CN2465067Y - 无机热传导热管空气预热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是用于原油加热炉的空气预热器。它是在安装于底座1之上的两个相邻矩形的烟气侧和空气侧空腔内,由两腔间的管板Ⅱ12和右侧边的管板Ⅲ18定位安装众多无机热传导热管元件阵列,烟气侧上方有烟气进口6,空气侧上方有空气出口19,底座1在烟气侧有烟气出口2,在空气侧有空气进口29。本装置启动速度快,导热速度快,热阻小,均温性好,换热效率高,使用寿命长,便于维修保养。

Description

无机热传导热管空气预热器

本实用新型是用于原油加热炉空气预热的装置。涉及热交换介质不直接接触的热交换装置领域。

为了节约能源，提高效益，一般在加热炉中对助燃空气均用排放的烟气予以预热。这就需要一套热交换装置。之前在原油加热炉的空气预热器中多采用列管式空气预热器。对于目前原油加热炉中较为先进的热媒炉而言，列管式空气预热器由于烟管积灰严重，炉膛出口温度过高，造成热媒炉达不到额定负荷运行，空气预热器换热效率低，预热器热效率差，且空气预热器尾部壁温低，极易造成低温腐蚀，大大降低了使用寿命，同时维修保养也十分麻烦。

虽然四十年代发明了在密闭真空体腔内以液体工质进行热传导的“热管”元件，使高效率热转换成为可能，但仍然存在有高温爆管和载体材料与其内部工质材料不相容产生不凝气体的弊病。八十年代末我国物理学家渠玉芝教授研究发明了以无机元素作为导热工质来实现热传导的新型传热元件——无机热传导元件。它克服了“热管”元件的弊端，使元件的传热速度和热交换能力有了明显提高，同时实现了传热元件几何形状的多样化及微型化，使传热元件的应用领域得到进一步的拓宽。因此，之后许多厂家开始大量生产无机热传导元件，并积极推广到许多应用领域，如美国熵立得(大连)公司为了推广应用这项技术，曾在产品宣传材料“无机热传导技术及其元件”中指出该元件的应用范围有石油化工行业各类加热炉空气预热；……但实际上到现在为止还未见到实际的应用例子。在查新中只见到应用于电厂、造纸、采暖锅炉等场合的实例。毕竟应用的行业不同，工作条件和要求也不同。所以，在原油加热炉上采用无机热传导热管技术既无先例又有其客观的需要。

本实用新型的目的是利用先进的无机热传导技术设计一种导热速度快、热阻小、均温性好、换热效率高、使用寿命长和便于维修保养的原油加热炉空气预热器。

根据无机热传导元件的特性和原油加热炉的具体应用场合，本实用新型采用多管组合的结构。总体如图1、图2和图3所示。安装在底座1之上并箱体气流方向垂直线与底座1水平面成一定夹角的两个矩形箱体夹一管板II12(见图16、17、18、19)后相贴，形成左方的烟气侧腔和右方的空气侧腔两个空间(交界处结构见图5、图10)，烟气侧腔上方有烟气进口6，空气侧腔上方有空气出口19，底座1在烟气一侧有烟气出口2，在空气一侧有空气进口29，沿着气流垂直方向平行而有规则排列的众多无机热传导热管26阵穿过两箱体相邻面、管板II12和右侧边的管板III18均匀分布在烟气侧和空气侧两腔体内。无机热传导热管阵为方阵排列，可以有几十排，每排有几个到十几个元件。但纵向排数大于每排的个数，一般约在2倍左右。排与排之间的元件错开半格，以增大与烟气的接触。元件阵列在纵向分为三段，每段约占总数的1/3左右，每两段之间空隙略大。以烟气流向将前二段与后一段分为前后两大段采用不同规格的无机热传导元件，前段无机热传导元件在空气侧的翅片节尺寸小于后段。箱体分为烟气侧腔体和空气侧腔体两部分，均为长方体。它由烟气侧框架8、空气侧框架13、烟气侧快开门5、空气侧箱体侧板14、天园地方9、15、短管10、16、法兰11、17、管板左侧门4、管板III18、压板20和管板右侧门28组成。由4个成“目”字形的烟气侧框架8(见图20、图21)和天园地方I9之方边固连，左侧安装一管板左侧门4(详见图4、图9)，上部通过天园地方I9、短管I10、法兰I11构成烟气进口6，两侧面框架8的外侧各在上、中、下铰链三个快开门5(详见图12)；同样由4个成“目”字形空气侧框架13(见图20、图21)与天园地方II15之方边固连，右侧框架13外贴管板III18由压板20构成在管板III18(见图17、图18、图19)方向空心的右侧门28并与框架13铰接连接(右侧门顶部结构如图6所示)，上部通过天园地方II15、短管II16、法兰II17构成空气侧出口19，其两侧面的框架13外贴箱体侧板14(见图13)，它是在三块矩形门板30之外贴一块小一些的挡板31；在烟气侧和空气侧框架的所有外露部之框架边、侧门、快开门、天园地方的下方边、压板里侧均加装有保温层33，该保温层可以是耐温300℃的各种保温材料。从结构上考虑，在快开门5、空气侧箱体侧板之间及上下两端各加有压板I23、压板II24，并用螺栓21、螺母22紧固，详见图7、图8、图11。设置左、右侧门是为了安装、更换热管元件方便。设六个快开门是为了便于清除吹不掉的积灰。底座1为上部成楔形并开口的矩形空箱，对应烟气侧和空气侧之间用隔板相隔，在对应烟气侧管板左侧门4的一方有烟气出口2和清灰口27，在对应空气侧箱体侧板14的方向有一空气进口29，底座1的上部与下部开口的烟气侧和空气侧箱体相连接。而箱体气流方向的垂直线与底座1水平面的夹角为5°～90°，这是为了使热管在烟气端比空气端低，有利于热交换。预热器在运行一段时间后，肯定会积存烟灰。为了及时清除烟灰，本实用新型设置了吹灰装置。该吹灰装置由多排、每排多只吹灰管25、定距管和空气压缩机组成。在无机热传导热管阵的每段烟气进气的上方均匀布置一排多只吹灰管25，一只吹灰管25占据一个元件的位置，每排吹灰管25由定距管固定并接到左侧门4外，再由汇通管接向空气压缩机。吹灰管25(详见图15)是一只一端带法兰，另一端封死且中间等距有多个孔的管。定距管为一端封死，中间对应吹灰管处开孔并有法兰与吹灰管连接。当然也可不用法兰，将吹灰管直接焊在定距管对应吹灰管25位置留的孔上。具体说就是吹灰管均匀布置在无机热传导热管阵三段中的第一排，并各占据一个元件的位置。本装置所选用的无机热传导热管元件如图14所示。它是工厂定型的产品，只恰当选用就可以了。

