CN1111716C - 旋转再生式空气预热器的传热部件和一种传热板 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转的再生式预热器(10)的传热部件(40)，具有第一和第二传热板(50)。第一传热板(50)限定了多个沿侧向基本上等距离间隔的平行的平直槽口(52)。每个槽口(52)有从第一传热板(50)的对置两侧沿横向延伸的相邻双脊(53)。各波纹(56)延伸在各槽口(52)之间。第二传热板(50)与第一传热板(50)相邻并限定了多个沿侧向基本上等距离间隔的平行的平直的平面区(54)。各波纹(56)延伸在各平面区(54)之间，而各平面区(54)间隔的距离基本上等于各槽口(52)的侧向间隔距离。第一传热板(50)的槽口(52)与第二传热板(50)的平面区(54)接触，从而在其间形成通道(58)。

Description

旋转再生式空气预热器的传热部件和一种传热板

技术领域

本发明涉及旋转的再生式空气预热器，用于将热量从烟气流传递到燃烧空气流。更具体地说，本发明涉及一种空气预热器的传热表面。

背景技术

旋转的再生式空气预热器通常用于将热量从流出炉子的烟气传递到输入的燃烧空气中。常规的旋转再生式空气预热器有一旋转地安装在外壳中的转子。该转子支承由传热部件限定的传热表面，以便将热量从烟气传递给燃烧空气。该转子具有沿径向的间壁或隔板，在间壁或隔壁之间形成舱室，以便支承传热部件。分区板延伸横穿过转子的上下表面，将预热器分成烟气区和空气区。一般热烟气流被引导通过预热器的烟气区并将热量传递给连续旋转的转子上的传热部件。然后传热部件旋转到预热器的空气区。由此加热在传热部件上引导的燃烧空气流。在再生式预热器的其它形式中，传热部件是静止的，而空气和烟气的入口和出口罩是旋转的。

再生式空气预热器用的传热部件有若干要求。最重要的是，传热部件必须对传递部件的给定深度提供传热或能量回收的所需量。常规的预热器用的传热部件利用平面或肋板状压制的或滚压的钢片或钢板的组合。当组合时，这些板形成气流通道，用于烟气流和空气流通过预热器转子的流动。传热板的表面设计和配置形成相邻板之间的接触，以限定和保持通过传热部件的气流通道。传热部件的进一步要求是，对于传热部件的给定深度，这些部件产生最小的压力降，而且还安装在一个小的体积内。

传热部件受到烟气流中微粒和冷凝污染物的沾污，这些微粒和污染物通称为烟垢。因此，另一个重要的性能考虑是传热部件不易显著结垢，而且结垢时易于清除。传热部件的结垢的常规清除方法是，利用烟垢吹净装置发射的压缩干燥气流或空气通过冲击从传热部件上除去微粒、屑片和污染物。因此，传热部件必须使烟垢吹净装置以足够的能量穿过传热部件的各层，以清洗烟垢吹净装置较远的传热部件。此外，传热部件承受烟垢吹净引起磨损和疲劳。

设计传热部件的另一考虑是能够具有通过传热部件深度的视线。该视线能使红外或其它热点检测系统感知传热部件上的热点或火苗早期阶段。快速而精确地检测热点和早期火苗可以将预热器的损伤减到最小。

常规的预热器通常在转子上使用多层不同类型的传热部件。该转子有一个位于烟气出口的冷端层、一个中间层和一个位于烟气入口的热端层。通常该热端层利用高传热部件，它们被设计成对给定深度的传热部件提供最高的相对能量回收。这些高传热部件通常具有开口的气流通道，它们提供高的传热，但使传入部件内的能量从烟垢吹净气流扩散或发散。烟垢吹净气流的发散大大降低了最靠近烟垢吹净装置的传热部件的消除效率，也降低位置更远的传热部件层的清除效率。

在冷端层中通常至少部分地由于冷凝而产生最显著的结垢量。常规高传热部件的斜向气流通道常常由于吹净烟垢的能量在贯穿此种高传热部件期间显著耗散而不能用于冷端层中。因此，为了提供能够利用烟垢吹净来进行有效和高效的清除的传热表面，通常需要折中处理传热和能量回收。为了减少烟垢吹净能量的耗散，利用闭合的通道部件。闭合的通道部件通常仅在通道的两端处开口。这些通道最好是直的，并且不对流体互相连通。但是，比起常规的斜向气流通道的高传热部件来，为了提供等价的转热容量，闭合通道的传热部件基本上需要两倍的深度。

