CN103868387A - 一种蓄热式换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种四通道蓄热式换热器，属于工业换热设备技术领域；提供一种更加节能、可连续工作且适用于所有加热炉型的四通道蓄热式换热器；包括安装在工业炉窑上的烟气出口和热风燃烧器、换热器、鼓风机、烟囱，换热器一端与安装在工业炉窑上的烟气出口和热风燃烧器连通，另一端与鼓风机和烟囱连通，所述换热器有四个，且相互之间为并联，每个换热器一端均通过通风管道和换向阀分别与烟气出口和热风燃烧器连通，另一端均通过通风管道和换向阀分别与鼓风机和烟囱连通，烟囱前部的通风管道上设置有引风机，换热器内为蜂窝蓄热体，通风管道设置有用于显示温度的温度计和用于控制切换阀的远传温度计；本发明主要应用在工业换热方面。

Description

一种蓄热式换热器
技术领域
本发明一种蓄热式换热器，属于工业换热设备技术领域。
背景技术
火焰加热的各种炉窑热工设备在工业领域广泛应用，这些设备在实现其工艺目的时必须燃烧燃料，同时也会产生大量废弃的中、高温烟气，这些高温烟气在排放的同时会带走大量的能源，因此对这些能源进行回收利用是有广泛深远的应用价值。
目前国内常规的燃烧烟气余热回收装置主要有两种 ：一种是空气预热器，另一种是换向型蓄热装置。
常规的空气预热器主要有间壁式和热管式两种，无论那种方式，均存在换热比表面小，预热空气温度低，换热效率不高的问题，此外，当烟气带有一定腐蚀性时，这两种回收方式均受到很大限制。
换向型蓄热装置其核心特点是燃烧器装置自带有蓄热载体，烟气流经燃烧器时热量被燃烧器内的蓄热载体置换，烟气低温排放，到下一个周期该燃烧器燃烧时，助燃冷空气从蓄热载体流过并被预热，这种过程周期反复，从而实现了烟气余热回收效果。由于这种换向型蓄热装置中蓄热体有极大的换热比表面积，因此可实现极高的余热回收效果，因此，换向型蓄热装置是一种高效余热回收方式，因此，近年来在各种工业炉窑上广泛应用。
蓄热式燃烧技术，确切地应称为蓄热式换热燃烧技术。蓄热式换热技术，属不稳态传热，利用耐火材料作载体，交替地被废气热量加热。再将蓄热体蓄存的热量加热空气或煤气，使空气和煤气获得高温预热，达到废热回收的效能。由于蓄热体是周期性地加热、放热，为了保证炉膛加热的连续性，蓄热体必须成对设置。同时，要有换向装置完成蓄热体交替加热、放热。
但是，这种换向式蓄热装置也有其本身的局限性，由于需要定周期的换向工作，燃烧器频繁交替点火，带来了助燃空气和烟气的流场频繁波动，炉压波动很大，增加了控制上的难度和整个系统的可靠性；同时每次换向的瞬间都需要有一定的时间停止工作，其工作效率受到了限制；此外，一旦一个蓄热装置停止工作，整套系统都处于瘫痪状态，必然造成停产，系统可靠性较弱。
因此，在工业炉系统中，为了有效利用烟气余热或者采用低热值燃料气作为燃料时，一般采用蓄热式燃烧技术。
现有技术中，蓄热式燃烧使用的蓄热式燃烧器需要成对布置，常温空气在通过一侧燃烧器的蓄热体时被加热至高温，与喷入的燃料混合燃烧，同时另一侧的燃烧器将燃烧以后的烟气吸出，热烟气将热量传递给蓄热体降温后经烟囱排入大气。在下一周期，两侧燃烧器的工作状态进行转换，转换通过换向阀进行控制。换向阀按一定频率进行切换，两侧交替燃烧和排烟。采用蓄热式燃烧方式可以最大限度的回收烟气余热，节能效果显著。
上述现有技术至少存在以下缺点：
传统蓄热式工业炉的燃烧器成对布置，通过换向阀控制每对燃烧器交替实现高温烟气与常温空气的换热，因此工业炉结构十分庞大，管路复杂。这种交替实现燃烧功能和排烟功能的燃烧器的使用特点为，在换向过程中存在停顿，一侧燃烧器由燃烧状态转换为排烟状态已经熄火时，而另一侧的燃烧器还未点燃，炉内燃烧过程不连续，火焰亦不连续。燃烧器频繁切换的工作模式在带来炉内火焰不连续的同时，也使炉压和炉温产生一定的波动，影响整个系统的稳定性。
综上所述，蓄热式换热器换热效率高、投资少、节能效果明显且环保作用较大。但是现有的蓄热式换热器不能连续工作，几分钟一次交换停顿再点火，换向时燃烧热风供给中断，容易造成回火，增加风险，且燃烧单一燃料，可用范围较窄，因此，有必要予以改进。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，提供一种更加节能、可连续工作且适用于所有加热炉型的四通道蓄热式换热器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种蓄热式换热器，包括：安装在工业炉窑上的烟气出口和热风燃烧器、换热器、鼓风机、烟囱，换热器一端与安装在工业炉窑上的烟气出口和热风燃烧器连通，另一端与鼓风机和烟囱连通，所述换热器有四个，且相互之间为并联。
每个换热器一端均通过通风管道和换向阀分别与烟气出口和热风燃烧器连通，另一端均通过通风管道和换向阀分别与鼓风机和烟囱连通。
烟囱前部的通风管道上设置有引风机。
热风燃烧器前部为工业炉窑。
换热器内为蜂窝蓄热体。
通风管道设置有用于显示温度的温度计和用于控制切换阀的远传温度计。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：
