CN104100993A - 一种往复式空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种涉及蓄热式空气预热器领域的往复式空气预热器，其包含密封箱、蓄热体活动箱和驱动装置；密封箱的中间位置设有能够横向密封移动的蓄热体活动箱，密封箱箱内两端分别等距设有三个通气室，密封箱一端中部的通气室与炉窑烟道连通，该端两侧的通气室与炉窑烧嘴连通，密封箱另一端中部的通气室与排风机连通，该端两侧的通气室与鼓风机连通；蓄热体活动箱的中部设有两个布满蓄热体的换热室，蓄热体活动箱的外部设有驱动装置；所述的预热器不但能够独立安装使用，而且还能够与各种类型的节能烧嘴配合使用。

Description

一种往复式空气预热器

【技术领域】

本发明涉及蓄热式空气预热器领域，尤其是涉及一种能够通过往复运动实现空气通道和烟气通道相互切换的空气预热器。

【背景技术】

公知的，由于西气东输工程的发展，国内众多燃煤或燃烧煤气的中小型加热炉、热处理炉基本都改用天然气作为燃料了，因此，蓄热式空气预热器开始在这些炉窑的改造中得以应用；然而，由于现有的蓄热式空气预热器的蓄热式烧嘴必须成对使用或者至少要设有两个单独的蓄热室，且还要通过三通换向阀或四通换向阀才能实现烟气和空气的通道切换，即通过操作三通换向阀或四通换向阀使炉窑产生的高温烟气和助燃用的空气轮流交替的通过相应的蓄热体，才能达到加热空气的目的；同时，还由于现有的换向阀不适用于在高温状态下工作，而现有的蓄热式空气预热器也不能与各种不同类型的烧嘴配合使用，因此，现有的蓄热式空气预热器都要安装在炉窑的炉壁上，而相应的换向阀都安装于蓄热式空气预热器中蓄热体的低温端管道，该蓄热体的高温端则直接正对炉膛，这就造成蓄热式空气预热器输出的高温空气只能直接喷入炉膛，然后在炉膛内与其他管路喷入的燃气相混合后燃烧，在这种情况下，当初期炉温较低时，混合燃气只能常规燃烧，当炉温达到800℃左右时，混合燃气才能转换为贫氧弥漫燃烧，所以现有的蓄热式空气预热器在应用时的NO2排量较高，热效率较低；此外，现有的一般炉窑要安装一对或多对蓄热式空气预热器，并要利用三通换向阀或四通换向阀实现烟气通道和空气通道的切换才能满足使用要求，即现有的蓄热式空气预热器在应用时，需要在其相应管路上安装各种对应的换向阀和控制阀，其不但结构复杂、价格昂贵，而且故障频繁、操作维修较为困难；

综上所述，由于现有的蓄热式空气预热器在实际应用时效率较低，能耗较高，且在对现有炉窑的改造应用中还可能会造成比新建炉窑的难度还要大、费用还高的现象，因此，这直接影响到了蓄热式空气预热器在中小型加热炉和热处理炉上的推广应用。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种往复式空气预热器，所述的预热器在应用中不但能够降低NO2的排量，提高热效，而且其还具有预热温度高和耐高温的特点；此外，由于所述的预热器不但能够独立安装使用，而且还能够与各种类型的节能烧嘴配合使用，因此，所述的预热器能够适用于各种中、高温燃气炉窑，以及中小型加热炉、热处理炉的蓄热式改造。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种往复式空气预热器，所述的预热器包含密封箱、蓄热体活动箱和驱动装置；所述的密封箱为中空结构，密封箱的两侧箱壁中部分别设一吻合对应蓄热体活动箱的开口，密封箱箱内的中间位置滑动连接有能够横向密封移动的蓄热体活动箱，密封箱箱内的两端对应蓄热体活动箱箱体两侧的位置分别等距设有三个通气室，且相邻两通气室之间均设有密封隔层；密封箱两端的通气室相互对应形成三条通路，密封箱一端中部的通气室与炉窑的烟道出口对应连通，该端两侧的通气室分别通过相应的助燃空气管路与炉窑烧嘴对应连通，密封箱另一端中部的通气室与排风机的进风口对应连通，该端两侧的通气室分别与鼓风机的出风口对应连通；

