CN1089431C - 再生式热交换器 - Google Patents

Abstract

气态介质热交换用的再生式热交换器(1)带有固定的或旋转的蓄热体(3、4)和至少一个与之对应的相对于蓄热体环形横截面从内向外或从外向内旋转的清除装置，在这个热交换器中，清除装置作成吹管的旋转臂(14)的自由端构成至少带有两个喷嘴(19)的曲柄(16)，这样就可使蓄热体整个环形横截面上作用的吹灰介质的单位面积用量保持不变。

Description

再生式热交换器

本发明涉及一种用于气态介质热交换的再生式热交换器，这种再生式热交换器带有固定的或旋转的蓄热体和至少一个与之对应的相对于蓄热体的环形横截面从内向外或从外向内旋转的清除装置。这种再生式热交换器既可用于空气预热，又可用于气体预热。

空气预热器在发电厂和工业燃烧设备中被用来预热燃烧用空气。而气体预热器在废气提纯或催化运行的反应器中则被用来预热或在煤气洗涤中用来再加热。

虽然蓄热体的加热面应尽量做成不易受污染，但一般都用上釉的加热面，在某些情况中，热端用上釉的加热面，而冷端则用优质的塑料加热面。但由于各种不同的原因，加热面的污染是不可避免的。例如业已表明，在煤粉燃烧中有粘结能力的粉尘以及在低于露点时的潮气冷凝物都可导致不断的污染。因此，如所周知，在运行过程中必须用吹灰器进行定期的清除。为了达到持久的清洁效果，必须把吹灰装置设置在热交换器的热端和冷端。对坚固的例如硬化的污垢，则须用化学和高压冲洗方法进行清除。

在带有一个旋转加热面支架的空气或气体预热器时，吹灰器和冲洗装置或高压喷枪的支承装置要占有一个固定的位置。清除介质如过热蒸气、压缩空气、冲洗水或化学溶液只需送到圆周的一定位置即可，因为由于加热面支架的旋转和同时径向调节吹灰器，喷射的范围可达到整个加热面。为了清洁带有固定加热面支架和旋转罩的空气或气体预热器，设置一个与旋转罩一起旋转的吹灰装置。

对中型空气预热器，现有技术采用具有可旋转的十字喷嘴的吹灰或清除装置，这种十字喷嘴在罩每旋转一圈时借助于一个带有许多轴颈的控制轮和一个设置在固定外壳上可移动的滑块绕轴颈位置跟着旋转。而大型空气预热器则装有径向移动的吹管以代替旋转的十字喷嘴。这种吹管的径向运动是通过控制轮的旋转运动和通过曲柄驱动机构来产生的。在另一种结构中，空气预热器装有一个由转阀控制的分段吹灰管。此时，吹灰介质的吹入由一个控制轮的旋转运动通过转阀进行调节来使分段吹灰管交替作用到环形设置的加热面上(见Rothemuhle公司“再生式空气预热器”样本第19页)。

设置在再生式热交换器圆柱形外壳中即设置在加热面支架上的加热面一般应定期每8个小时进行清洁即喷吹一次。但业已表明，由于加热面支架具有一个从内向外不断增大的环形横截面，要想对整个加热面进行尽可能均匀的清洁不是没有问题的，而且由于喷嘴和加热面在一定范围内没有对准，以及由于吹灰介质供给不足，这种清洁只可能是不完善的或者毫无效果的。这个问题有时与吹灰器和加热面在清除过程中相互间的相对运动有关。虽然由于恒定的转数一般不改变平均转速，但在加热面支架的加热面圆环形横截面的内外范围之间则产生不同的圆周速度。在实际工作中人们尝试用较频繁和较长久的吹灰来解决这些问题。但这种尝试通常只能达到部分效果，同时大量增加了吹灰介质的用量，因而也是不经济的。

