CN111551056B - 一种四分仓外传式空气预热器 - Google Patents

一种四分仓外传式空气预热器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空气预热器技术领域，且公开了一种四分仓外传式空气预热器，包括二分管道进口和外接伺服电机，所述二分管道进口的上表面左半部固定连通有空气进口管道，所述二分管道进口的上表面右半部固定连通有烟气进口管道。通过换热装置的设置，使得对烟气与空气进行相对隔离，使得高温烟气、空气和传热元件在换热装置内进行热交换时，不会形成相对压力差，减少高温烟气的散失，提高机组热效率，降低风机功率消耗，同时换热装置处于静止状态，使得高温烟气垂直进入换热装置中，对换热装置进行加热，提高换热装置受热的均匀性，减少低温段的出现，进而减少硫酸氢铵的凝结，降低换热装置的堵塞几率，减少清理次数与成本。

Description

一种四分仓外传式空气预热器
技术领域
本发明涉及空气预热器技术领域，具体为一种四分仓外传式空气预热器。
背景技术
电站锅炉广泛采用的空气预热器有管式和回转式两种，管式空气预热器的传热方式是：热量连续地通过管壁从烟气传给空气，属间接传热方式，回转式空气预热器以再生方式传递热量，烟气与空气交替流过受热面，当烟气流过时，热量从烟气传给受热面，受热面温度升高，并积蓄热量；当空气再流过时，受热面将积蓄的热量放给空气，目前，随着电厂锅炉蒸汽参数和机组容量的加大，管式空气预热器由于受热面的加大而使体积和高度增加，给锅炉布置带来影响。因此现在大机组都采用结构紧凑、重量轻的回转空气预热器，但回转式空预器存在以下不足：
其一，回转式空气预热器的漏风量比较大，一般管式不超过5％，而回转式在状态好时为8％一10％，密封不良时可达20％-30％，是由于空预器受热后会发生蘑菇状变形，同时会导致空预器上的密封片与扇形板形成一定的间隙，并且由于空预器中空气侧为正压气流，烟气侧为负压气流，导致空气侧的气流进入烟气侧，导致了空预器的漏风，在转子持续转动的的过程中，使得漏风量加大，漏风会导致烟气中的热量散失，使得对转子中的传热元件加热不足，降低机组热效率，增加风机功率消耗，使锅炉效率降低，影响机组整体运行。
其二，高温烟气对转子中的传热元件的热量传导由上自下可分为三个阶段，分别为高温段、中间段和低温段，同时为了达到国家规定的环保标准，目前火电厂燃煤锅炉大多数都采用SCR烟气脱硝方式，在SCR烟气脱硝过程中，还原剂NH3被喷入烟气，320C-450℃时在催化剂和氧气存在的条件下，NH3有选择的与烟气中的NOX反应，将NOX还原成N2和H2O，以此来消除烟气中的NOX的含量，以达到脱硝的目的，但是在这个脱硝过程中，烟气中部分SO2会被氧化成SO3，会造成烟气中SO3的浓度过高，同时在该脱硝过程中由于NHs的不完全反应，使得部分NH3逃逸出去与烟气中的SO3发生反应生成硫酸氢铵，其反应如下:NH3+S03+H20＝NH4HS04，在通常运行温度下，硫酸氢铵的酸露点147摄氏度，以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于低温烟气中，在燃煤电站锅炉系统中，烟气经过SCR反应器后，进入空气预热器，在空气预热器内排烟温度逐步降低，当温度降至147摄氏度以下时，烟气中的气态硫酸氢铵会在空预器的传热元件上凝结下来，液体的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，会粘附烟气中飞灰，在低温段结垢，逐渐导致空预器堵塞，使空预器的阻力增加，换热效率降低，严重时导致锅炉出力不足或者燃烧不稳。
