CN104215103B - 陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体 - Google Patents

Abstract

陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体，包括密封条、陶瓷换热板，若干个陶瓷换热板 A与若干个陶瓷换热板 B相间叠合在一起，陶瓷换热板 A的顶面直线凹槽和陶瓷换热板B的底面直线密封槽内设置有边密封条；陶瓷换热板B的顶面直线密封槽和陶瓷换热板A的底面直线密封槽内设置有边密封条；若干个陶瓷换热板 A、若干个陶瓷换热板 B和若干个密封条组装成陶瓷换热芯体；所述的陶瓷换热芯体烧结成一体。本发明结构合理、制造方便、提高了产品气密性、耐腐蚀性能和耐磨损性能，大幅度提高了产品的使用寿命。

Description

陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体

技术领域

本发明涉及工业炉技术领域，尤其涉及一种用于各类工业炉、锅炉的烟气余热回收系统的陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体。

背景技术

空气预热器中包括陶瓷材料制成的换热元件。陶瓷材料的换热器已经获得应用，这类换热器一般适用温度高达1400℃，特别适用于高温烟气的余热回收。同时，由于陶瓷材料的耐腐蚀特性，这类换热器也适用于低温烟气的余热回收。技术现状见下面的公开文件：

美国专利 US4681157 交叉流换热器；

美国专利 US4083400 余热回收装置用蜂窝陶瓷芯体；

中国专利 ZL201010619070.7 碳化硅陶瓷热交换板及其制造方法

美国专利 US4681157 提出了一种交叉流换热器，其换热主体由多个正方体蜂窝陶瓷砌筑而成，正方体蜂窝陶瓷内含多条交叉的小截面长方形通孔。换热主体的气密性由各正方体蜂窝陶瓷侧面四边的凹槽和凸棱实现，在每对凹槽和凸棱之间安装有密封条，各陶瓷换热元件的接触边缘通过灌浆密封。

美国专利 US4083400 提出了余热回收装置用的两种蜂窝陶瓷芯体，第一种是用波纹状陶瓷薄片和一定厚度的陶瓷平板隔离片粘在一起而制成，由陶瓷隔离片将烟气和空气分开。第二种是用一面带有翅片的陶瓷隔离片层层叠合粘在一起而制成。第一种芯体，由于波纹状陶瓷薄片和陶瓷平板隔离片的粘接，容易使陶瓷隔离片产生内应力、造成隔离片开裂。第二种芯体相对好一些，但不论哪种芯体，其体积都不会太大，由于此专利提出的换热器为单芯体换热器，不涉及多个蜂窝陶瓷芯体的连接密封问题，不适于多芯体换热器的制造。

中国专利 ZL201010619070.7提出的碳化硅陶瓷热交换板，其特征为热交换板上设有双回路结构换热通道，通道为弧形或直线形深槽。此专利没有涉及板与板间的三维密封与连接问题，且单片板厚与槽深尺寸有限，不适于空气与烟气换热。

目前，在高温烟气余热回收中，陶瓷管式换热器已经获得应用，但在中低温的烟气余热回收中鲜有采用。陶瓷板式换热器在高温、中低温的烟气余热回收中均鲜有应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体，该预热器结构合理、制造方便，能提高产品气密性、耐腐蚀性能和耐磨损性能，大幅度提高产品的使用寿命。

本发明是这样实现的：陶瓷换热板，包括中心换热板，中心换热板上、下面分别设置有若干个上翅片和下翅片，其特征在于：所述的中心换热板设置有四条边及四个角，第二边与第四边设置在角的下部，外侧面和底面设置有线性凹槽，第二边或第四边的外侧面的线性凹槽与两个角上的凹槽形成“┗┛”形密封槽；第一边与第三边设置在角的上部，外侧面和顶部设置有线性凹槽，第一边或第三边外侧面线性凹槽与两个角上的凹槽形成“┏┓”形密封槽；所述的四个条边结构相同，安装位置、安装方位不同；所述的四个角结构相同，互为镜像对称结构；所述的中心换热板为平板；所述的中心换热板上下面分别设置的上翅片和下翅片，上翅片翅片长度方向沿X轴布置；下翅片其翅片长度方向沿Y轴布置。

