CN202195499U - 自闭式连体铸造空气预热器 - Google Patents

Abstract

自闭式连体铸造空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件，其中，换热元件包括有多个铸造翅片换热单元，铸造翅片换热单元包括有第一基体、第二基体，以及分别位于第一基体的中部两侧和第二基体的中部两侧的翅片，第一基体和第二基体于两端部相连并一体铸造成型而形成环状结构，第一基体和第二基体于中部形成主体流道结构。与现有技术相比，本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器克服了现有技术中的由铸造翅片板换热单元构成的铸造空气预热器所存在的换热单元密封面烟气泄露的问题，具有可靠密封、结构简单、重量轻、便于清洗的特点。

Description

自闭式连体铸造空气预热器

技术领域

本实用新型涉及石油化工专用装备工程的设备技术，特别是涉及一种自闭式连体铸造空气预热器。

背景技术

现有技术中，通常的铸造空气预热器，其结构如图1所示，包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3和密封结构5。其工作过程为烟气从烟气入口1进入，经过换热元件3热交换放热后从烟气出口7排出，空气从壳体2侧壁的空气入口6进入，经过换热元件3热交换吸热后从壳体2侧壁的空气出口4排出。如图2所示，其换热元件3通常为包括有多个铸造翅片板换热单元，铸造翅片板换热单元包括有第一基体31、第二基体32，以及分别位于第一基体31的两侧和第二基体32的两侧的翅片311、321，第一基体31和第二基体32沿纵向对齐、并分别通过密封螺栓10密封连接其两端部，在第一基体31与第二基体32两端部的密封面之间设置有密封垫9。

其工作原理为：尚带低温余热的烟气从铸造空气预热器的烟气入口1高速进入铸造空气预热器，经铸造翅片板换热单元热交换放热后从铸造空气预热器的烟气出口7排出。而空气侧的流程分为两程，从铸造空气预热器侧壁的空气入口6高速压进，水平流到侧壁的盖板8后完成一程，然后90°转折沿着盖板8继续流动，再90°转折后水平流到铸造空气预热器侧壁的空气出口4而流出，完成第二程，在这两程中，空气从铸造翅片板换热单元热交换吸热，其中空气的流动方向与烟气的流动方向相互垂直。

上述现有技术中的铸造空气预热器，由于第一基体31和第二基体32的两端部是通过密封螺栓10进行密封连接。而且，在实际使用时，人们为了降低生产成本，铸造空气预热器位于铸造翅片板换热单元旁侧的用于压紧密封垫9的密封面是没有经过机械加工的铸造毛面，当第一基体31和第二基体32之间充满烟气时，烟气侧压力将使第一基体31和第二基体32出现图2所示的第一基体31和第二基体32分别向外侧张开的趋势，严重时烟气就从换热单元内沿着虚线箭头所示的缝隙从里向外泄漏出去。烟气从换热单元周边密封面的泄露不仅使得铸造空气预热器的换热效果大大降低，增加了检修与维护，缩短了使用周期，而且有大量的能源耗费，同时不利于铸造翅片板换热单元的向大面积化的大型设备发展。

上述铸造空气预热器存在的烟气从换热单元密封面泄漏的问题，同时也是其它类型的空气预热器所存在的共同问题，因此，针对烟气流程中烟气从换热单元周边密封面泄漏的问题，能够从根本上进行改进，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

因此，针对上述现有技术的不足之处，亟需提供一种能够从根本上避免换热单元密封面的泄露，且结构简单、密封可靠、便于清洗的铸造空气预热器技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够从根本上避免换热单元密封面的泄露，且结构简单、密封可靠、便于清洗的自闭式连体铸造空气预热器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种自闭式连体铸造空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件，其中，所述换热元件包括有多个铸造翅片换热单元，所述铸造翅片换热单元包括有第一基体、第二基体，以及分别位于所述第一基体的中部两侧和所述第二基体的中部两侧的翅片，所述第一基体和所述第二基体于两端部相连并一体铸造成型而形成环状结构，所述第一基体和所述第二基体于中部形成主体流道结构。