其三，当转子旋转时，位于转子立板背侧的传热元件由于转子在旋转的过程中，形成一定程度的负压，导致烟气与传热元件接触较少，使得其部位温度较低，极易结垢，进一步造成空预器堵塞。
发明内容
本发明提供了一种四分仓外传式空气预热器，具备传热效率高，不易结垢的优点，解决了上述背景技术中的问题。
本发明提供如下技术方案：一种四分仓外传式空气预热器，包括二分管道进口和外接伺服电机，所述二分管道进口的上表面左半部固定连通有空气进口管道，所述二分管道进口的上表面右半部固定连通有烟气进口管道，所述二分管道进口底面的外侧固定安装有固定管道，所述二分管道进口的底部中心活动套接有空心中轴，所述二分管道进口的底部且位于固定管道的内部活动套接有通道转换装置一，所述通道转换装置一与空心中轴固定套接，所述通道转换装置一的底部活动套接有换热装置，所述换热装置与空心中轴活动套接，所述换热装置与固定管道固定连接，所述换热装置的底部活动连接有通道转换装置二，所述通道转换装置二与空心中轴固定套接，所述通道转换装置二的底部活动套接有二分管道出口，所述二分管道出口上表面的外侧与固定管道的底部固定连接，所述二分管道出口与空心中轴活动套接，所述空心中轴的底部固定套接有斜齿轮组的一个斜齿轮，所述外接伺服电机的右端固定套接有斜齿轮组，所述空心中轴开设有阶梯孔，所述空心中轴的内部中心固定安装有双轴伺服电机，所述双轴伺服电机的顶端固定套接有齿轮组一，所述空心中轴顶端与底端的左侧分别开设有四分之一通孔，所述齿轮组一与通道转换装置一活动连接，所述双轴伺服电机的底端固定套接有斜齿轮组的另一个斜齿轮，所述斜齿轮组与通道转换装置二活动连接。
优选的，所述通道转换装置一包括双通管一与转动板一，所述双通管一的内部开设有两个对称分布的扇形通孔，所述双通管一的内部开设有两个对称分布的扇形空腔，所述扇形通孔与扇形空腔可组成两对且之间开设有通道，所述双通管一的内部活动套接有转动板一，所述转动板一与空心中轴活动套接，所述转动板一上开设有内齿轮，所述内齿轮与齿轮组一啮合，所述通道转换装置一与通道转换装置二规格相同，所述通道转换装置二包括双通管二与转动板二，所述双通管二与空心中轴固定套接，所述转动板二与双通管二活动安装，且与空心中轴活动套接，所述转动板二上开设有内齿轮且与齿轮组二啮合。
优选的，所述换热装置开设有四分仓且固定静止不动。
优选的，所述空心中轴间歇性转动，其每次转动的角度为90度，所述通道转换装置一与通道转换装置二中的扇形通孔截面大小与换热装置的分仓截面大小相同。
优选的，所述转动板一与双通管一之间的摩擦力大于双轴伺服电机未通电时与齿轮组一对转动板一的旋转力，所述转动板二与双通管二之间的摩擦力大于双轴伺服电机未通电时与齿轮组二对转动板二的旋转力。
优选的，所述齿轮组一包括轴齿轮和传动齿轮，所述轴齿轮固定套接在双轴伺服电机的顶端，所述传动齿轮与轴齿轮啮合，所述传动齿轮活动安装在空心中轴上，所述传动齿轮与转动板一上的内齿轮啮合，所述通道转换装置一的底面外侧固定安装有支撑轮，所述支撑轮与换热装置活动安装。
本发明具备以下有益效果：
1、与现有技术相比，通过换热装置的设置，使得对烟气与空气进行相对隔离，使得高温烟气、空气和传热元件在换热装置内进行热交换时，不会形成相对压力差，减少高温烟气的散失，提高机组热效率，降低风机功率消耗，同时换热装置处于静止状态，使得高温烟气垂直进入换热装置中，对换热装置进行加热，提高换热装置受热的均匀性，减少低温段的出现，进而减少硫酸氢铵的凝结，降低换热装置的堵塞几率，减少清理次数与成本。