所述的蓄热体活动箱的中部设有两个布满蓄热体的换热室，这两个换热室的四壁均设有隔热层，且位于蓄热体活动箱两端端面处的换热室的开口能够与相应的通气室内侧开口吻合对应；蓄热体活动箱中的两换热室和其任一侧箱体的总宽度均不小于密封箱的宽度；蓄热体活动箱的一侧箱体外部设有用于带动其横向往复移动的驱动装置。

进一步，所述的通气室外端口径小于该通气室内端口径。

进一步，所述的换热室四壁设有耐火纤维保温层。

进一步，所述的蓄热体活动箱对应排风机的一端设有温度传感器，该温度传感器与驱动装置的操作系统连接。

进一步，所述的蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。

进一步，所述的蓄热体活动箱与密封箱通过滑轨和滑道对应滑动连接，且两者之间的滑动连接处均设有密封层。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的往复式空气预热器在炉窑余热回收率相同的前提条件下，其结构更为简单，操作更为方便，成本更为低廉；所述的预热器在应用中能够连续输出压力稳定、温度波动较小的高温助燃空气，并且不需要在燃烧与排烟的状态之间切换，从而能够有效保障燃烧器的工作连续性，并相应的达到降低NO2排量和提高热效的目的；此外，所述的预热器不但能够独立安装使用，而且还能够与各种类型的常规节能燃气烧嘴配合使用，从而达到了低温工作时不会熄火，效率高于普通蓄热式烧嘴的目的；所述的预热器能够用于各种中、高温燃气炉窑，特别是中小型加热炉、热处理炉的蓄热式改造，其不但节能减排的效果较好，而且还能够较大幅度的降低施工周期、改造成本和运行故障率。

【附图说明】

图1是本发明的示意图；

图2是本发明的应用流程示意图。

图中：1、密封箱；2、通气室；3、蓄热体活动箱；4、蓄热体；5、驱动装置。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

结合附图1～2所述的往复式空气预热器，所述的预热器包含密封箱1、蓄热体活动箱3和驱动装置5；所述的密封箱1为中空结构，密封箱1的两侧箱壁中部分别设一吻合对应蓄热体活动箱3的开口，密封箱1箱内的中间位置滑动连接有能够横向密封移动的蓄热体活动箱3，即蓄热体活动箱3与密封箱1能够通过相应的滑轨和滑道对应呈滑动连接状态，且两者之间的滑动对接处均设有密封层，也就是说，蓄热体活动箱3不但能够在密封箱1中部的两开口之间横向密封移动，而且还能够在移动时防止密封箱1和蓄热体活动箱3箱内的气体向外泄漏，在实际应用中，即便蓄热体活动箱3箱内的两换热室与密封箱1箱内相应的通气室2之间发生气体串流的现象，也不会对预热作业和相关设备产生任何影响；

密封箱1的两端对应蓄热体活动箱3箱体两侧的位置分别等距设有三个通气室2，且相邻两通气室2之间均设有密封隔层，从而能够有效防止相邻两通气室2内的烟气和空气因泄漏而混合在一起；为更利于烟气和空气的流通，能够将每个通气室2对应位于外端的开口面积设置为小于该通气室2内端的开口面积，从而即能方便将通气室2的外端开口与相应的烟道或排风机管路连通，还能利于进入通气室2的烟气或空气扩散开来，从而相应的增加换热效果；密封箱1两端之间的通气室2相互对应形成三条通路，密封箱1一端中部的通气室2与炉窑的烟道出口对应固定连通，该端两侧的两个通气室2分别通过相应的助燃空气管路与炉窑烧嘴对应固定连通，密封箱1另一端中部的通气室2与排风机的进风口对应固定连通，该端两侧的两个通气室2分别与鼓风机的出风口对应固定连通；