作为一个例子，在一个常规的闭合通道的冷端传热部件上完成的试验中，测得烟垢吹净能量由于传热部件的存在而产生的减小仅4％。但是，具有冷端传热部件深度的仅一半而传热容量等价的带有斜向和相互连接的气流通道的高传热部件的同样试验，导致烟垢吹净能量的减少超过55％。

US-4,744,410A公开了一种用于旋转的再生式预热器的传热部件，该传热部件包括上下相叠的第一和第二传热板，该第一和第二传热板的槽口之间是平面区而没有波纹。该文件没有解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有改进的传热容量的传热部件。

本发明的另一目的是提供一种能够改进烟垢吹净的传热部件。

本发明的又一目的是提供一种传热部件，该部件能使烟垢吹净能量贯穿通过传热表面，能具有足够的能量来清洗离烟垢吹净装置较远的传热部件。

简单说来，本发明是一种改进的传热部件，用于在一种旋转的再生式空气预热器中将热量从烟气流传递到空气流。该传热部件包括一个第一传热板，限定了多个沿侧向等距离隔开的互相平行的平直槽口。这些槽口最好沿纵向延伸传热元件的整个深度。每个槽口是由最好从第一传热板的对置两侧对称地伸出的平行双脊形成。在平直槽口之间设有多个最好其取向与增口成角度的波纹。该第一板与一个相邻的第二传热板接触。

该第二传热板具有沿侧向等距离间隔的互相平行的平直的平面区。这些平面区最好也沿纵向延伸传热部件的深度。第二传热板上的平面区与第一传热板上的槽口成相应的对置关系。第一传热板上的槽口的脊与第二传热板上的平面区基本上成线性接触。第二板还具有位于平面区之间的多个波纹，波纹的取向最好与平面区成角度。因此，第一和第二传热板两者的槽口和平面区是互相平行的。第一和第二传热板一起在其间限定了基本上平直的通道。

在本发明的一个优选实施例中，一叠基本上相同的传热板形成一个传热部件。每个传热板具有沿侧向等距离隔开的互相平行的平直槽口。在各槽口之间交替地设有与槽口平行的沿侧向等距离隔开的互相平行的平直平面区。传热板的槽口和平面区互相平行。从每一槽口到下一个邻近的槽口和从每一平面到下一个邻近的平面之间的距离基本上相等。其次，每个相邻的平面区和槽口之间的距离最好相等。在交替的槽口和平面区之间设有多个波纹，波纹的取向与槽口和平面区成角度。

传热部件由一叠基本上相同的传热板构成。这些板从基本上互相平行的关系设置，每另一块板偏移一对槽口之间距离的一半。因此，当排列成叠置关系时，一块初始传热板的槽口与每一相邻传热板的平面区面对面地接触，而该相邻传热板的槽口与该初始传热板的平面区面对面地接触。因此，该初始传热板和相邻传热板之间限定了通道。这些通道在两端处开口，以便其中通过流体介质如烟气和空气，但在沿纵向延伸的侧面上有效地闭合，以防止烟垢吹净能量的耗散。

本发明的传热部件提供高的传热，而同时能有效和高效地吹净烟垢。该传热表面由于传热板上的波纹引起的紊流和边界层阻断而提供高的传热效率。该传热部件还形成一种闭合的部件外形轮廓，使烟垢吹净能量不会耗散。

通过阅读下述说明书和附图，可以清楚本发明的上述和其它目的。

附图说明

图1是一种旋转再生式预热器的部分省略的透视图；

图2是图1的转子的局部截面图；

图3是图2的根据本发明的一种传热部件的透视图；

图4是图3的传热部件的局部端视图；

图5是图3的传热板的局部透视图；

图6是根据本发明的一种传热部件的另一实施例的局部端视图。

具体实施方式

参照图1，一种常规的旋转再生式预热器总的用标号10表示。该空气预热器10有一个旋转地安装在外壳14中的转子12。该转子12由沿径向从转子杆18延伸到转子12的外周面上的隔板或间壁16组成。间壁16之间限定隔舱门，用于容纳热交换部件40。