本发明的任务是提出一种前述再生式热交换器用的改进的清除装置，这种装置在整个环形横截面上足够强劲地喷吹蓄热体的加热面，而且，单位吹灰介质用量即每平方米加热面吹灰介质的公斤数在整个横截面上保持恒定，而且保持在经济上可承受的范围内。

本发明是这样解决这个问题的：清除装置作成吹管的旋转臂的自由端构成一个带有至少两个喷嘴且与蓄热体平面平行伸展的曲柄。与旋转臂位于相同平面的自由端曲柄可以有效地使用昂贵的吹灰介质并根据直径的不同而从内向外不断变化的横截面比例自动将相同单位面积的吹灰介质作用到加热面上。因为在加热面支架内部范围内每个加热面环片只用一个喷嘴，而向外不断增大的加热面环片则用两个或三个或更多个的喷嘴，这些喷嘴将吹灰介质作用到相应加热面环片即蓄热体相应的表面上。喷嘴的数目取决于加热面环片的内径和外径，当内外直径之比为1∶4时，则在旋转臂自由端的曲柄上设置四个喷嘴。

根据本发明的一个最佳实施例所示的旋转臂自由端的曲柄在旋转臂向内调节时喷嘴相对于蓄热体相应环形横截面大致相互径向设置，而在旋转臂向外调节时则大致相互切向设置。依此方式可使喷嘴在加热面支架内部和中心部位径向排成一条直线，而在加热面支架的外部范围则切向排成一条直线。所以，加热面内环只用一个喷嘴，而加热面外环则用在旋转方向内依次排列的全部喷嘴清洁；在中间范围内设有两个或三个喷嘴来清洁蓄热体的表面。所以，每个加热面环片不用太多也不用太少的清除介质就能使加热面达到足够的清洁，而且，虽然横截面比例不断变化仍能达到恒定的单位面积清除介质用量。

本发明的一个实施例使曲柄与旋转臂形成一个适应蓄热体外环横截面曲率半径的弯曲角度。这样，喷嘴的使用可达到最佳的效果。

旋转臂的调节最好是无级的，亦可是步进的，例如在用过程控制的情况下可进行所希望的例如连续减少或增加的调节步距。喷嘴的布置或其相互的距离和/或旋转臂的调节无论如何应当在避免喷射盲区的情况下尽可能保证无缝的过渡，而且吹灰介质喷射束稍微有点重叠比喷射盲区产生的有害后果要小，并需保证单位面积相同的用量。喷嘴直径可以相同，当然，这要根据要求的吹灰效果和喷射渗透深度来设计，并要考虑加热面可能承受的荷载。

本发明的其他细节和优点可参见权利要求和下面的说明，在下面的说明中描述了本发明的几个实施例。附图表示：

图1具有旋转罩的再生式热交换器的示意图；

图2图1所示再生式热交换器的横截面，从进气口平面看出；

图3加热面环片的部分视图，图中还示出了配置的旋转臂自由端曲柄配有喷嘴的示意图；

图4带固定蓄热体和旋转罩的再生式热交换器的下端顶视图，图中还示出了固定在下旋转罩上用来清洁加热面的旋转臂示意图，此旋转臂的前自由端构成一个配有喷嘴的曲柄。

图5沿图4V-V线剖开的旋转臂截面。

热废气G从一个图中未示出的锅炉经通道2流入图1构成空气预热器的再生式热交换器中。热气体G从上方流入其中部由固定的蓄热体3和4组成的再生式热交换器1中，蓄热体3和4两端各有一个共同绕一根垂直轴7旋转的扇形罩5、6。罩5、6保持连续旋转，而且由于这种旋转运动而使热气体G不断作用到蓄热体的其他部分。蓄热体3、4通过气体G加热，于是，气体冷却并经通道8从再生式热交换器1的下端流走。再生式热交换器1的下端的旋转罩6上连接一根管子9，燃烧用的冷空气L经此管反向流向气体G通过按图2旋转方向10旋转的罩6流入被气体G加热的蓄热体3、4中。空气L通过吸热使蓄热体3、4冷却并经与罩6一起旋转的上罩5(见图1)作为热空气通道11流入燃烧设备。