本发明所述的陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体，包括密封条、陶瓷换热板，若干个陶瓷换热板 A与若干个陶瓷换热板 B相间叠合在一起，陶瓷换热板 A的顶面直线凹槽和陶瓷换热板B的底面直线密封槽内设置有边密封条；陶瓷换热板B的顶面直线密封槽和陶瓷换热板A的底面直线密封槽内设置有边密封条；若干个陶瓷换热板 A、若干个陶瓷换热板 B和若干个密封条组装成陶瓷换热芯体；陶瓷换热芯体的上下面设置有实体面，左右端面上下设置有“口”字形凹槽A,前后侧面设置有“口”字形凹槽B“口”字形凹槽B上面设置有“┗┛”形凹槽，下面设置有“┏┓”形凹槽；陶瓷换热芯体左右方向设置有端面通道口，前后方向设置有侧面通道口，各个通道口互不相通；所述的陶瓷换热芯体烧结成一体。

本发明结构合理、制造方便、提高了产品气密性、耐腐蚀性能和耐磨损性能，大幅度提高了产品的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的陶瓷换热板100三维俯视图（观察角度：绝对于WCS，自X轴225°，自XY平面35.3°）；

图2为图1陶瓷换热板100三维仰视图（观察角度：绝对于WCS，自X轴225°，自XY平面-35.3°）；

图3为图1陶瓷换热板100在XY平面内旋转90°后形成的陶瓷换热板200的三维俯视图；

图4为图1陶瓷换热板100分解示意图；

图5为3片陶瓷换热板100和3片陶瓷换热板200相互间隔叠合组装过程示意图；

图6为图5组装成型并烧结成一体的陶瓷换热芯体900三维俯视图（观察角度：绝对于WCS，自X轴225°，自XY平面35.3°）；

图7为图5组装成型并烧结成一体的陶瓷换热芯体900三维仰视图（观察角度：绝对于WCS，自X轴225°，自XY平面-35.3°）；

图中：3、密封条；41、“┗┛”形凹槽；42、“┏┓”形凹槽；43、顶面线性凹槽；44、底面线性凹槽；45、“口”字形凹槽A；46、“口”字形凹槽B；50、端面通道口；51、侧面通道口；100、陶瓷换热板 A；101、第一角；102、第二角；103、第三角；104、第四角；111、第一边；112、第二边；113、第三边；114、第四边；120、中心换热板；121、上翅片；122、下翅片；200、陶瓷换热板B；900、陶瓷换热芯体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

参照附图，陶瓷换热板，包括中心换热板120，中心换热板120上、下面分别设置有若干个上翅片121和下翅片122，其特征在于：所述的中心换热板120设置有四条边及四个角，第二边112与第四边114设置在角的下部，外侧面和底面设置有线性凹槽，第二边112或第四边114的外侧面的线性凹槽与两个角上的凹槽形成“┗┛”形密封槽41；第一边111与第三边113设置在角的上部，外侧面和顶部设置有线性凹槽，第一边111或第三边113外侧面线性凹槽与两个角上的凹槽形成“┏┓”形密封槽42；所述的四个条边结构相同，安装位置、安装方位不同；所述的四个角结构相同，互为镜像对称结构；所述的中心换热板120为平板；所述的中心换热板120上下面分别设置的上翅片121和下翅片122，上翅片121翅片长度方向沿X轴布置；下翅片122其翅片长度方向沿Y轴布置。所述的陶瓷换热板及由其组装的陶瓷换热芯体，包括密封条3、陶瓷换热板100，若干个陶瓷换热板 A100与若干个陶瓷换热板 B200相间叠合在一起，陶瓷换热板 A100的顶面直线凹槽43和陶瓷换热板B200的底面直线密封槽44内设置有边密封条3；陶瓷换热板B200的顶面直线密封槽43和陶瓷换热板A100的底面直线密封槽44内设置有边密封条3；若干个陶瓷换热板 A100、若干个陶瓷换热板 B200和若干个密封条3组装成陶瓷换热芯体900；陶瓷换热芯体900的上下面设置有实体面，左右端面上下设置有“口”字形凹槽A45，前后侧面设置有“口”字形凹槽B46,“口”字形凹槽B46上面设置有“┗┛”形凹槽41，下面设置有“┏┓”形凹槽42；陶瓷换热芯体900左右方向设置有端面通道口50，前后方向设置有侧面通道口51，各个通道口互不相通；所述的陶瓷换热芯体烧结成一体。

具体实施时，本案例陶瓷换热芯体900为正方体，长×宽×高尺寸为：300mm×300mm×300mm，陶瓷换热板A100和陶瓷换热板B200，长度与宽度相等，高度相当于长度的六分之一。本案例设定陶瓷换热板100和200的三维尺寸为：长300mm，宽300mm，高50mm。凹槽41、42、43、44的槽宽为10mm，槽深3mm。如图4陶瓷换热板100分解图所示，陶瓷换热板100由中心换热板120、上翅片121、下翅片122、四角（101、102、103、104）、四边（111、112、113、114）组成，中间为传热部位，四边和四角为承重、密封、连接部位。如图4所示，中心换热板120的上翅片121与下翅片122的翅片长度方向成90°夹角。