外壳14限定了一个烟气入口管道20和一个烟气出口管道22，用于使加热的烟气流过空气预热器10。外壳14还限定了一个空气入口管道24和一个空气出口管道26，用于使燃烧空气流过预热器10。分区板28在邻近转子12的上下表面处延伸跨越外壳14。该分区板28将空气预热器10分为空气区和烟气区。图1的各箭头指示烟气流36和空气流38通过转子12的方向。通过烟气入口管道20进入的热烟气流36将热量传递到安装在舱室17中的传热元件40上。受热的传热部件40然后转动到空气预热器10的空气区32。然后传热部件40的储存热量传递给通过空气入口管道24进入的燃烧空气流38。冷烟气流36通过烟气出口管道22流出预热器10，而受热的空气流38通过空气出口管道26流出预热器10。

转子12通常具有三层传热部件40(见图2和3)。热端层42的位置最靠近烟气入口管道20和空气出口管道26。中间层44的位置邻近热端层，最后，冷端层46的位置一般邻近烟气出口管道22和空气入口管道24。

通常，传热部件40最显著的结垢发生在冷端层46中。从冷却烟气中冷凝出来的微粒、屑片和沉积物一起称作烟垢，最典型地聚集在冷端层46上。因此，用于从转子12除去烟垢和其它污染物的烟垢吹净装置(未示出)通常置于转子12的冷端处。烟垢吹净装置的清洗介质通常为压缩空气或干燥气流，该介质必须穿过冷端层46到中间层44和热端层42中，以便有效地和高效率地清洗整个转子12。

根据本发明的传热部件40最好用于转子12的冷端层46中。但是，在最好通过整个转子12存在一条视线的情况下或为了其它性能标准，也可以在中间层44和热端层42中使用传热件40。

根据本发明的传热部件40形成为一叠传热板50(见图3-5)。优选的传热板50其外形轮廓基本相似，有一系列交替的平直的互相平行的槽口52和平面区54。槽口52和平面区54最好沿纵向延伸传热部件40的整个深度。其次，槽口52和平面区54的取向平行于通过传热部件40的空气流38和烟气流36的主要流动方向。该主要流动方向在图2、3和5中用箭头指示。波纹56的取向与槽口52和平面区54成一角度，这些波纹56沿侧向延伸在每个槽口52和平面区54之间。平面区54基本上位于由传热板50限定的平面内。波纹56从传热板50的平面横向延伸一较小的距离。每个槽口52由平行的双脊53形成，该双脊53从传热板50的对置表面横向延伸。双脊53从传热板平面延伸的横向距离比波纹56从传热板50的平面延伸的横向距离要大。

在优选的传热板50中，槽口52有一基本上S形的横截面。但是，槽口52也可有一更像三角形或Z形的横截面，或具有其它熟知的槽口形状，以形成对置地沿横向延伸的多个脊。

每个平面区54的位置沿侧向与每个相邻的平面区54的位置的距离是相等的，该相等的侧向距离跟槽口52沿侧向与每个相邻槽口52的侧向距离相同。因此，每个槽口52的脊53可以安置在一个相邻的传热板50的其中一个平面区54上。因此，通过生产单一外形轮廓的传热板50，就可容易地构造传热部件40。

一个传热板50的槽口52的脊53基本上与相邻的传热板50对置的平面区54成线性接触(见图4)。平面区54的宽度足以保证槽口能接触这些平面，即使存在小的制造误差时也能接触。此外，平面区54相对于波纹56和槽口52是平的。因此，平面区54可以沿侧向稍许弯曲，并仍然与交错安置的传热板50的槽口52基本上保持线性接触。成对的传热板50一起在其间限定了横截面基本上恒定的通道58。传热板50最好沿纵向延伸到传热部件40的整个深度。其次，由相邻接触的传热板50限定的通道58在纵向延伸的两侧部上有效地封闭，从而允许烟垢吹净介质高效地穿入并通过传热部件40。烟垢吹净装置的吹净介质通过通道58的开口端部进入通道58，以便高效地吹净传热部件40和转子12中更远的相继各层的传热部件。

平面区54最好沿侧向距每个相邻的槽口52等距离地定位。因此，一个特定平面区54和相邻槽口52之间的距离近似地为一平面区54和一邻近的平面区54之间距离的一半。各通道58的最好等距的横截面积是为了在流体介质和传热部件40之间产生高效的热传递。

槽口和平面区54之间的波纹56在流过传热部件40的流体介质中产生紊流。该紊流破坏传热板表面和空气或烟气流体介质之间的热边界层。因此，这些波纹改进了传热板50和流体介质之间的热传递。在根据本发明制成的一种传热部件中，这些波纹的取向与沿纵向延伸的槽口52和平面区54成60°角。对于一给定的传热容量，由相邻的传热板50限定的平直通道58并不产生一个横越传热部件40的显著的压力降。