本发明采用四通道蓄热式换热器，可让工业炉窑不间断的连续工作，节能效果显著增大，温度高，可适用于所有加热炉型，使用范围广，便于推广。
附图说明
下面通过附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明应用于上热下排式工业炉窑的结构示意图；
图2为本发明应用于下热上排式工业炉窑的结构示意图。
图中1为工业炉窑、2为烟气出口、3为热风燃烧器、4为换热器、5为蜂窝蓄热体、6为鼓风机、7为引风机、8为烟囱、9为通风管道、10为换向阀、11为切换阀、12为温度计、13为远传温度计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述。
如图1和图2所示，一种蓄热式换热器，包括：安装在工业炉窑1上的烟气出口2和热风燃烧器3、换热器4、鼓风机6、烟囱8，换热器4一端与安装在工业炉窑1上的烟气出口2和热风燃烧器3连通，另一端与鼓风机6和烟囱8连通，所述换热器4有四个，且相互之间为并联。
每个换热器4一端均通过通风管道9和换向阀10分别与烟气出口2和热风燃烧器3连通，另一端均通过通风管道9和换向阀10分别与鼓风机6和烟囱8连通。
烟囱8前部的通风管道9上设置有引风机7。
热风燃烧器3前部为工业炉窑1。
换热器4内为蜂窝蓄热体5。
通风管道9设置有用于显示温度的温度计12和用于控制切换阀11的远传温度计13。
工作原理如下：
如图1所示，采用上热下排式工业炉窑1，即烟气出口2在工业炉窑1的底部，热风燃烧器3在工业炉窑1的中间部分，高温烟气从烟气出口2处通过通风管道9经换向阀10进入上下两侧换热器4，再经温度计12、远传温度计13、换向阀10、引风机7之后，从烟囱8排出，与此同时，鼓风机6将空气送入通风管道9，经换向阀10进入中间的两个换热器4，再经通风管道9、换向阀10、热风燃烧器3之后进入工业炉窑进行燃烧。
上下两个换热器4与中间两个换热器4是同时工作，由于远传温度计13与切换阀11连接，因此当烟气从换热器4出来经过远传温度计5时，切换阀11收到信息将换向阀10向右旋转90°，然后上下两个换热器4开始转向往工业炉窑进气，中间两个换热器4往烟囱排气，实现工业炉窑不间断的工作。
如图2所示，采用下热上排式工业炉窑1，即烟气出口2在工业炉窑1的上部，热风燃烧器3在工业炉窑1的底部，高温烟气从烟气出口2处通过通风管道9经换向阀10进入上下两侧换热器4，再经温度计12、远传温度计13、换向阀10、引风机7之后，从烟囱8排出，与此同时，鼓风机6将空气送入通风管道9，经换向阀10进入中间的两个换热器4，再经通风管道9、换向阀10、热风燃烧器3之后进入工业炉窑进行燃烧。
上下两个换热器4与中间两个换热器4是同时工作，由于远传温度计13与切换阀11连接，因此当烟气从换热器4出来经过远传温度计5时，切换阀11收到信息将换向阀10向右旋转90°，然后上下两个换热器4开始转向往工业炉窑进气，中间两个换热器4往烟囱排气，实现工业炉窑不间断的工作。
本发明采用四通道蓄热式换热器，热能损失小，节能效果显著增大，气体进入炉窑内温度高，可让工业炉窑不间断的连续工作，并可适用于各种燃料和炉型，使用范围广，便于推广。
最后应说明的是：以上两个实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明可以根据不同类型的工业炉窑来对应的布置；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种蓄热式换热器，包括：安装在工业炉窑（1）上的烟气出口（2）和热风燃烧器（3）、换热器（4）、鼓风机（6）、烟囱（8），换热器（4）一端与安装在工业炉窑（1）上的烟气出口（2）和热风燃烧器（3）连通，另一端与鼓风机（6）和烟囱（8）连通，其特征在于：所述换热器（4）有四个，且相互之间为并联。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热式换热器，其特征在于：每个换热器（4）一端均通过通风管道（9）和换向阀（10）分别与烟气出口（2）和热风燃烧器（3）连通，另一端均通过通风管道（9）和换向阀（10）分别与鼓风机（6）和烟囱（8）连通。
3.根据权利要求1所述的一种蓄热式换热器，其特征在于：烟囱（8）前部的通风管道（9）上设置有引风机（7）。
4.根据权利要求1所述的一种蓄热式换热器，其特征在于：热风燃烧器（3）前部为工业炉窑（1）。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热式换热器，其特征在于：换热器（4）内为蜂窝蓄热体（5）。
6.根据权利要求1所述的一种蓄热式换热器，其特征在于：通风管道（9）设置有用于显示温度的温度计（12）和用于控制切换阀（11）的远传温度计（13）。
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