CN106642182A - 一种用于高温烟气余热的活动式换热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换热器组件，尤其涉及一种用于高温烟气余热的活动式换热器，包括设置在工业炉炉体上的烟气室和烟气旁路，在烟气室上端和下端分别设置有烟气室上闸门和烟气室下闸门，在烟气旁路上设置有烟气旁路上闸门和烟气旁路下闸门，在烟气室内设置有可拆卸换热管组，在烟气室上设置有取放换热管组的开关式气室门。本发明提供的换热器采用创新型组合式，换热器的换热管组位于烟气室内部，换热器的烟气室与炉体同时砌筑且固定在炉体上，此种组合方式相当于换热管组与炉体相连，可以大大的简化设备制造工序，从而降低生产成本。在烟气室内设置有烟气旁路，换热管组检修时打开烟气旁路的上下闸门，高温烟气可以从旁路通过，实现不停炉检修。

Description

一种用于高温烟气余热的活动式换热器

技术领域

本发明涉及一种换热器组件，尤其涉及一种用于高温烟气余热的活动式换热器。

背景技术

节能减排、改善环境引起全社会的广泛关注，受工艺、技术、资金等因素的影响，我国大部分工业企业都存在着能耗高、能源利用效率较低、能源浪费等问题，因此，工业节能是我国节能的重点。从能源消耗结构来看，工业能耗占全国能源消耗总量的70%左右，而工业消耗的60%都转化为各种各样的余热。余热资源是指在现有条件下有可能回收利用而尚未回收利用的能量，其中，高温烟气余热占有比例较高，达到了余热总资源的50%左右。

目前对于余热资源的利用主要集中在余热助燃空气、预热燃料与物料，以及利用换热器间接使用。工业炉的高温烟气经通道对预热炉的炉料进行预热后的废气仍具有较高温度，在预热炉的排烟通道处设计空气换热装置，利用预热炉排出的废气温度加热工业炉燃气喷枪的助燃空气，可以有效的提高燃烧效率，节省能源。国网浙江省电力公司电力科学研究院的发明专利（申请公布号：CN 105135468）公开了一种烟气余热利用系统，可以回收在空气预热器与除尘装置之间的烟气余热，还对除尘装置与脱硫装置之间的烟气余热进行回收，并将回收的热量通过换热装置传递给送入空气预热器的空气，进而回收进锅炉热力系统，极大地提高了锅炉烟气余热的利用效率。山东岱荣节能环保科技有限公司的实用新型专利（授权公告号：CN 205090849 U）公开了一种用于热风炉废烟气余热利用的换热器，通过中间管道连通高温部分和低温部分，低温部分为复合相变换热器时，高温部分为热管式换热器。在容易出现露点腐蚀的低温工况时，通过调节低温部分换热面积可调热管式换热器中挡板的角度来减少流通面积，以达到提高管壁温度的目的；复合相变换热器通过调节蒸汽压力来控制换热器管壁温度，从而最大限度的控制壁温在低温露点腐蚀的范围内。上述专利多为固定型换热器，虽然可以提高高温烟气的利用效率，但未考虑换热器的清理和检修的难题。由于烟气中含有的氯化物和氟化物会腐蚀换热设备，固体颗粒物堵塞气流通道，附着在热管上恶化换热效果，从而使换热器使用寿命降低。

因此，如何提高工业炉高温烟气余热的利用效率，并有效的提高换热器的工作效率和使用寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有大型工业熔炼炉能源消耗高，高温烟气余热能量利用效率低，而且换热装置无法自由的拆卸，不利于换热构件外部积结尘垢的清洗，导致换热效果低下。为解决上述问题，本发明提供一种用于高温烟气余热的活动式换热器。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种用于高温烟气余热的活动式换热器，包括设置在工业炉炉体上的烟气室和烟气旁路，在烟气室上端和下端分别设置有烟气室上闸门和烟气室下闸门，在烟气旁路上设置有烟气旁路上闸门和烟气旁路下闸门，在烟气室内设置有可拆卸换热管组，在烟气室上设置有取放换热管组的开关式气室门。

