CN111412775B - 一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，包括设备本体，所述设备本体包括气体流动方向相反的高温燃气侧和高温空气侧，高温燃气侧和高温空气侧之间设有用于热交换的高温热管（6），所述高温燃气侧包括具有高温燃气进口（1）和高温燃气出口（14）的设备外壳（8），所述高温空气侧包括具有高温空气进口（15）和高温空气出口（19）的设备外壳（8），所述高温热管（6）的一端设有热管导热及加入密封口（35）并设有双向密封热管导热剂加入密封口气门（36）。本发明具有易于加工、低成本、低能耗、安全可靠、不易变形且检修简便有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其涉及一种废弃物处理用的换热器，具体是指一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器。
背景技术
生物质热化学气化技术是以生物质为原料，以氧气(空气、富氧性气体或纯氧等)、水蒸气或氢气等为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将生物质转化为可燃气体的过程。气化技术可将低品位的固体生物质完全转化为高品位的可燃气体，从而广泛应用于工农业生产的各个领域，如集中供气、供热和发电等，目前生物质气化技术主要有固定床气化技术、流化床气化技术等。
流化床气化炉的优点是传热传质均匀，气化反应速度快，碳转化率高，易放大设计；缺点是可燃气中灰分含量高，设备结构复杂，原料需粉碎细化。
流化床气化技术针对的是中等及以上规模应用，急需解决的问题包括：
①气化气中仍存在焦油，使气化发电及供气系统无法长期稳定运行，还会引起二次废水污染。
②流化床直接燃烧发电效率只有15%～25%，气化-燃气轮机联合循环发电技术(IGCC)的发电效率也只能达到35%。由于高温粗燃气和发电机尾气的余热未加以利用，热效率低，发电效率低，采用气化-燃气轮机联合循环发电与供热联产，可提高生物质利用效率60%以上。
③需要开发高气化效率和无焦油的燃气型气化炉，提高燃气热值，便于采用IGCC热电多联供。
④采用BIGCC技术需要开发结构简单、运行成本低的低热值燃气轮机和高效燃气净化系统。
⑤BIGCC技术需要规模化开发应用，解决气化气成本问题。
城乡有机固体废弃物循环流化床气化，未完全反应的碳粒可通过返料器返回气化炉进一步反应，以提高气化效率，提高燃气热值，燃气热值可达到5～8MJ/m3(标准状态)。有床料的循环流化床原料适应性强，可将较长的秸秆打碎(一般5cm以下的秸秆都可以充分反应)，床料可使加入的城镇有机固体废弃物料迅速升温，减少气化反应时间，生成更多可燃成分。热燃气直接利用，可以避免焦油冷凝对管道设备的污染，这将是下一步城乡有机固体废弃物规模化完全气化技术的主要发展方向。
与城乡废物直燃锅炉不同，城乡有机固体废弃物循环流化床气化炉产生的是可燃气体，气化炉所需空气预热，通过直接与燃气换热存在较大风险，一旦因燃气中存在较多固体物料，对换热器产生较强的磨损，使换热壁气体泄露，会及易产生爆炸危险，所以传统的热管换热器、翅片换热器，板式换热器都存在较大爆炸危险，即使增加耐磨涂层，延长耐磨时间，危险仍然强烈存在。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种易于加工、低成本、低能耗、安全可靠、不易变形且检修简便的城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，包括设备本体，所述设备本体包括气体流动方向相反的高温燃气侧和高温空气侧，高温燃气侧和高温空气侧之间设有用于热交换的高温热管，所述高温燃气侧包括具有高温燃气进口和高温燃气出口的设备外壳，设备外壳内部设有耐磨折流板和用来支撑高温热管的高温热管支架，所述设备外壳包括波纹板和多个耐热活动盖板，设备外壳内设有设备耐火保温层和耐磨衬里，所述耐热活动盖板包括盖板外壳且内设有盖板耐火层和盖板耐磨衬里并通过盖板固定螺柱、盖板固定螺母、盖板密封垫将盖板外壳与设备外壳固定连接，所述高温燃气进口从外往内依次包括高温燃气进口外壳、高温燃气进口耐火保温层和高温燃气进口耐磨衬里，所述高温燃气出口从外往内依次包括高温燃气出口外壳、高温燃气出口耐火保温层和高温燃气出口耐磨衬里；所述高温空气侧包括具有高温空气进口和高温空气出口的设备外壳，设备外壳内部设有耐磨折流板和用来支撑高温热管的高温热管支架，所述设备外壳包括波纹板和多个耐热活动盖板，设备外壳内设有设备耐火保温层和耐磨衬里，所述耐热活动盖板包括盖板外壳且内设有盖板耐火层和盖板耐磨衬里并通过盖板固定螺柱、盖板固定螺母、盖板密封垫将盖板外壳与设备外壳固定连接，所述高温空气进口从外往内包括高温空气进口外壳和高温空气进口隔热层，所述高温空气出口从外往内依次包括高温空气出口外壳、高温空气出口耐火保温层和高温空气出口耐磨衬里，所述高温热管的一端设有热管导热及加入密封口并设有双向密封热管导热剂加入密封口气门。