其中，所述主体流道结构为横截面具有封闭形状的主体流道结构。

其中，所述主体流道结构为横截面具有矩形的主体流道结构。

其中，所述横截面具有矩形的主体流道结构的四个角为圆弧角或者直角和圆弧角的组合。

其中，所述翅片为片形的翅片、圆柱形的翅片和圆锥形的翅片中的一种或者任意两种的组合或者三种的组合。

其中，位于所述主体流道结构内的所述翅片为圆柱形的翅片和圆锥形的翅片中的任意一种或者两种组合。

其中，所述换热元件为设置有一层或者一层以上的换热元件，每层换热元件中的多个铸造翅片换热单元紧密串联连接。

其中，所述铸造翅片换热单元之间通过密封面设置有凹槽的螺栓密封结构相互组装密封连接。

其中，所述多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构的第一基体与第二基体之间的距离为等距设置。

其中，所述多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构的第一基体与第二基体之间的距离为异距设置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于壳体内的换热元件，其中，换热元件包括有多个铸造翅片换热单元，铸造翅片换热单元包括有第一基体、第二基体，以及分别位于第一基体的中部两侧和第二基体的中部两侧的翅片，第一基体和第二基体于两端部相连并一体铸造成型而形成环状结构，第一基体和第二基体于中部形成主体流道结构。与现有技术相比，本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器克服了传统的由铸造翅片板换热单元构成的铸造空气预热器所存在的换热单元密封面烟气泄露的问题，具有可靠密封、结构简单、重量轻、便于清洗的特点，同时还具有以下特点：

(1)换热元件由铸造翅片换热单元组成，第一基体和第二基体于两端部相连并一体铸造成型而形成环状结构，且其自身的主体流道结构是自我封闭的连续实体结构，相对现有技术中的铸造翅片板换热单元而言，由于第一基体和第二基体的两端部分别为一体铸造成型，因此，烟气在该流程流动时不再存在换热单元翅片板之间的密封螺栓结构，从根本上解决烟气泄漏的问题；同时，检修时可用清水对铸造翅片换热单元内部进行冲洗而不必再担心损伤密封螺栓结构，从总体上明显简化了结构，使得重量减轻。

 (2)铸造翅片换热单元的第一基体与第二基体的两端部一体成型，从而使得第一基体与第二基体之间的距离恒定不变，这种主体流道结构能够保证两块基体的间距，从而使得保持在同一个铸造翅片换热单元内的流道面积稳定不变，保持流速不变，有利于操作的稳定性。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是现有技术中的铸造空气预热器的结构示意图。

图2是现有技术中的铸造空气预热器的铸造翅片板换热单元的部分结构示意图。

图3是本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的铸造翅片换热单元的部分结构示意图。

图4是本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的换热元件的部分结构示意图。

图5是本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的另一种换热元件的部分结构示意图。

图6是本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的结构示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5和图6中包括有：

1——烟气入口、2——壳体、21——钢架、

3——换热元件、31——第一基体、32——第二基体、

311、321——翅片、312——第一基体端部、322——第二基体端部、

33——主体流道结构、331——圆弧角、341——螺栓孔、342——螺栓螺母、343——凹槽、

4——空气出口、5——密封结构、6——空气入口、7——烟气出口、

8——盖板、9——密封垫、10——密封螺栓、

A——烟气流道、B——空气流道。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的具体实施方式之一，参考图1所示，包括有壳体2、烟气入口1、烟气出口7、空气入口6、空气出口4，以及设置于壳体2内的换热元件3。

如图3、图4和图5所示，换热元件包括有多个铸造翅片换热单元，铸造翅片换热单元包括有第一基体31、第二基体32，以及分别位于第一基体31的中部两侧和第二基体32的中部两侧的翅片311、321，第一基体31的两端的第一基体端部312和第二基体32的两端的第二基体端部322分别一体铸造成型而形成环状结构，第一基体31和第二基体32的中部形成主体流道结构33。与现有技术相比，本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器克服了传统的由铸造翅片板换热单元构成的铸造空气预热器所存在的换热单元密封面烟气泄露的问题，具有可靠密封、结构简单、重量轻、便于清洗的特点，同时还具有以下特点：换热元件由铸造翅片换热单元组成，其自身的主体流道结构33是自我封闭的连续实体结构，相对现有技术中的铸造翅片板换热单元而言，由于第一基体31和第二基体32的两端部分别为一体铸造成型，因此，烟气在该流程流动时不再存在换热单元翅片板之间的密封螺栓结构，从根本上解决烟气泄漏的问题；同时，检修时可用清水对铸造翅片换热单元内部进行冲洗而不必再担心损伤密封螺栓结构，从总体上明显简化了结构，使得重量减轻，方便清洗；铸造翅片换热单元的第一基体31与第二基体32的两端部一体成型形成环状结构，从而使得第一基体31与第二基体32之间的距离恒定不变，这种主体流道结构33能够保证两块基体的间距，从而使得保持在同一个铸造翅片换热单元内的流道面积稳定不变，保持流速不变，有利于操作的稳定性。