为了清洁在圆柱形加热面支架12(它按图3实施例分成环形扇片I到V)上紧密布置的蓄热体3的加热面，配置了一个由适当伺服驱动装置13无级或步进调节的构造成吹管的旋转臂14。图3表示出了此旋转臂的几个中间位置。离开旋转轴15的旋转臂14的自由端作成一个在旋转臂平面内伸展的曲柄16；这个曲柄16与旋转臂14形成一个适合蓄热体3或加热面支架12外环形横截面曲率半径17的弯曲角度18。曲柄16上配有一个按图3实施例由四个喷嘴19组成的喷嘴组。在旋转臂14均匀步进调节的情况中，喷嘴19相互间的距离20不同，亦即距离20从曲柄16前端到后端逐渐变大。

通过在旋转臂14自由端的曲柄16上设置喷嘴19实现了喷嘴19在加热面支架12的中间和内部范围内大致径向排成一条直线，而在加热面支架12的外部范围则大致相互切向排成一条直线。所以，根据它们较小的表面，蓄热体布置在环形扇片I中的表面只受相应的一个喷嘴19喷射，而蓄热体3设置在外环形扇片V中表面尺寸大四倍的加热面则由全部四个喷嘴19喷射。因此，蓄热体3的表面用一个适合加热面支架12横截面比例的相同单位面积的清除介质量进行喷射。

图4表示图2带有旋转罩和固定加热面支架12的再生式热交换器的下端，为清楚起见，图中只示出了这个热交换器的轮廓，没有示出环形扇片及设置在其中的蓄热体4(见图3)。在这个实施例中，与加热面支架12的蓄热体对应的装在随罩6旋转的旋转轴15上的旋转臂14之自由端的曲柄16配有三个喷嘴19，这些喷嘴在旋转臂14调节运动的过程中从内向外或从外向内吹拂加热面支架12并用清除介质喷射到蓄热体4上(见图5)。如图4的喷嘴图21a至21f所示，蓄热体4的表面根据从内到外不断增加的尺寸或加热面尺寸亦即根据加热面支架不断变化的横截面比例用不断增多的喷嘴19进行喷射。为了清洁蓄热体3的加热面，清除蒸气经供气管22流入旋转臂14，而控制蒸气则经进气管23流向无级调节装置(见图5)。不用上述蒸气介质调节，亦可用一种机械的调节装置。

Claims (4)

1.一种气态介质热交换用的再生式热交换器，该热交换器包括蓄热体和至少一个清除装置，蓄热体具有一个环形的横截面，清除装置包括一个具有自由端的旋转臂，旋转臂沿一个平面延伸并且被装设成可以相对于蓄热体的环形横截面向内和向外调节，蓄热体沿一个平面延伸，旋转臂在其自由端具有一个曲柄，其中曲柄沿旋转臂的平面延伸并平行于蓄热体的平面，旋转臂为一个吹管，还包括至少两个装在曲柄上的喷嘴，其中曲柄的角度使得，当旋转臂向内运动时喷嘴相对于蓄热体的环形横截面相对彼此基本上径向地延伸，当旋转臂向外运动时喷嘴相对于蓄热体的环形横截面相对彼此基本上沿切向设置，并且曲柄的角度和蓄热体的外环形横截面的曲率半径对应，从而，喷嘴和蓄热体之间的几何关系使得较少的清除介质被施加到蓄热体的向内设置的部分和逐渐增多的清除介质被施加到蓄热体的向外设置的部分。

2.如权利要求1的再生式热交换器，其中喷嘴相互之间具有变化的间隔。

3.如权利要求1的再生式热交换器，还包括无级调节旋转臂的装置。

4.如权利要求1的再生式热交换器，还包括步进式调节旋转臂的装置。

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