所述的蓄热体活动箱3的中部设有两个布满蜂窝陶瓷蓄热体4的换热室A和换热室B，且这两个换热室的侧面四壁均设有耐火纤维保温隔热层，从而能够有效的利用换热室内的蜂窝陶瓷蓄热体4来达到热交换的目的；位于蓄热体活动箱3两端端面处的换热室的开口分别与密封箱1内通气室2的内侧开口吻合对应，即蓄热体活动箱3在沿密封箱1的中部横向移动时，两个换热室能够分别与相应的通气室2对应形成一条贯通的通路，从而达成一路通烟气，一路通空气的目的；

蓄热体活动箱3中的两换热室和其任一侧箱体的总宽度均不小于密封箱1的宽度，即蓄热体活动箱3在向任一方向横向移动后，蓄热体活动箱3都不会脱离密封箱1，且两换热室能够与密封箱1箱内两端对应的通气室2连为两条通路，并同时利用蓄热体活动箱3相应侧的箱体在密封箱1箱内剩下的通气室2之间完成阻断密封的作用；蓄热体活动箱3的一侧箱体外部设有用于带动其横向往复移动的驱动装置5，该驱动装置5每带动蓄热体活动箱3向一个方向移动一次的距离都与一个换热室的宽度相等，即驱动装置5带动蓄热体活动箱3进行往复移动时，蓄热体活动箱3内的两个换热室就能够准确的与密封箱1箱内的三组通气室2交替连通，从而形成不断替换的气流通路；

为更便于操作，能够在蓄热体活动箱3对应排风机的一端设置相应的温度传感器，并将该温度传感器与驱动装置5的操作系统连接，从而达到利用温度传感器实时测量蓄热体活动箱3内蓄热体4的温度，并同时将相应的温度数据传送至驱动装置5，最终完成驱动装置5自动化操作的目的。

实施本发明所述的往复式空气预热器时，在排风机的作用下，炉窑内的高温烟气会通过密封箱1一端中部的通气室2进入蓄热体活动箱3中的换热室A内，当高温烟气在换热室A内与蓄热体4进行热交换后，其温度能够降至150℃以下，降温后的烟气会由密封箱1另一端中部的通气室2经排风机排出；同时，在鼓风机的作用下，蓄热体活动箱3中的换热室B与密封箱1箱内两端对应位于同一侧的两通气室2连通形成空气通道，而密封箱1另一侧分列于两端的两通气室2则呈现密封隔断状态；当温度传感器感应到蓄热体活动箱3的温度达到换向标准时，驱动装置5的气缸启动，并带动蓄热体活动箱3进行横向移动，此时，换热室A与密封箱1另一侧的，原先被隔断的两通气室2对应连通成为空气通路，且同时利用已被加热的蓄热体4与输入的空气进行热交换，换热室B则与密封箱1中部两端的两通气室2对应连通成为烟气通路，从而能够对换热室B内的蓄热体4进行加热，而密封箱1箱内两端剩下的两通气室2则呈密封隔断状态；

在实际应用中，为了缩小输出空气温度的波动范围，能够将驱动装置5的气缸换向时间设定在60～90秒之间，或者是让驱动装置5根据温度传感器所测得的温度来自动往复运行；此外，当驱动装置5带动蓄热体活动箱3往复移动时，即便蓄热体活动箱3箱内的两换热室与密封箱1箱内相应的通气室2之间发生气体串流的现象，也不会对预热作业和相关设备产生任何影响，即原烟气通路在变换成为空气通路时，通入的空气会将烟气通路内存留的烟气带回炉窑进行燃烧，从而不会产生任何负作用，另一方面，原空气通路在变换成为烟气通路时，通入的烟气会将空气通路内存留的空气带出排放，而这部分空气被排放后也不会产生任何负作用；