作为优选，所述的高温热管设有外包波纹面散热层。
作为优选，所述的高温热管内设有中间热管连接器，所述的中间热管连接器将高温热管分割为2段，所述的中间热管连接器通过内设有的一个热管连接器密封垫密封。
作为优选，所述的高温热管内设有中间热管连接器，所述的中间热管连接器将高温热管分割为3段，所述的中间热管连接器通过两端均设有的热管连接器密封垫密封。
作为优选，所述的中间热管连接器的两面焊接有两块密封板，中间热管连接器外设具有内螺纹的热管连接管，所述热管连接管的两端通过设在设备外壳上的热管连接夹层通气口与外界连通。
中间热管连接器，在中间有一段短管，包在连接器套管中间。短管两段有耐高温硬密封垫圈，在高温空气侧和高温燃气侧，连接器套管有内螺纹，可以把空的热管直接拧入连接器套管，并通过硬密封垫圈密封。
综上所述，本发明的有益效果是：高温燃气、高温空气不直接换热，大大减少了空气和燃气串气泄露的可能性，提高了换热器安全性。同时易磨损的燃气侧有高温热管支架，耐热活动盖板，使损坏热管更换更便捷。耐热活动盖板，带有热管导热剂加入密封口，双向密封气门，使热管的检修和维护更便捷。耐磨衬里和设备外波纹板使设备使用寿命更长，热管外包波纹面散热层，使热管热传导效率更高，使用寿命更长。
附图说明
附图1为本发明一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器的正视图；
附图2为本发明一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器的轴截面结构示意图；
附图3为附图1中A-A方向剖视图；
附图4为附图1中B-B方向剖视图；
附图5为附图1中C-C方向剖视图；
附图6为附图1中D-D方向剖视图；
附图7为附图1中E-E方向剖视图；
附图8为附图1中F-F方向剖视图；
图中所示：
1、高温燃气进口，2、高温燃气进口外壳，3、高温燃气进口耐火保温层，4、高温燃气进口耐磨衬里，5、耐高温陶瓷折流板，6、高温热管，7、波纹板，8、设备外壳，9、设备耐火保温层，10、耐磨衬里，11、高温燃气出口外壳，12、高温燃气出口耐火保温层，13、高温燃气出口耐磨衬里，14、高温燃气出口，15、高温空气进口，16、高温空气进口管壳，17、高温空气进口隔热层，18、热管连接器，19、高温空气出口，20、高温空气出口外壳，21、高温空气出口耐火保温层，22、高温空气出口耐磨衬里，23、耐热活动盖板，24、盖板外壳，25、盖板密封垫，26、盖板耐火层，27、盖板耐磨衬里，28、盖板固定螺柱，29、盖板固定螺母，30、高温热管支架，31、高温热管空气端，32、高温热管中间段，33、高温热管燃气端，34、热管连接夹层通气口，35、热管导热剂加入密封口，36、热管导热剂加入密封口气门，37、热管连接管，38、热管连接器密封垫。
具体实施方式
为能清楚说明本发明方案的技术特点，下面结合附图，并通过具体实施方式，对本方案进一步阐述。
如图1至图8中所示，一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，包括设备本体，所述设备本体包括气体流动方向相反的高温燃气侧和高温空气侧，高温燃气侧和高温空气侧之间设有用于热交换的高温热管6，
所述高温燃气侧包括具有高温燃气进口1和高温燃气出口14的设备外壳8，设备外壳8内部设有耐磨折流板5和用来支撑高温热管6的高温热管支架30，所述设备外壳8包括波纹板7和多个耐热活动盖板23，设备外壳8内设有设备耐火保温层9和耐磨衬里10，所述耐热活动盖板23包括盖板外壳24且内设有盖板耐火层26和盖板耐磨衬里27并通过盖板固定螺柱28、盖板固定螺母29、盖板密封垫25将盖板外壳24与设备外壳8固定连接，所述高温燃气进口1从外往内依次包括高温燃气进口外壳2、高温燃气进口耐火保温层3和高温燃气进口耐磨衬里4，所述高温燃气出口14从外往内依次包括高温燃气出口外壳11、高温燃气出口耐火保温层12和高温燃气出口耐磨衬里13；
所述高温空气侧包括具有高温空气进口15和高温空气出口19的设备外壳8，设备外壳8内部设有耐磨折流板5和用来支撑高温热管6的高温热管支架30，所述设备外壳8包括波纹板7和多个耐热活动盖板23，设备外壳8内设有设备耐火保温层9和耐磨衬里10，所述耐热活动盖板23包括盖板外壳24且内设有盖板耐火层26和盖板耐磨衬里27并通过盖板固定螺柱28、盖板固定螺母29、盖板密封垫25将盖板外壳24与设备外壳8固定连接，所述高温空气进口15从外往内包括高温空气进口外壳16和高温空气进口隔热层17，所述高温空气出口19从外往内依次包括高温空气出口外壳20、高温空气出口耐火保温层21和高温空气出口耐磨衬里22；