具体的，主体流道结构33为具有横截面是封闭形状的主体流道结构33。第一基体31与第二基体32的两端部是一体铸造成型的，使得第一基体31与第二基体32中部围成的主体流道结构33是封闭的，与现有技术中的铸造翅片板换热单元的主体流道结构33的非封闭结构相区别。

具体的，主体流道结构33为具有横截面是矩形的主体流道结构33。便于加工与铸造翅片311、321。主体流道结构33还可以选择椭圆形或者跑道形或者圆形等其它类型的主体流道结构33。

具体的，横截面是矩形的主体流道结构33的四个角为圆弧角331或者直角和圆弧角331的组合。铸造翅片换热单元的主体流道横截面是扁平的矩形结构，铸造翅片换热单元的矩形的主体流道结构33的内部的四个角包括直角和圆弧角331两种连接结构，具体视其所受内压的大小，以及第一基体31与第二基体32的厚薄而定。优选主体流道结构33内的四个角是圆弧角331结构以免应力集中，这种结构还有利于增强强度，同时还能在一定程度上抵抗操作波动带来的疲劳影响，进而延长设备的寿命。

具体的，翅片311、321为片形的翅片311、321、圆柱形的翅片311、321和圆锥形的翅片311、321中的任一种或者它们的组合。片形的翅片311、321是传统的结构形式，优选圆柱形的翅片311、321或者圆锥形的翅片311、321，能够更有利于翅片311、321的浇铸成形以及浇铸后内部型砂的清理，同时也有利于运行后对壳体内部的整体清洗。设置时，片形的翅片311、321的长度方向与壳体的流道方向一致，这样更有利于从壳体端部对浇铸后内部的型砂进行清理，也有利于运行后对壳体内部的清洗。

具体的，位于主体流道结构33内的翅片311、321为圆柱形的翅片311、321和圆锥形的翅片311、321中的任一种或者它们的组合。有利于翅片311、321的浇铸成形以及浇铸后内部型砂的清理，同时也有利于运行后对壳体内部的整体清洗。

具体的，换热元件设置有一层或者一层以上的换热元件，每层换热元件中的多个铸造翅片换热单元紧密串联连接。连接结构简单，且便于操作。每层换热元件用钢架支撑隔开，由换热元件和壳体组成的流道结构包括有单程的直流(如图1所示的烟气流程)、两程С的回流(如图1所示的空气流程)和多程的蛇行流(如图6中所示的虚线，空气从空气入口6自下而上沿虚线所示流动从空气出口4流出)共三种。采用如图6所示的多流程可延长流程、增加热交换时间，从而使得换热充分。

具体的，铸造翅片换热单元之间通过密封面设置有凹槽343的螺栓密封结构相互组装密封连接。铸造翅片换热单元与铸造翅片换热单元之间是通过螺栓密封结构相互组装到一起构成另一个换热介质的流道，该螺栓密封结构包括有螺栓孔341、螺栓螺母342，组装时将相邻的两个铸造翅片换热单元的基体的螺栓孔341对齐，用螺栓螺母342密封连接。同时，为了更紧密地密封，在相邻的两个铸造翅片换热单元的基体上开设相对应的凹槽343，组装时，将两对应的两个凹槽343对齐后在用螺栓密封结构组装密封连接，增设凹槽343使得空气在该流程流动时也不会存在泄漏的问题。

具体的，多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构33的第一基体31与第二基体32之间的距离相等设置。模具统一，便于工业化批量生产。

本实用新型可用于炼油厂新建或改造的各类装置的烟气预热回收系统中，其新的结构原理及制造技术能全面克服传统设备的泄漏缺点，有效延长单体设备的使用周期,减少检修与维护费用，将为各类装置加热炉部分节能降耗起到很好的效果，必将也产生显著的经济效益。