2、通过通道转换装置一与通道转换装置二的设置，使得空气与高温烟气分别具有两条通道可以进入换热装置中，可进行垂直输送，和进行X型交叉输送，同时配合空心中轴的旋转，将从空气进口管道进入的烟气与从空心中轴进入的烟气可以相对独立的送入换热装置中，在换热装置中形成热交换，并以此形成循环，并且使得在换热装置中，空气与烟气所通行的通道始终保持相对立，并在两者之间形成一个缓冲区，降低二者因压力差所带来的泄露，增加机组的热效率，并且通过通道转换装置一与通道转换装置二间歇性的转动设置，增加高温烟气对在换热装置中所通行的分仓加热的时间，提高换热装置的整体温度，使得换热装置低温段的温度达到147摄氏度以上，进而能够预防硫酸氢铵的凝结，减少空预器管道的堵塞，进一步提高机组热效率，减少停机清理的成本，并以此提高机组的生产效率。
附图说明
图1为本发明结构正视剖视示意图；
图2为本发明结构形态1爆炸示意图；
图3为本发明结构形态2爆炸示意图；
图4为本发明结构形态2截面输送原理图；
图5为本发明结构空心中轴与双轴伺服电机安装示意图；
图6为本发明结构通道转换装置一示意图；
图7为本发明结构图1中A处放大示意图；
图8为本发明结构图1中B处放大示意图。
图中：1、空气进口管道；2、烟气进口管道；3、二分管道进口；4、通道转换装置一；41、双通管一；42、转动板一；43、支撑轮；5、换热装置；6、通道转换装置二；61、双通管二；62、转动板二；7、二分管道出口；8、空气出口管道；9、烟气出口管道；10、空心中轴；11、双轴伺服电机；12、外接伺服电机；13、固定管道；14、齿轮组一；141、轴齿轮；142、传动齿轮；15、齿轮组二；16、斜齿轮组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，一种四分仓外传式空气预热器，包括二分管道进口3和外接伺服电机12，二分管道进口3的上表面左半部固定连通有空气进口管道1，二分管道进口3的上表面右半部固定连通有烟气进口管道2，二分管道进口3底面的外侧固定安装有固定管道13，二分管道进口3的底部中心活动套接有空心中轴10，二分管道进口3的底部且位于固定管道13的内部活动套接有通道转换装置一4，通道转换装置一4与空心中轴10固定套接，通道转换装置一4的底部活动套接有换热装置5，换热装置5与空心中轴10活动套接，换热装置5与固定管道13固定连接，换热装置5的底部活动连接有通道转换装置二6，通道转换装置二6与空心中轴10固定套接，通道转换装置二6的底部活动套接有二分管道出口7，二分管道出口7上表面的外侧与固定管道13的底部固定连接，二分管道出口7与空心中轴10活动套接，空心中轴10的底部固定套接有斜齿轮组16，外接伺服电机12的右端固定套接有斜齿轮组16中的一个斜齿轮，空心中轴10开设有阶梯孔，空心中轴10的内部中心固定安装有双轴伺服电机11，双轴伺服电机11的顶端固定套接有齿轮组一14，空心中轴10顶端与底端的左侧分别开设有四分之一通孔，齿轮组一14与通道转换装置一4活动连接，双轴伺服电机11的底端固定套接有斜齿轮组16中的另一个斜齿轮，斜齿轮组16与通道转换装置二6活动连接。
其中，通道转换装置一4包括双通管一41与转动板一42，双通管一41的内部开设有两个对称分布的扇形通孔，双通管一41的内部开设有两个对称分布的扇形空腔，扇形通孔与扇形空腔可组成两对且之间开设有通道，双通管一41的内部活动套接有转动板一42，转动板一42与空心中轴10活动套接，转动板一42上开设有内齿轮，内齿轮与齿轮组一14啮合，通道转换装置一4与通道转换装置二6规格相同，通道转换装置二6包括双通管二61与转动板二62，双通管二61与空心中轴10固定套接，转动板二62与双通管二61活动安装，且与空心中轴10活动套接，转动板二62上开设有内齿轮且与齿轮组二15啮合，使得空气与高温烟气分别具有两条通道，可进行垂直输送，和进行X型交叉输送，同时配合空心中轴10的旋转，将从空气进口管道1进入的烟气与从空心中轴10进入的烟气可以相对独立的送入换热装置5中，在换热装置5中形成热交换，并以此形成循环，并且使得在换热装置5中，空气与烟气所通行的通道始终保持相对立，并在两者之间形成一个缓冲区，降低二者因压力差所带来的泄露，增加机组的热效率。
