对侧壁上。

例如：具体制作时，上管板2、下管板3，圆筒形壳体1、换热纵管5和圆弧形隔板6均可采用普通碳素结构钢制作。

圆筒形换热器壳体1的直径为1160mm，厚5mm；上管板2、下管板3的厚度10mm，直径1200mm，其上开设的通孔4按同心圆分布，同心圆直径沿管板径向依次为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm，通孔直径为50mm，从内至外的开孔数依次为1、6、12、18、24和30。换热纵管5的直径为50mm，长2500mm；圆弧形隔板6的厚度为2mm，拱高为525mm，纵向间距不宜小于500mm，与上下管板相邻处的间距不宜小于200mm。距上管板底面100mm处的圆筒形壳体1上开设有400mm×100mm的烟气入口7，在圆筒形壳体1下部对侧距下管板上表面80mm处开设400mm×100mm的烟气出口8。

上管板2、下管板3和圆筒形壳体1之间采用电焊密封连接，圆弧形隔板6与圆筒形壳体1配合电焊连接，换热纵管5从圆弧形隔板6上的通孔中穿过后通过电焊分别在上管板2、下管板3的通孔处形成密封连接。

Claims (2)

1.一种谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器，包括换热器本体，其特征在于：所述换热器本体包括圆筒形壳体（1）以及焊接在所述圆筒形壳体（1）上下沿的上管板（2）和下管板（3），所述上管板（2）和下管板（3）上对应开设有沿周向环形均布的通孔（4），排列设置在所述圆筒形壳体（1）内的换热纵管束的每根换热纵管（5）的上端自所述上管板（2）的对应通孔延伸出并与所述上管板形成密封固定连接，其下端自所述下管板（3）的对应通孔延伸出并与所述下管板形成密封固定连接；在所述圆筒形壳体内侧壁上两面对称、上下交错水平设置有多个拱高小于所述圆筒形壳体半径的圆弧形隔板（6），所述圆弧形隔板（6）上开设有与换热纵管束相对应的通孔；在靠近上管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气入口（7），在靠近下管板的圆筒形壳体的侧壁上开设有烟气出口（8）；所述圆弧形隔板（6）的拱高h≤圆筒形壳体（1）半径的90%；设置在所述圆筒形壳体同侧内壁上的相邻两圆弧形隔板（6）之间的距离≥500mm。

2.根据权利要求1所述的谷物干燥用小型锅炉烟气-空气换热器，其特征在于：所述烟气入口（7）和烟气出口（8）分别开设在所述圆筒形壳体（1）的相对侧壁上。