本案例设定中心换热板120的长度300mm，宽度300mm，厚度为6mm。上翅片121和下翅片122的翅片大小一致、数量一致，每片翅片的长度为52mm，高度为20mm，平均厚度为4mm。上翅片121和下翅片122的布置均为21行5列，行间距14mm，列间距10mm。

四个角（101、102、103、104）互为镜像对称结构。四条边（111、112、113、114）结构完全一致，只是安装位置、安装方位不同，第一边111与第三边113镜像对称，第二边112与第四边114镜像对称。相对于中心换热板120，第一边111与第三边113在中心换热板120下表面之上，表现为两边上移，第二边112与第四边114在中心换热板120上表面之下。

图5为三片陶瓷换热板A100和三片陶瓷换热板B200相互间隔叠合组装过程示意图，从下往上数，第一、第三、第五片为陶瓷换热板A100，第二、第四、第六片为陶瓷换热板B200。

在陶瓷换热板A100和陶瓷换热板B200之间的线性凹槽内放置密封条3。陶瓷换热板A100和陶瓷换热板B200的接触面涂烧结浆料。

图6为图5组装后烧结成一体的陶瓷换热芯体900三维俯视图（观察角度：绝对于WCS，自X轴225°，自XY平面35.3°）。如图6所示，陶瓷换热芯体900具有六个面，上下为实体面，四周为开口面，左右端面的“口”字形凹槽A45互不相通，端面通道开口左右相通；陶瓷换热芯体900的前后侧面的“口”字形凹槽B46、一个“┗┛”形凹槽41和一个“┏┓”形凹槽42互不相通，侧面通道开口前后相通。

本发明中陶瓷换热板采用导热性能优良的陶瓷材料，如碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷，氮化硅结合碳化硅、或碳化硅复合材料等。在各类工业炉、锅炉的烟气余热回收系统中，用陶瓷换热芯体组装的空气预热器可用于高温、中低温的烟气余热回收。

Claims (2)

1.陶瓷换热板，包括中心换热板（120），中心换热板（120）上、下面分别设置有若干个上翅片（121）和下翅片（122），其特征在于：所述的中心换热板（120）周围设置有四条边及四个角，相对的第二边（112）与第四边（114）设置在角的下部，外侧面和底面设置有线性凹槽，第二边（112）或第四边（114）外侧面的线性凹槽分别与相邻的两个角上的外侧面凹槽形成“┗┛”形密封槽（41）；相对的第一边（111）与第三边（113）设置在角的上部，外侧面和顶面设置有线性凹槽，第一边（111）或第三边（113）外侧面的线性凹槽分别与相邻的两个角上的外侧面凹槽形成“┏┓”形密封槽（42）；所述的四条边结构相同，安装位置、安装方位不同；所述的四个角结构相同，互为镜像对称结构，所述的四个角的顶面和底面也分别设有线性凹槽，分别与第二边（112）与第四边（114）底面的线性凹槽，以及第一边（111）或第三边（113）顶面的线性凹槽相连通；所述的中心换热板（120）为平板；上翅片（121）的翅片长度方向以及第一边（111）与第三边（113）的长度方向均沿X轴布置；下翅片（122）的翅片长度方向以及第二边（112）与第四边（114）的长度方向均沿Y轴布置。

2.陶瓷换热芯体，包括如权利要求1所述的陶瓷换热板，以及密封条(3)，其特征在于：若干个陶瓷换热板A(100)与若干个陶瓷换热板B(200)相间叠合在一起，陶瓷换热板A(100)在XY平面内旋转90度后形成陶瓷换热板B(200)，陶瓷换热板A(100)的顶面线性凹槽(43)和陶瓷换热板B(200)的底面线性凹槽(44)内设置有边密封条(3)；陶瓷换热板B(200)的顶面线性凹槽(43)和陶瓷换热板A(100)的底面线性凹槽(44)内设置有边密封条(3)；若干个陶瓷换热板A(100)、若干个陶瓷换热板B(200)和若干个密封条（3）组装成陶瓷换热芯体（900）；陶瓷换热芯体（900）的上下面设置有实体面，左右端面上下设置有“口”字形凹槽A(45），前后侧面设置有“口”字形凹槽B（46）,“口”字形凹槽B（46）上面设置有“┗┛”形密封槽（41），下面设置有“┏┓”形密封槽（42）；陶瓷换热芯体（900）左右方向设置有端面通道口（50），前后方向设置有侧面通道口（51），各个通道口互不相通；所述的陶瓷换热芯体烧结成一体。