本发明的传热板50最好用任何熟知的生产传热部件用的材料的单独一块板材制成。该板材首先轧制成一定角度的波纹56。然后在预定的间隔处将板材上的波纹压平而形成槽口52或平面区54。平面区54最好出现在任何两个槽口52之间，而这些槽口52在板材上沿侧向等距离地设置。为了生产传热部件40，切割修整传热板50，使其能沿侧向移动而形成叠置件。每隔一个的传热板50的侧向移动使一个传热板50的平面区54安置成与相邻的传热板50上的槽口52的脊接触。

参照图6，在本发明的另一实施例中，传热部件44由热交换板构成，其中槽口52和平面区54位于交错的传热板上。第一传热板60上形成沿侧向等距离隔开的沿纵向延伸的平直槽口52。槽口52基本上互相平行。波纹56沿侧向延伸在各槽口52之间并与槽口52成一角度地取向。第二传热板62限定了沿侧向等距离隔开的沿纵向延伸的平直的平面区52，并安置在第一传热板60的两侧。每个第二传热板62的平面区54沿纵向互相平行地取向。波纹56在平面区之间沿侧向成一角度地延伸。第二传热板62上相邻平面区54之间的距离基本上等于第一传热板60上相邻槽口52之间的距离。槽口52和平面区54基本上平行于通过预热器10的流体介质的主要流动方向。传热部件44做成第一和第二传热板60、62的交错叠置件。第一板60上的槽口52的脊53最好与相邻的第二传热板62的平面区54成面对面的线性接触。

形成传热部件的传热板60、62的配置在其间限定了截面积基本恒定的通道64、66。通道64、66基本上沿纵向是直的，提供一条通过传热部件44的视线，以便高效地检测转子12中的热点和火苗。其次，通道64、66在纵向取向的侧面上基本上封闭，以便能够高效地吹净传热部件44的烟垢，并随后将传热部件安置在转子12上。

虽然已经详细地例示和描述了本发明的优选实施例，但应当容易地理解，该技术的普通专业人员可以对其进行许多修改和变化。因此，附录的权利要求书预定包括任何和所有此类属于本发明精神实质和范围内的修改。

Claims (9)

1.一种用于旋转的再生式预热器的传热部件，包括：

一个第一传热板，限定了多个沿侧向基本上等距离隔开的平行的平直槽口，每个所述槽口包括从所述第一传热板对置两侧横向延伸的相邻双脊；

一个邻近所述第一传热板的第二传热板，限定了多个沿侧向基本上等距离隔开的平行的平直的平面区，所述平面区之间间隔的距离基本上等于所述槽口之间的侧向间隔，所述第一传热板的槽口与所述第二传热板的平面区接触，由此在其间限定了通道，

其特征在于，所述第一传热板包括在所述平行的平直槽口之间延伸的槽口，所述第二传热板包括在所述平面区之间延伸的波纹。

2.权利要求1所述的传热部件，其特征在于，所述槽口的双脊限定了一个S形的横截面。

3.权利要求1所述的传热部件，其特征在于，所述第一传热板限定了在所述槽口之间交替并平行于所述槽口的平面区，而所述第二传热板限定了在所述平面区之间交替并平行于所述平面区的槽口，所述第二传热板的槽口与所述第一传热板的平面区接触。

4.权利要求3所述的传热部件，其特征在于，所述第一和第二传热板的槽口和平面区是沿侧向等距离地隔开的。

5.权利要求1所述的传热部件，其特征在于，所述波纹与所述平面区和槽口成一角度。

6.一种传热板，包括：

沿侧向限定了间隔的相互平行的平直槽口和平直平面区，所述槽口包括从该板的对置两侧沿横向延伸的相邻的平行双脊，所述槽口沿侧向离每个邻近的槽口等距离地设置，而所述平面区沿侧向离每个邻近的平面区等距离地设置，相邻槽口之间的距离基本上等于相邻平面区之间的距离，

其特征在于，所述传热板包括在所述平面区域和所述槽口之间的波纹。

7.权利要求6所述的传热板，其特征在于，所述平面区在相邻槽口之间被隔开。

8.权利要求6所述的传热板，其特征在于，所述槽口限定了一个S形的横截面。

9.权利要求6所述的传热板，其特征在于，所述波纹与所述平面区和槽口成一角度。

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