由于在驱动装置5带动蓄热体活动箱3进行往复移动的过程中，烟气通路与空气通路能够不断的交错替换，因此，输入的空气能够在相应的换热室内不断的进行热交换，并最终通过相应的助燃空气管路与炉窑烧嘴将被加热的空气输送至炉窑内；同时，由于在实际应用中能够结合多个烧嘴来输送被加热的空气，因此，所述的预热器不但能够为炉窑上配置的一个或多个不同类型的燃烧器提供连续的高温助燃空气，而且还能够实现多点贫氧弥漫燃烧，从而达到有效减少NO2排放和提高加热效率的目的；此外，所述的预热器只通过一个气缸就能够实现转向换热，其故障率较低，且由于所述的预热器安装在炉外，因此，即使蓄热体4发生损坏，也仅需在炉窑生产间歇时就能够达到方便更换的目的，这不仅有效的降低了其维护成本，同时也相应的延长了其使用寿命；

由于所述的预热器采用的是通过两组蓄热体4不断的往复运动来实现蓄热体烟气和空气通道的快速切换，从而最终达到热交换的目的，因此，所述的预热器在应用中不但不需要再通过燃烧器来进行燃烧和排烟状态的切换，而且还能够有效的避免炉窑烧嘴因频繁的在烟道和气道之间转换而降低使用寿命的现象发生；上述的这些因素突出显示了所述预热器与现有蓄热式空气预热器的区别之处，同时也说明了所述的预热器不但实用，而且极具推广价值。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims (6)

1.一种往复式空气预热器，其特征是：所述的预热器包含密封箱(1)、蓄热体活动箱(3)和驱动装置(5)；所述的密封箱(1)为中空结构，密封箱(1)箱内的中间位置滑动连接有能够横向密封移动的蓄热体活动箱(3)，密封箱(1)的两侧箱壁中部分别设一吻合对应蓄热体活动箱(3)的开口，密封箱(1)箱内的两端对应蓄热体活动箱(3)箱体两侧的位置分别等距设有三个通气室(2)，且相邻两通气室(2)之间均设有密封隔层；密封箱(1)两端的通气室(1)相互对应形成三条通路，密封箱(1)一端中部的通气室(2)与炉窑的烟道出口对应连通，该端两侧的通气室(2)分别通过相应的助燃空气管路与炉窑烧嘴对应连通，密封箱(1)另一端中部的通气室(2)与排风机的进风口对应连通，该端两侧的通气室(2)分别与鼓风机的出风口对应连通；

所述的蓄热体活动箱(3)的中部设有两个布满蓄热体(4)的换热室，这两个换热室的四壁均设有隔热层，且位于蓄热体活动箱(3)两端端面处的换热室的开口能够与相应的通气室(2)内侧开口吻合对应；蓄热体活动箱(3)中的两换热室和其任一侧箱体的总宽度均不小于密封箱(1)的宽度；蓄热体活动箱(3)的一侧箱体外部设有用于带动其横向往复移动的驱动装置(5)。

2.根据权利要求1所述的往复式空气预热器，其特征是：所述的通气室(2)外端口径小于该通气室(2)内端口径。

3.根据权利要求1所述的往复式空气预热器，其特征是：所述的换热室四壁设有耐火纤维保温层。

4.根据权利要求1所述的往复式空气预热器，其特征是：所述的蓄热体活动箱(3)对应排风机的一端设有温度传感器，该温度传感器与驱动装置(5)的操作系统对应连接。

5.根据权利要求1所述的往复式空气预热器，其特征是：所述的蓄热体(4)为蜂窝陶瓷蓄热体。

6.根据权利要求1所述的往复式空气预热器，其特征是：所述的蓄热体活动箱(3)与密封箱(1)通过滑轨和滑道对应滑动连接，且两者之间的滑动连接处均设有密封层。