换热管组包括设置在烟气室两端的集气罩，在集气罩之间连接有可拆卸的换热管件，炉体上设置有与集气罩连接的进气管和出气管。

在换热管件上设置有支撑板，烟气室上设置有与支撑板连接的滑动导轨。

换热管件为翅片管。

烟气室、烟气旁路和炉体同时砌筑而成。

烟气室和烟气旁路由耐火砖拼接而成，耐火砖之间的填充物与耐火砖材质相同。

换热器利用高温烟气余热来预热炉体内燃气喷枪的助燃空气，其运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：关闭烟气旁路的上下闸门，打开烟气室的上下闸门，冷空气由进气管进入换热管件及集气罩；

步骤二：冷空气在高温烟气室经过多个回程的加热后变为高温空气，由出气管进入燃气喷枪作为高温助燃空气。

相对于现有技术，本发明提供的换热器采用创新型组合式，换热器的换热管组位于烟气室内部，换热器的烟气室与炉体同时砌筑且固定在炉体上，此种组合方式相当于换热管组与炉体相连，可以大大的简化设备制造工序，从而降低生产成本。在烟气室内设置有烟气旁路，换热管组检修时打开烟气旁路的上下闸门，高温烟气可以从旁路通过，实现不停炉检修，提高生产效率。该活动式换热器可用于各种燃气加热式工业炉，利用预热炉排出的高温烟气的余热来预热燃气喷枪的助燃空气，提高高温烟气余热的利用效率，实现节能降耗。

附图说明

图1是本发明结构示意图一。

图2是本发明结构示意图二

其中，1是高温烟气出口，2是烟气旁路上闸门，3是烟气旁路，4是烟气旁路下闸门，5是高温烟气入口，6是换热管件，7是密封板，8是进气管，9是出气管，10是烟气室上闸门，11是烟气室，12是支撑板，13是开关式气室门，14是集气罩，15是滑动导轨，16是烟气室下闸门。

具体实施方式

如图1-图2所示，一种用于高温烟气余热的活动式换热器，包括工业炉炉体，在炉体上设置有烟气室，炉体与烟气室并列部分形成烟气旁路，在烟气室上端和下端分别设置有烟气室上闸门和烟气室下闸门，在烟气旁路上设置有烟气旁路上闸门和烟气旁路下闸门，在烟气室内设置有可拆卸换热管组，在烟气室上设置有取放换热管组的开关式气室门。

换热管组包括设置在烟气室两端的集气罩，在集气罩之间连接有可拆卸的换热管件，炉体上设置有集气罩连接的进气管和出气管。

在换热管件上设置有支撑板，烟气室上设置有与支撑板连接的滑动导轨。

换热管件为翅片管。

烟气室和炉体同时砌筑而成。

烟气室由耐火砖拼接而成，耐火砖之间的填充物与耐火砖材质相同。

请参考图1和图2，图1和图2均为本发明所提供具体实施方式的结构示意图。

换热器由烟气室11、换热管组、开关式气室门13、烟气室上闸门10和烟气室下闸门16组成，换热管组位于烟气室11内，所述的换热管组由换热管件6、集气罩14、进气管8、出气管9、支撑板12和滑动导轨15组成。

所述的烟气室11由耐火材料筑成且固定在工业炉炉体上，烟气室11一侧设置有开关式气室门13，便于烟气室11的打开或闭合。具体地，构筑烟气室11的耐火材料由镁铬耐火砖拼接而成，耐火砖之间的填充物与镁铬耐火砖的材质相同。烟气室11上下端分别对应工业炉的高温烟气出口1和高温烟气入口5。

关闭烟气室11的烟气室上闸门10和烟气室下闸门16，冷空气由进气管8进入换热管件6及集气罩14，在烟气室11经过多个回程的加热后变为高温空气，由出气管9进入燃气喷枪作为高温助燃空气烟气室11侧壁上设置有固定进气管8和出气管9的密封板7，。利用预热炉排出的高温烟气温度加热熔炼炉燃气喷枪的助燃空气，提高燃烧效率，节省能源。另外，在烟气室11旁设置有烟气旁路3，烟气旁路3上下端分别设置有烟气旁路上闸门2和烟气旁路下闸门4，高温烟气可以在换热器检修时从烟气旁路3通过，实现不停炉检修。