所述高温热管6的一端设有热管导热及加入密封口35并设有双向密封热管导热剂加入密封口气门36。
在本实施例中，所述的高温热管6设有外包波纹面散热层，所述的高温热管6内设有中间热管连接器18，所述的中间热管连接器18将高温热管6分割为3段，所述的中间热管连接器18通过两端均设有的热管连接器密封垫38密封，所述的中间热管连接器18的两面焊接有两块密封板，中间热管连接器18外设具有内螺纹的热管连接管37，所述热管连接管37的两端通过设在设备外壳8上的热管连接夹层通气口34与外界连通。
在另一个实施例中，与上述实施例不同的是，所述的中间热管连接器18将高温热管6分割为2段，所述的中间热管连接器18通过内设有的一个热管连接器密封垫38密封。
最后，还应说明，上述举例和说明也并不仅限于上述实施例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (5)
1.一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，其特征在于，包括设备本体，所述设备本体包括气体流动方向相反的高温燃气侧和高温空气侧，高温燃气侧和高温空气侧之间设有用于热交换的高温热管（6），
所述高温燃气侧包括具有高温燃气进口（1）和高温燃气出口（14）的设备外壳（8），设备外壳（8）内部设有耐磨折流板（5）和用来支撑高温热管（6）的高温热管支架（30），所述设备外壳（8）包括波纹板（7）和多个耐热活动盖板（23），设备外壳（8）内设有设备耐火保温层（9）和耐磨衬里（10），所述耐热活动盖板（23）包括盖板外壳（24）且内设有盖板耐火层（26）和盖板耐磨衬里（27）并通过盖板固定螺柱（28）、盖板固定螺母（29）、盖板密封垫（25）将盖板外壳（24）与设备外壳（8）固定连接，所述高温燃气进口（1）从外往内依次包括高温燃气进口外壳（2）、高温燃气进口耐火保温层（3）和高温燃气进口耐磨衬里（4），所述高温燃气出口（14）从外往内依次包括高温燃气出口外壳（11）、高温燃气出口耐火保温层（12）和高温燃气出口耐磨衬里（13）；
所述高温空气侧包括具有高温空气进口（15）和高温空气出口（19）的设备外壳（8），设备外壳（8）内部设有耐磨折流板（5）和用来支撑高温热管（6）的高温热管支架（30），所述设备外壳（8）包括波纹板（7）和多个耐热活动盖板（23），设备外壳（8）内设有设备耐火保温层（9）和耐磨衬里（10），所述耐热活动盖板（23）包括盖板外壳（24）且内设有盖板耐火层（26）和盖板耐磨衬里（27）并通过盖板固定螺柱（28）、盖板固定螺母（29）、盖板密封垫（25）将盖板外壳（24）与设备外壳（8）固定连接，所述高温空气进口（15）从外往内包括高温空气进口外壳（16）和高温空气进口隔热层（17），所述高温空气出口（19）从外往内依次包括高温空气出口外壳（20）、高温空气出口耐火保温层（21）和高温空气出口耐磨衬里（22）；
所述高温热管（6）的一端设有热管导热及加入密封口（35）并设有双向密封热管导热剂加入密封口气门（36）。
2.根据权利要求1所述的一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，其特征在于，所述的高温热管（6）设有外包波纹面散热层。
3.根据权利要求1所述的一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，其特征在于，所述的高温热管（6）内设有中间热管连接器（18），所述的中间热管连接器（18）将高温热管（6）分割为2段，所述的中间热管连接器（18）通过内设有的一个热管连接器密封垫（38）密封。
4.根据权利要求1所述的一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，其特征在于，所述的高温热管（6）内设有中间热管连接器（18），所述的中间热管连接器（18）将高温热管（6）分割为3段，所述的中间热管连接器（18）通过两端均设有的热管连接器密封垫（38）密封。
5.根据权利要求3或4所述的一种城乡废弃物气化炉专用高温区热管式换热器，其特征在于，所述的中间热管连接器（18）的两面焊接有两块密封板，中间热管连接器（18）外设具有内螺纹的热管连接管（37），所述热管连接管（37）的两端通过设在设备外壳（8）上的热管连接夹层通气口（34）与外界连通。
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