本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的铸造翅片换热单元按传统的生产方式制造换热单元，由于铸造翅片换热单元不但是自我封闭的连续实体结构，而且还带双向翅片311、321，使得铸造难度大，因此，仅靠传统的上下两副模具很难完成铸造翅片换热单元的铸造，而是要分别制造上中下三层砂模才能浇铸出该结构。具体步骤如下：

首先，上模和下模是采用基本相同的结构，中间层砂模解决主体流道结构33内的翅片311、321成形问题。

其次， 浇铸后清理铸造翅片换热单元内的型砂需设计制造专门的工具，既要把翅片环内深处的砂除去，同时不能碰断内部的翅片311、321。

第三，对铸造翅片换热单元进行退火热处理，以消除其内部因铸造冷缺不均引起的残余应力。

第四，对铸造翅片换热单元进行表面喷丸压实处理，提高表面硬度，以耐冲刷磨蚀。注意控制喷压力度，以免击伤或撞断翅片311、321。

第五，在专门设置的工装上进行铸造翅片换热单元的渗透性检测。

第六，对铸造翅片换热单元的密封面进行凹槽343加工，提高配合精度，以防泄漏。

第七，把两件铸造翅片换热单元通过螺栓密封结构组装到一起，分步上紧螺栓螺母342，注意不要一次上紧到最大扭矩载荷，而是要分三到四步逐步上紧。组装到一起的单元达到设计要求的数量后即构成一个换热元件模块。

第八，在专门设置的工装上进行模块的渗头性检测，对密封面进行气密试验，合格后进行高温工况的静态试验。

第九，组装后的整体自闭式连体铸造空气预热器，在专门设置的工装上进行换热元件模块和壳体之间的气密试验。

另外，还可以采用制造四层砂模来浇铸出铸造翅片环单元。具体为第一层砂模和第二层砂模类似传统铸造翅片板的铸造模型，这对模型可以铸出翅片环的上半部；第三层砂模和第四层砂模也类似传统翅片板的铸造模型，这对模型可以铸出翅片环的下半部。因此，只要先后把这四层砂模先后叠装起来，即可浇铸出一件结构完整的铸造翅片换热单元。采取该方法，原来的模具只需稍加改动，仅生产步骤多些。

实施例2

本实用新型的自闭式连体铸造空气预热器的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构33的第一基体31与第二基体32之间的距离不相等设置。掠过翅片311、321表面的气流速度对换热效果有明显的影响，在同一台铸造空气预热器中如果换热单元较多，流道流程走的是不断折向的蛇行形，此种情况下流体压头有一定的损耗，此时可以通过调整不同铸造翅片换热单元的第一基体31与第二基体32之间的间距，使位于后面的铸造翅片换热单元的间距逐渐变窄，渐缩流道面积，从而保持流速不变。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种自闭式连体铸造空气预热器，包括有壳体、烟气入口、烟气出口、空气入口、空气出口，以及设置于所述壳体内的换热元件，其特征在于：所述换热元件包括有多个铸造翅片换热单元，所述铸造翅片换热单元包括有第一基体、第二基体，以及分别位于所述第一基体的中部两侧和所述第二基体的中部两侧的翅片，所述第一基体和所述第二基体于两端部相连并一体铸造成型而形成环状结构，所述第一基体和所述第二基体于中部形成主体流道结构。

2.根据权利要求1所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述主体流道结构为横截面具有封闭形状的主体流道结构。

3.根据权利要求2所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述主体流道结构为横截面具有矩形的主体流道结构。

4.根据权利要求3所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述横截面具有矩形的主体流道结构的四个角为圆弧角或者直角和圆弧角的组合。

5.根据权利要求1所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述翅片为片形的翅片、圆柱形的翅片和圆锥形的翅片中的一种或者任意两种的组合或者三种的组合。

6.根据权利要求5所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：位于所述主体流道结构内的所述翅片为圆柱形的翅片和圆锥形的翅片中的任意一种或者两种组合。

7.根据权利要求1所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述换热元件为设置有一层或者一层以上的换热元件，每层换热元件中的多个铸造翅片换热单元紧密串联连接。

8.根据权利要求7所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述铸造翅片换热单元之间通过密封面设置有凹槽的螺栓密封结构相互组装密封连接。

9.根据权利要求1所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构的第一基体与第二基体之间的距离为等距设置。

10.根据权利要求1所述的自闭式连体铸造空气预热器，其特征在于：所述多个铸造翅片换热单元中的主体流道结构的第一基体与第二基体之间的距离为异距设置。

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