换热器采用创新型组合式，换热器的换热管组位于烟气室11内部，换热器的烟气室11与炉体同时砌筑且固定在炉体上。

换热管件6外侧设置有支撑板12，支撑板12下部设置有滑动导轨15，换热器设计为活动式，内部换热管件6与外部壳体活动连接，换热管件6可以沿固定的轨道整体的取出和精确安装，有助于清洗管子外壁的烟气沉积灰尘，利于换热器的维护，提高换热效率。

为增强传热效果，换热管件6为翅片管，与一般螺纹换热管相比其传热面积增加3倍以上，可以更好的弥补壳程传热系数太低的缺陷，从而使换热器的设计更为紧凑和合理。具体地，所选的翅片管为螺纹翅片管，翅片管的翅片与管体材质相同，管体为Φ20mm×2mm或Φ25mm×2mm的不锈钢管。管内气体流速优选10 m/s -25m/s，管间气体流速优选8m/s-12m/s。

所述的换热器利用高温烟气余热来预热炉体内燃气喷枪的助燃空气，其运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：关闭烟气旁路3的上下闸门，打开烟气室11的上下闸门，冷空气由进气管8进入换热管件6及集气罩14；

步骤二：冷空气在高温烟气室11经过多个回程的加热后变为高温空气，由出气管9进入燃气喷枪作为高温助燃空气。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种用于高温烟气余热利用的活动式换热器，工作时打开烟气室11的上下闸门，冷空气由进气管8进入换热管件6及集气罩14，在高温烟气室11经过多个回程的加热后变为高温空气，由出气管9进入燃气喷枪作为高温助燃空气。另外，在烟气室11内设置有烟气旁路3，换热管组检修时打开烟气旁路3的上下闸门，高温烟气可以从旁路通过，实现不停炉检修，提高生产效率。该活动式换热器可用于各种燃气加热式工业炉，利用预热炉排出的高温烟气的余热来预热燃气喷枪的助燃空气，提高高温烟气余热的利用效率，实现节能降耗。

本发明提供的换热器采用创新型组合式，换热器的换热管组位于烟气室11内部，换热器的烟气室11与炉体同时砌筑且固定在炉体上，此种组合方式相当于换热管组与炉体相连，可以大大的简化设备制造工序，从而降低生产成本。其次，与一般的列管固定式换热器相比，本发明在换热管件外侧设置有支撑板12，支撑板12下部设置有滑动导轨15，换热器设计为活动式，内部换热管件6与外部炉体活动连接，换热管件6可以沿固定的轨道整体的取出和精确安装。清洗换热管件时，关闭烟气室11的上下闸门，打开开关式气室门13，拉出换热管组即可，这种设置有利于清洗换热管件6外壁的烟气沉积灰尘，方便换热器的维护和换热效率的提高。再次，为增强传热效果，换热器管件6选为翅片管，与一般低螺纹换热管相比其传热面积增加3倍以上，可以更好的弥补壳程传热系数太低的缺陷，从而使换热器的设计更为紧凑和合理。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：包括设置在工业炉炉体上的烟气室和烟气旁路，在烟气室上端和下端分别设置有烟气室上闸门和烟气室下闸门，在烟气旁路上设置有烟气旁路上闸门和烟气旁路下闸门，在烟气室内设置有可拆卸换热管组，在烟气室上设置有取放换热管组的开关式气室门。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：换热管组包括设置在烟气室两端的集气罩，在集气罩之间连接有可拆卸的换热管件，炉体上设置有与集气罩连接的进气管和出气管。

3.根据权利要求2所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：在换热管件上设置有支撑板，烟气室上设置有与支撑板连接的滑动导轨。

4.根据权利要求3所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：换热管件为翅片管。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：烟气室、烟气旁路和炉体同时砌筑而成。

6.根据权利要求5所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：烟气室和烟气旁路由耐火砖拼接而成，耐火砖之间的填充物与耐火砖材质相同。

7.根据权利要求2-6中任一权利要求所述的一种用于高温烟气余热的活动式换热器，其特征在于：换热器利用高温烟气余热来预热炉体内燃气喷枪的助燃空气，其运行方法通过以下步骤实现：

步骤一：关闭烟气旁路的上下闸门，打开烟气室的上下闸门，冷空气由进气管进入换热管件及集气罩；

步骤二：冷空气在高温烟气室经过多个回程的加热后变为高温空气，由出气管进入燃气喷枪作为高温助燃空气。