CN104697377A - 一种陶瓷换热板及空气预热器 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷换热板及空气预热器，是陶瓷换热板整体成型，中间平板上表面设置有4片翅片板，下表面设置有2片支撑板及4片翅片板；端面和侧面及侧面内壁设置有密封槽。陶瓷空气预热器，其内部换热芯体由陶瓷换热板组装成型，通过密封框连接，换热芯体内各陶瓷换热板可适度热胀冷缩，换热芯体内的烟气通道与空气通道十字交叉，互不相通。本发明的陶瓷空气预热器具有易于制造，易于密封，易于组装的特点。可以在高温、中低温烟气余热回收中采用，气密性好，耐腐蚀，耐磨损，可组装成大型空气预热器。解决了同类空气预热器换热面积小，换热率低；易腐蚀，使用寿命低，漏气率高的问题。

Description

一种陶瓷换热板及空气预热器

技术领域

本发明属于工业炉技术领域，涉及一种陶瓷换热板及空气预热器，适用于各类工业炉、锅炉的烟气余热回收系统。

背景技术

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。现有技术见下面的公开文件：

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

中国专利 ZL90206446 实用新型陶质换热器的传热管组合件；

中国专利 ZL94201435 陶瓷换热器；

中国专利 ZL200610017968陶瓷换热器、陶瓷材料及其生产方法；

     中国专利ZL201320008056.2 一种板式陶瓷空气预热器；

    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，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框，各陶瓷换热元件的接触边缘通过灌浆密封。此换热器存在的大量灌浆密封接缝可能导致其气密性不佳。

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密封与连接，且单片板厚与槽深尺寸有限，不适于空气与烟气换热。

中国专利 ZL90206446、ZL94201435、ZL200610017968提出的管束式陶瓷换热器，均由陶瓷换热管与各种接头盘砖、耐火砖组合砌筑而成，由于大量砌缝的存在，导致漏气率高，影响了此类换热器的使用寿命。

中国专利 ZL201320008056.2提出的换热板（6）为U形陶瓷板，......且相邻两个流体通道互错90°设置；在每个流体通道内均设置有多排沿横向排列的支撑件（3），并在所述支撑件（3）的上下端面均粘贴有密封件（7），组成若干个相邻互错90°的密封流体通道，......位于相邻两个密封流体通道内的支撑件互错90°交错布置。“立柱和上盖板、下底板组成的立方体其介质流通表面喷涂防腐涂料、搪瓷、树脂，或衬橡胶板、四氟板等防腐材料，”“在所述立柱的两端设置有用以将多层密封流道压紧在上盖板与下底板之间的压紧组件（1）；所述的压紧组件（1）包括螺柱、螺母和碟形压簧；螺柱穿过上盖板或下底板后，在螺栓的上端或下端装上碟形压簧和螺母。”存在着如下问题：1.结构复杂带来加工、安装、拆卸困难；2.换热面积小，换热率低；3.易腐蚀，使用寿命低；4. L 形橡胶密封件在恶劣状况下密封性能易失效，5.零件种类多，工人劳动强度大。不能解决目前回收低温烟气的最大难点在于酸露点腐蚀问题，普通钢材制作的空气预热器会在短时间内因酸腐蚀而失效的问题，不能满足工业炉技术领域发展的需要。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种陶瓷换热板及空气预热器，它能克服现有技术存在的以上问题，本发明的目的是这样实现的，

     一种陶瓷换热板，其特征在于：整体成型，中间平板上表面设置有4片翅片板，下表面设置有2片支撑板13及4片翅片板；两个端面各设置有1个“┗┛”形密封槽12，两个侧面各设置有1个“┏┓”形密封槽14，两个侧面的内壁对称设置有“［”和“］”形支撑板槽11。

一种陶瓷空气预热器，包括壳体、壳体内衬及若干块换热芯体300构成，具有两个进气口，两个出气口；其特征在于：所述的换热芯体300由若干片陶瓷换热板100组装成型，各陶瓷换热板100间通过回字形密封框21、支撑板13连接；换热芯体300内组成的烟气通道与空气通道十字交叉、互不相通。

        所述的中间平板为扩面板。

        所述的扩面板上表面翅片板和下表面翅片板的翅片尺寸大小相同、数量相同、位置不对称，每片翅片板的长度方向两侧表面设置有斜度。

         所述的回字形密封框21，为陶瓷材质。

          所述的支撑板13长度方向的外表面，即与支撑板槽11配合面，设置有斜度。

本发明结构简单，所有零件材质为陶瓷材料，具有易于制造，易于密封，易于组装、拆卸方便的特点。陶瓷换热板采用导热性能优良的陶瓷材料，如碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷，高频瓷或碳化硅复合材料等。换热芯体由陶瓷换热板组装而成，可以在高温、中低温烟气余热回收系统中采用，密封性能好，耐腐蚀，耐磨损，可以组装成大型空气预热器。设计的换热芯体内各陶瓷换热板可以适度自由热胀冷缩，释放陶瓷换热板的热应力，防止陶瓷换热板产生裂纹，同时，保持各陶瓷换热板间接缝始终密封，解决同类空气预热器换热面积小，换热率低；易腐蚀，使用寿命低，漏气率高的问题。

附图说明

图1为本发明的陶瓷换热板三维俯视图；

图2为图1陶瓷换热板三维仰视图；

图3为图1的陶瓷换热板在XY平面内旋转90°后的三维俯视图；

图4为图3的陶瓷换热板三维仰视图；

图5为图1和图3所示陶瓷换热板叠合组装过程示意图；

图6为图1和图3所示陶瓷换热板叠合组装后的标准模块200效果图；

图7为2块标准模块200，其中一块在XY平面旋转180°后继续叠合组装过程示意图；

图8为2块标准模块200叠合组装后获得的换热芯体300的效果图；

图9为在图8所示换热芯体300的端面和侧面通过回形密封框21继续组装的过程示意图；

图10为图9组装后的效果图；

图11为芯体上端盖400;