下面以4650kW热煤炉无机热传导热管空气预热器为例，对本实用新型予以进一步说明。在如前所述的的烟气侧和空气侧两个腔体内，安装28排、每排8根无机热传导管阵列，相邻两排之元件错开半格，28排无机热传导热管元件从上(烟气进口)到下依次分为9、10和9排三段，每段之间空隙略大。所有元件均由两腔之间的管板II12和右侧门边的管板III18定位，当然该二管板有对应元件穿过的孔。无机热传导热管元件选用美国熵立得(大连)公司的产品，其管基尺寸为φ32×3，基管材料为20#钢管，翅片材料采用08AL钢带，长度为2800mm的工厂定型产品，该元件翅片方向与烟气流方向一致。无机热传导热管阵的前二段共19排，翅片高度为16mm，翅片厚度为1.2mm，翅片节距烟气侧为16mm，空气侧为5mm；后段(共9排)的翅片高度为16mm，翅片厚度为1.2mm，翅片节距烟气侧为16mm，空气侧为12mm。在烟气侧后半段加大翅片节距是为了减小积灰，避免低温段翅片管表面产生低温露点腐蚀。烟气流的垂直方向即无机热传导热管轴线方向与水平面成5°夹角。本吹灰装置，由9只吹灰管25和3只定距管及汇通管、空气压缩机组成。吹灰管25均匀分布在无机热传导热管阵三段中的第一排(以烟气流向算)，每排等距布置3只吹灰管25，每只吹灰管25各占据一个元件的位置。吹灰管25是一端带法兰，另一端封死且中间有等距的4个孔的管。定距管为一端封死，中间对应吹灰管25处开孔并有法兰与吹灰管25连接的管。每根定距管连接3根吹灰管25后通过左侧门外接汇通管与空气压缩机相连通。在需要吹灰时，开动空气压缩机，压缩空气就会经汇通管进入定距管和吹灰管25，压缩空气顺着烟气流方向吹向无机热传导热管的翅片，将灰吹走。该样机经现场长时间试用，使热煤炉热效率提高7％—8.5％，效果良好。

本实用新型由于采用了先进的无机热传导热管技术，充分发挥了无机热传导热管元件的优点，所以使本空气预热器具有启动速度快、导热速度快、热阻小、均温性好、有效的防止了低温露点腐蚀问题；换热效率高且不易积灰，经样机运行实测，热煤炉热效率提高7％—8.5％，使热煤炉出力提高；延长了空气预热器使用寿命，同时由于无机热传导热管可方便更换，减轻了维修保养工作量。