其中，换热装置5开设有四分仓且固定静止不动，使得对烟气与空气进行相对隔离，使得高温烟气、空气和传热元件在换热装置5内进行热交换时，不会形成相对压力差，减少高温烟气的散失，提高机组热效率，降低风机功率消耗，同时换热装置5处于静止状态，使得高温烟气垂直进入换热装置5中，对换热装置5进行加热，提高换热装置5受热的均匀性，减少低温段的出现，进而减少硫酸氢铵的凝结，降低换热装置5的堵塞几率，减少清理次数与成本。
其中，空心中轴10间歇性转动，其每次转动的角度为90度，通道转换装置一4与通道转换装置二6中的扇形通孔截面大小与换热装置5的分仓截面大小相同，使得换热装置5空气和烟气分别对换热装置5的分仓冷却和加热结束后，通过旋转的方式进入下一分仓，保证依次对每一个分仓进行冷却或者加热。
其中，转动板一42与双通管一41之间的摩擦力大于双轴伺服电机11未通电时与齿轮组一14对转动板一42的旋转力，转动板二62与双通管二61之间的摩擦力大于双轴伺服电机11未通电时与齿轮组二15对转动板二62的旋转力，防止当双通管一41和双通管二61跟随空心中轴10转动时，无法带动转动板一42和转动板二62一起转动，进而使得无法对空气和烟气的两种通道保持精准控制。
其中，齿轮组一14包括轴齿轮141和传动齿轮142，轴齿轮141固定套接在双轴伺服电机11的顶端，传动齿轮142与轴齿轮141啮合，传动齿轮142活动安装在空心中轴10上，传动齿轮142与转动板一42上的内齿轮啮合，通道转换装置一4的底面外侧固定安装有支撑轮43，支撑轮43与换热装置5活动安装。
工作原理，形态一，如附图2，空气从空气进口管道1进入穿过二分管道进口3的左半部，而后垂直穿过通道转换装置一4进入换热装置5中，对换热装置5的左上角的四分之一分仓进行冷却，同时，高温烟气从烟气进口管道2进入穿过二分管道进口3的右半部，而后垂直穿过通道转换装置一4进入换热装置5中，对换热装置5的右下角的四分之一分仓进行加热，待冷却和加热一端时间后，空心中轴10逆时针旋转90度，空气对换热装置5的左下角进行冷却，高温烟气对换热装置5的右上角进行加热，冷却结束的空气与加热结束的烟气分别穿过换热装置5进入通道转换装置二6中，进行垂直输送，分别进入二分管道出口7中，进而分别从空气出口管道8和烟气出口管道9排走，一段时间后，空心中轴10顺时针旋转90度，同时双轴伺服电机11带动转动板一42和转动板二62逆时针转动90度，转动速度与空心中轴10相同，此时进入形态二，如附图3，空气从空气进口管道1进入穿过二分管道进口3的左半部，而后在通道转换装置一4中进行X型输送进入换热装置5中，对换热装置5的右下角的四分之一分仓进行冷却，同时，高温烟气从烟气进口管道2进入穿过二分管道进口3的右半部，而后在通道转换装置一4中进行X型输送进入换热装置5中，对换热装置5的左上角的四分之一分仓进行加热，待冷却和加热一端时间后，空心中轴10逆时针旋转90度，空气对换热装置5的右上角进行冷却，高温烟气对换热装置5的左下角进行加热，冷却结束的空气与加热结束的烟气分别穿过换热装置5进入通道转换装置二6中，进行X型输送，分别进入二分管道出口7中，进而分别从空气出口管道8和烟气出口管道9排走，以此完成对换热装置5的四个分仓进行冷却与加热的循环并进行热交换。