图12为芯体下端盖401;

图13为换热芯体组装上下端盖后示意图；

图14为最终换热芯体；

图中：

11、“［”和“］”支撑板槽，            401、芯体下端盖，

12、“┗┛”形密封槽  ，              600、带盖换热芯体模块，

13、支撑板，                              900、最终换热器，

14、“┏┓”形密封槽，

21、回字形密封框，

22、口字形密封槽，

 100、陶瓷换热板，

 200、标准模块，

 300、换热芯体，

400、芯体上端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明；

1.   一种陶瓷换热板；

如图1~图4所示，陶瓷换热板100的三维尺寸中，长度与宽度相等，高度相当于长度的二分之一。在图1~图4所示坐标系中，陶瓷换热板100的六面，端面在YZ平面，侧面在ZX平面，顶面和底面在XY平面。陶瓷换热板100为整体成型，中间平板上表面设置有4片翅片板，下表面设置有2片支撑板13及4片翅片板；两个端面各设置有1个“┗┛”形密封槽12，两个侧面各设置有1个“┏┓”形密封槽14，两个侧面的内壁对称设置有“［”和“］”形支撑板槽11。

本案例设定陶瓷换热板100的三维尺寸为：长100mm，宽100mm，高50mm。“┗┛”形密封槽12长度为90mm，槽高为26mm，槽深2mm；“┏┓”形密封槽14的长度为90mm，槽高为10mm，槽深2mm；在图1~图4所示坐标系中，支撑板13板长80mm，板厚5mm，板高21m；“［”和“］”支撑板槽11长80mm，槽深5mm，槽高21mm。支撑板13外表面，即与支撑板槽11长度方向配合面，设置有斜度，不但有利于铸造时脱模，也有利于结合面的配合及确保密封性能 。

本案例设定中心传热板中间平板的长度96mm，宽度96mm，厚度为5mm。上表面翅片板和下表面翅片板的翅片尺寸大小相同、数量相同、位置不对称，每片翅片板的两侧设置有一定的斜度，不但有利于脱模，也有利于配合及密封性能 ，每片翅片板的长度为96mm，高度为21mm，大头厚度为5mm，小头厚度为4mm。

标准模块200由陶瓷换热板100组装而成，参见图5~图6

图5为两片陶瓷换热板100叠合组装过程示意图，图1所示方位的陶瓷换热板100为第一片，放置在上面，图3所示方位的陶瓷换热板100为第二片，放置在下面。

将图1底面支撑板13插入图3的“［”和“］”支撑板槽11中，组成模块200，并同时组成口字形密封槽22。

换热芯体300由标准模块200组装，参见图7~图8

图7所示为两块标准模块200叠合组装过程示意图，下面的标准模块200为第一块，上面的标准模块200为第二块。

将上面的标准模块在XY平面旋转180°后将底部的支撑板插入下面标准模块的“［”和“］”支撑板槽11中，组成换热芯体300。

组成换热芯体300同时也组成了口字型密封槽22。

由换热芯体300组装最终换热器900，参见图9~图14

图9是换热芯体300的端面和侧面继续组装的过程示意图。在图9所示坐标系中，换热芯体300的端面在YZ平面，侧面在ZX平面。

在换热芯体300的端面口字形密封槽22和侧面口字密封槽22内放置回字形密封框21。

本案例设定回字形密封框21的长度为90mm，高度为36mm，框宽度为5mm，厚度为4mm。

图10所示，换热芯体300的端面和侧面继续组装的效果图。

图11是芯体上端盖三维示意图，支撑板13与图1~图4中支撑板13尺寸相同。

图12是芯体下端盖三维示意图，“［”和“］”形支撑板槽11与图1~图4中“［”和“］”形支撑板槽尺寸相同。

本案例设定芯体上端盖、芯体下端盖的三维尺寸为：长100mm，宽100mm，高31mm。

上述过程完成后，组装芯体上端盖400和芯体下端盖401可组装成图13所示的带盖换热芯体模块600。

上述过程完成后，可组装成图14所示的最终换热器900。根据用户需要可以组装成大型空气预热器。

Claims (6)

1.一种陶瓷换热板，其特征在于：整体成型，中间平板上表面设置有4片翅片板，下表面设置有2片支撑板（13）及4片翅片板；两个端面各设置有1个“┗┛”形密封槽（12），两个侧面各设置有1个“┏┓”形密封槽（14），两个侧面的内壁对称设置有“［”和“］”形支撑板槽（11）。

2.空气预热器，包括壳体、壳体内衬及若干块换热芯体（300）构成，具有两个进气口，两个出气口；其特征在于：所述的换热芯体（300）由若干片陶瓷换热板（100）组装成型，各陶瓷换热板（100）间通过回字形密封框（21）、支撑板（13）连接；换热芯体（300）内组成的烟气通道与空气通道十字交叉、互不相通。

3.根据权利要求1所述的陶瓷换热板，其特征在于：所述的中间平板为扩面板。

4.根据权利要求1或3所述的陶瓷换热板，其特征在于：所述的扩面板上表面翅片板和下表面翅片板的翅片尺寸大小一致、数量相同、位置不对称，每片翅片板的长度方向两侧表面设置有斜度。

5.根据权利要求2所述的一种陶瓷空气预热器，其特征在于：所述的回字形密封框（21），为陶瓷材质。

6.根据权利要求1所述的陶瓷换热板，其特征在于：所述的支撑板（13）长度方向的外表面，设置有斜度。