附图说明：图1无机热传导热管空气预热器总体侧视图图2无机热传导热管空气预热器总体正视图(剖视部分为从边框处剖)图3无机热传导热管空气预热器总体俯视图图4～图11总体图局部放大图图12快开门正视图图13空气侧箱体侧板图图14无机热传导热管元件图图15吹灰管图16管板I和管板III正视图图17管板I和管板III侧视图图18管板I和管板III局部放大图图19管板I和管板III局部放大图图20、图21框架其中1——底座         2——烟气出口

3——铰链         4——管板左侧门

5——快开门       6——烟气进口

7——管板I           8——烟气侧框架

9——天园地方I       10——短管I

11——法兰I          12——管板II

13——空气侧框架     14——空气侧箱体侧板

15——天园地方II     16——短管II

17——法兰II         18——管板III

19——空气出         20——压板

21——螺栓           22——螺母

23——压板I          24——压板II

25——吹灰管         26——无机热传导元件

27——清灰口         28——管板右侧门

29——空气进口       30——门板

31——挡板           32——框架

33—保温层

Claims (6)

1.一种原油加热炉无机热传导热管空气预热器，其特征是安装在底座[1]之上并箱体气流方向垂直线与底座[1]水平面成一定夹角的两个矩形箱体夹一管板II[12]后相贴，形成左方的烟气侧和右方的空气侧两个空腔，烟气侧上方有烟气进口[6]，空气侧上方有空气出口[19]，底座[1]在烟气一侧有烟气出口[2]和清灰口[27]，在空气一侧有空气进口[29]，沿着气流的垂直方向平行而有规则排列的众多无机热传导热管[26]阵穿过两箱体相邻面、管板II[12]和右侧边的管板III[18]均匀分布在烟气侧和空气侧两空腔内。

2.根据权利要求1所述的无机热传导热管空气预热器，其特征是无机热传导热管阵成方阵排列，纵向排数大于每排的个数，一般约在2倍左右，排与排之间的元件错开半格，在纵向分为三段，每两段之间空隙略大，无机热传导热管阵以烟气流向将前二段与后一段分为前后两大段采用不同规格的无机热传导热管元件，约占2/3的前段无机热传导热管元件在空气侧的翅片节尺寸小于后段。

3.根据权利要求1所述的无机热传导热管空气预热器，其特征是箱体气流方向的垂直线与底座[1]水平面的夹角为5°～90°。

4.根据权利要求1所述的无机热传导热管空气预热器，其特征是箱体为长方形，由烟气侧框架[8]、空气侧框架[13]、烟气侧快开门[5]、空气侧箱体侧板[14]、天园地方[9]、[15]、短管[10]、[16]、法兰[11]、[17]、管板左侧门[4]、管板III[18]、压板[20]和右侧门[28]组成，由4个成“目”字形的烟气侧框架[8]和天园地方I[9]之方边固连，左侧安装一管板左侧门[4]，上部通过天园地方I[9]、短管I[10]，法兰I[11]构成烟气进口[6]，两侧面框架[8]的外侧各在上、中、下由铰链[3]连接三个快开门[5]；由4个成“目”字形空气侧框架[13]与天园地方II[15]之方边固连，右侧框架[13]外贴管板III[18]由压板[20]构成在管板III[18]方向空心的右侧门[28]并与框架[13]铰链连接，上部通过天园地方II[15]、短管II[16]、法兰II[17]构成空气侧出口[19]，其两侧面的框架[13]外贴箱体侧板[14]；在烟气侧和空气侧框架的所有外露部之框架边、侧门、快开门、天园地方下方边、压板里侧均加装有保温层[33]。

5.根据权利要求1所述的无机热传导热管空气预热器，其特征是底座[1]为上部成楔形并开口的矩形空箱，对应烟气侧和空气侧之间用隔板相隔，在对应烟气侧管板左侧门[4]的一方有烟气出口[2]和清灰口[27]，在对应空气侧箱体侧板[14]的方向有空气进口[29]，该底座[1]的上部与下部开口的烟气侧和空气侧箱体相连接。

6.根据权利要求1或2所述的无机热传导热管空气预热器，其特征是在烟气侧的无机热传导热管阵之间加有吹灰装置，该吹灰装置由多排、每排多只吹灰管[25]、定距管和空气压缩机组成，在无机热传导热管阵的每段烟气进气的上方均匀布置一排多只吹灰管[25]，一只吹灰管[25]占据一个元件的位置，每排吹灰管[25]由定距管固定并接到左侧门[4]外，再由汇通管接向空气压缩机；吹灰管[25]是一只一端带法兰，另一端封死且中间等距有多个孔的管；定距管是一端封死、中间开对应吹灰管[25]数个孔的管，在开孔外有与吹灰管[25]连接的法兰；或者吹灰管[25]与定距管均不带法兰，由吹灰管[25]开口端直接焊接在定距管开孔外。

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