CN117968085A - 一种新型垃圾焚烧炉空气预热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，涉及垃圾气化焚烧换热领域，其包括：箱体、换热管束、上管板、下管板、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，换热管束设置于箱体内；上管板设置于箱体的顶部，换热管束的顶端固定在上管板上；下管板设置于箱体的底部，换热管束的底端固定在下管板上；烟气入口与换热管束的气体入口连通；烟气出口与换热管束的气体出口连通；空气入口与箱体连通且设置在箱体的下部；空气出口与箱体连通且设置在箱体的上部；设定温度范围的烟气从烟气入口进入换热管束并从烟气出口排出预热器，空气从空气入口进入箱体并从空气出口排出预热器，实现纯逆流纵向流换热。本发明具有换热效率高，烟气停留时间短的优点。

Description

一种新型垃圾焚烧炉空气预热器

技术领域

本发明涉及垃圾气化焚烧换热领域，具体涉及一种新型垃圾焚烧炉空气预热器。

背景技术

目前我国每年农村生活垃圾产生量超过1亿吨，与城市生活垃圾相比，农村垃圾具有处理规模小、处理距离较近、处理资金较少的特点。近年来，垃圾热解气化焚烧技术以其占地面积小、安装简单等优点在农村生活垃圾的减量处理中得到逐步应用。焚烧后的高温烟气用空气急速冷却以避开二恶因的生产，同时将空气预热后送入垃圾焚烧炉，目前传统空气预热器设备存在体积庞大，积灰严重，换热效率差，停留时间长等问题，因此，需要开发高效紧凑的新型垃圾焚烧炉空气预热器。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，其具有换热效率高，烟气停留时间短的优点。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，其包括：

箱体；

设置于所述箱体内的换热管束；

设置于所述箱体的顶部的上管板，所述换热管束的顶端固定在所述上管板上；

设置于所述箱体的底部的下管板，所述换热管束的底端固定在所述下管板上；

与所述换热管束的气体入口连通的烟气入口；

与所述换热管束的气体出口连通的烟气出口；

与所述箱体连通且设置在所述箱体的下部的空气入口；

与所述箱体连通且设置在所述箱体的上部的空气出口；其中，

设定温度范围的烟气从所述烟气入口进入所述换热管束并从所述烟气出口排出预热器，空气从所述空气入口进入所述箱体并从所述空气出口排出预热器，进而实现纯逆流纵向流换热。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述上管板上设置有烟气入口部，所述烟气入口设在所述烟气入口部上；所述下管板上设置有烟气出口部，所述烟气出口设在所述烟气出口部上。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述烟气入口部设置有快开清灰门，所述烟气出口部设置有清灰口。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述烟气出口部设置有排液口。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述箱体的底部设置有支撑腿。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述箱体的中部设置有膨胀节。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述换热管束的顶端伸出所述上管板30-50mm，且所述上管板上浇铸耐火混凝土。

如上所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，进一步地，所述换热管束包括多根通过捆扎带进行固定的HP管，所述HP管沿长度方向具有多个重复的螺旋结构，且多个所述HP管呈正方形或三角形的方式布置。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本发明消除壳程折流板等支撑结构，管程高温烟气和空气纯逆流纵向流换热，无振动风险。同等阻力下，气体流速快换热效果好，烟气停留时间短，降低了换热管束表面的积灰。本空气预热器可在0.2s时间内将高温烟气从800℃迅速降温至100℃以下，同时将空气温度快速升温，有效避免了二恶因的生成。

2、管壳程流体温差大，通过在箱体中部设置膨胀节避免了管壳程伸缩长度的不同导致的管口拉脱问题。

3、高温烟气直接冲击换热管束与上管板之间的焊缝，容易造成焊缝开裂失效，通过在上管板上浇铸耐火混凝土避免了高温烟气与焊缝的直接接触，提高了焊缝的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的新型垃圾焚烧炉空气预热器的结构示意图；

图2为本发明实施例的换热管束与上管板的连接结构示意图。

其中：1、烟气入口；2、快开清灰门；3、空气出口；4、上管板；5、换热管束；6、箱体；7、膨胀节；8、空气入口；9、下管板；10、烟气出口；11、清灰口；12、支撑腿；13、排液口；14、耐火混凝土。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图2，本发明提供一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，其具有换热效率高，烟气停留时间短、运行可靠等优点，可在0.2s时间内将高温烟气从800℃迅速降温至100℃以下，有效避免了二恶因的生成，解决了现有技术中空气预热器设备存在体积庞大，积灰严重，换热效率差，停留时间长等问题。本发明的空气预热器可以包括：箱体6、换热管束5、上管板4、下管板9、烟气入口1、烟气出口10、空气入口8及空气出口3，换热管束5设置于箱体6内；上管板4设置于箱体6的顶部，换热管束5的顶端固定在上管板4上；下管板9设置于箱体6的底部，换热管束5的底端固定在下管板9上；烟气入口1与换热管束5的气体入口连通；烟气出口10与换热管束5的气体出口连通的烟气出口10；空气入口8与箱体6连通且设置在箱体6的下部；空气出口3与箱体6连通且设置在箱体6的上部；其中，设定温度范围的烟气从烟气入口1进入换热管束5并从烟气出口10排出预热器，空气从空气入口8进入箱体6并从空气出口3排出预热器，进而实现纯逆流纵向流换热。本实施例中，换热管束5消除壳程折流板等支撑结构，管程高温烟气和壳程空气纯逆流纵向流换热，无振动风险，增大了管内外流体的传热温差。同等阻力下，气体流速加快，可以将高温烟气急速冷却，换热效率高且可以有效避免了二恶因的生成。同时烟气停留时间短，也可以降低换热管束5表面的积灰。