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种四分仓外传式空气预热器，包括二分管道进口(3)和外接伺服电机(12)，其特征在于：所述二分管道进口(3)的上表面左半部固定连通有空气进口管道(1)，所述二分管道进口(3)的上表面右半部固定连通有烟气进口管道(2)，所述二分管道进口(3)底面的外侧固定安装有固定管道(13)，所述二分管道进口(3)的底部中心活动套接有空心中轴(10)，所述二分管道进口(3)的底部且位于固定管道(13)的内部活动套接有通道转换装置一(4)，所述通道转换装置一(4)与空心中轴(10)固定套接，所述通道转换装置一(4)的底部活动套接有换热装置(5)，所述换热装置(5)与空心中轴(10)活动套接，所述换热装置(5)与固定管道(13)固定连接，所述换热装置(5)的底部活动连接有通道转换装置二(6)，所述通道转换装置二(6)与空心中轴(10)固定套接，所述通道转换装置二(6)的底部活动套接有二分管道出口(7)，所述二分管道出口(7)上表面的外侧与固定管道(13)的底部固定连接，所述二分管道出口(7)与空心中轴(10)活动套接，所述空心中轴(10)的底部固定套接有斜齿轮组(16)，所述外接伺服电机(12)的右端固定套接有斜齿轮组(16)中的一个斜齿轮，所述空心中轴(10)开设有阶梯孔，所述空心中轴(10)的内部中心固定安装有双轴伺服电机(11)，所述双轴伺服电机(11)的顶端固定套接有齿轮组一(14)，所述空心中轴(10)顶端与底端的左侧分别开设有四分之一通孔，所述齿轮组一(14)与通道转换装置一(4)活动连接，所述双轴伺服电机(11)的底端固定套接有斜齿轮组(16)中的另一个斜齿轮，所述斜齿轮组(16)与通道转换装置二(6)活动连接；
所述通道转换装置一(4)包括双通管一(41)与转动板一(42)，所述双通管一(41)的内部开设有两个对称分布的扇形通孔，所述双通管一(41)的内部开设有两个对称分布的扇形空腔，所述扇形通孔与扇形空腔可组成两对且之间开设有通道，所述双通管一(41)的内部活动套接有转动板一(42)，所述转动板一(42)与空心中轴(10)活动套接，所述转动板一(42)上开设有内齿轮，所述内齿轮与齿轮组一(14)啮合，所述通道转换装置一(4)与通道转换装置二(6)规格相同，所述通道转换装置二(6)包括双通管二(61)与转动板二(62)，所述双通管二(61)与空心中轴(10)固定套接，所述转动板二(62)与双通管二(61)活动安装，且与空心中轴(10)活动套接，所述转动板二(62)上开设有内齿轮且与齿轮组二(15)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种四分仓外传式空气预热器，其特征在于：所述换热装置(5)开设有四分仓且固定静止不动。
3.根据权利要求1所述的一种四分仓外传式空气预热器，其特征在于：所述空心中轴(10)间歇性转动，其每次转动的角度为90度，所述通道转换装置一(4)与通道转换装置二(6)中的扇形通孔截面大小与换热装置(5)的分仓截面大小相同。
4.根据权利要求1所述的一种四分仓外传式空气预热器，其特征在于：所述转动板一(42)与双通管一(41)之间的摩擦力大于双轴伺服电机(11)未通电时与齿轮组一(14)对转动板一(42)的旋转力，所述转动板二(62)与双通管二(61)之间的摩擦力大于双轴伺服电机(11)未通电时与齿轮组二(15)对转动板二(62)的旋转力。
5.根据权利要求1所述的一种四分仓外传式空气预热器，其特征在于：所述齿轮组一(14)包括轴齿轮(141)和传动齿轮(142)，所述轴齿轮(141)固定套接在双轴伺服电机(11)的顶端，所述传动齿轮(142)与轴齿轮(141)啮合，所述传动齿轮(142)活动安装在空心中轴(10)上，所述传动齿轮(142)与转动板一(42)上的内齿轮啮合，所述通道转换装置一(4)的底面外侧固定安装有支撑轮(43)，所述支撑轮(43)与换热装置(5)活动安装。
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