参见图1，图1展示了一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，其可以包括：上管板4、下管板9，上下管板9之间连接有箱体6，箱体6的上部和下部分别设置有与箱体6连通的空气出口3和空气入口8，箱体6的中部设置有膨胀节7，箱体6内部设置有换热管束5，换热管束5的顶端固定在上管板4上，换热管束5的底端固定在下管板9上。箱体6的底部还设有支撑腿12。其中，上下管板9分别设置有烟气入口部、烟气出口部，烟气入口部设有与换热管束5的气体入口连通的烟气入口1，且烟气入口部设置有快开清灰门2，烟气出口部设有与换热管束5的气体出口连通的烟气出口10，且烟气出口部设置有底部清灰口11和排液口13。

具体地，换热管束5包括多根通过捆扎带进行固定的HP管，HP管沿长度方向具有多个重复的螺旋结构，且多个HP管呈正方形或三角形的方式布置，实现自支撑。当本空气预热器运行时，高温烟气从烟气入口1进入到换热管束5内部，被空气快速冷却后从烟气出口10排出，烟气内含有的析出的冷凝水则从排液口13排出。环境空气从空气入口8进入到空气预热器壳程吸收烟气的热量后，从空气出口3排出。由于换热管束5特殊的螺旋结构，对管内外流体边界层的扰动增强，强化了换热过程，含尘烟气中的固体颗粒受到重力和离心力的双重力场作用下，不易停留在换热表面，可以快速螺旋脱落堆积于预热器底部。同时，由于消除了折流板，换热管束5呈现自支撑网格状多通道结构，壳程形成了纯逆流纵向流动通道，增大了管内外流体的传热温差。在同等阻力下，气体流速加快，可在0.2s内将高温烟气从800℃迅速降温至100℃以下，换热效率高且可以有效避免了二恶因的生成。另外，本空气预热器的箱体中部还设有膨胀节7，由于烟气和空气之间温差大而造成的热变形由膨胀节7进行补偿吸收，可以避免管壳程伸缩长度的不同导致的管口拉脱问题，从而保证本空气预热器可靠的运行。此外，当空气预热器停机检修时，打开快开清灰门2和底部清灰口11即可方便地进行清灰处理。

参见图2，图2展示了换热管束5与上管板4的连接结构示意图，换热管束5与上管板4可以采用焊接的连接方式，换热管束5的管口伸出上管板30-50mm，且上管板4上浇铸耐火混凝土14。具体地，若高温烟气直接冲击换热管束5与上管板4之间的焊缝，容易造成焊缝开裂失效，通过在上管板4上浇铸耐火混凝土14可以避免高温烟气与焊缝的直接接触，提高了焊缝的可靠性，使本空气预热器具有运行可靠的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，包括：

箱体；

设置于所述箱体内的换热管束；

设置于所述箱体的顶部的上管板，所述换热管束的顶端固定在所述上管板上；

设置于所述箱体的底部的下管板，所述换热管束的底端固定在所述下管板上；

与所述换热管束的气体入口连通的烟气入口；

与所述换热管束的气体出口连通的烟气出口；

与所述箱体连通且设置在所述箱体的下部的空气入口；

与所述箱体连通且设置在所述箱体的上部的空气出口；其中，

设定温度范围的烟气从所述烟气入口进入所述换热管束并从所述烟气出口排出预热器，空气从所述空气入口进入所述箱体并从所述空气出口排出预热器，进而实现纯逆流纵向流换热。

2.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述上管板上设置有烟气入口部，所述烟气入口设在所述烟气入口部上；所述下管板上设置有烟气出口部，所述烟气出口设在所述烟气出口部上。

3.根据权利要求2所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述烟气入口部设置有快开清灰门，所述烟气出口部设置有清灰口。

4.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述烟气出口部设置有排液口。

5.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述箱体的底部设置有支撑腿。

6.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述箱体的中部设置有膨胀节。

7.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述换热管束的顶端伸出所述上管板30-50mm，且所述上管板上浇铸耐火混凝土。

8.根据权利要求1所述的新型垃圾焚烧炉空气预热器，其特征在于，所述换热管束包括多根通过捆扎带进行固定的HP管，所述HP管沿长度方向具有多个重复的螺旋结构，且多个所述HP管呈正方形或三角形的方式布置。