CN86210235U - 换向式陶瓷蜂窝体热交换器 - Google Patents

换向式陶瓷蜂窝体热交换器 Download PDF

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CN86210235U
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CN
China
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ceramic honeycomb
heat
valve plate
honeycomb body
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侯长连
杨晓音
武德刚
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Abstract

换向式陶瓷蜂窝体热交换器应用于回收高温烟气余热。该装置以陶瓷蜂窝体为蓄热元件，在固定的陶瓷蜂窝体进出口两侧装有板阀式换向机构，采用弹性浮动密封系统，并在关键部位水冷或风冷，以改善密封条件，提高热交换性能。该装置可用于工业炉窑及其它高温烟气余热回收，相应于该领域使用的其他装置，具有体积紧凑，成本低、密封性好、热效率高、工作可靠等优点。

Description

本实用新型是一种应用于回收高温烟气余热的热交换器。
国内外的工业炉多采用金属换热器，如光滑管式、翅片管式等。它们的优点是气密性好，工作可靠，但体积较大，由于耐高温合金钢价格昂贵，所以多采用普通金属材料制造，不但空气予热温度低（400℃以下），而且不能回收高温烟气的余热。七十年代中期，美、英等国相继研制了一种用陶瓷蜂窝体做蓄热元件的回转式热交换器（简称热轮），用来回收高温烟气的余热。它具有体积小，空气予热温度高（600－800℃）及热回收率高（70－80％）等优点。但这种热交换器需用耐热合金钢制造，造价高。另外由于旋转，密封问题很难解决，漏气率高达20％以上工作条件恶劣，可靠性低，限制了这种热交换器的应用。
鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的是利用陶瓷蜂窝体换热面积大，承受高温，热工特性优良等优点，研制一种漏气率低、造价低、工作可靠、热效率高的热交换器。
本实用新型是一种以陶瓷蜂窝体为蓄热元件的热交换器，其特征在于热交换器的陶瓷蜂窝体固定不动，在其进出口两侧安装有换向机构。将蓄热元件回转为蓄热元件固定在不动的壳体内，并设置换向机构，采用弹性浮动密封，减少漏气，关键部位冷却，达到本实用新型目的。该实用新型由“
Figure 86210235_IMG2
”形联接管道〔1〕〔7〕、弹性浮动密封系统〔2〕换向阀板〔3〕〔6〕、“日”形壳体〔5〕、陶瓷蜂窝体〔4〕、以及换向驱动机构〔8〕等构成。换向阀板〔3〕〔6〕分别安装在壳体〔5〕和联接管道〔1〕〔7〕之间（如图1所示）。在空气－烟气，空气、烟气与大气之间采用弹性浮动密封系统〔2〕，定时自动启动换向驱动机构〔8〕，使换向阀板〔3〕与换向阀板〔6〕同步做往复直线运动，使烟气与空气交替通过“日”形壳体〔5〕中的A与B两部份陶瓷蜂窝体〔4〕，在其内进行热交换，以预热助燃空气的方式来达到余热回收的目的。
本实用新型的工作过程是（见图1）：高温烟气由“
Figure 86210235_IMG3
”形联接管道〔1〕的右半部通过热端换向阀板〔3〕的B3孔进入“日”形壳体〔5〕的B部份中的陶瓷蜂窝体，将热量传给B部份中的陶瓷蜂窝体，然后经冷端换向阀板〔6〕的B1孔进入冷端联接管道〔7〕的左半部。与此同时，冷空气由“
Figure 86210235_IMG4
”形联接管道〔7〕的右半部经冷端换向阀板〔6〕的A3孔进入“日”形壳体〔5〕中的A部份陶瓷蜂窝体，并与之热交换加热空气，再经热端换向阀板〔3〕的A1孔进入“
Figure 86210235_IMG5
”形联接管道〔1〕的左半部。定时启动驱动机构，将冷端换向阀板〔6〕与热端换向阀板〔3〕同时向左移动至A2、B2孔置于工作位置（A1、B1孔置于非工作位置）。此时热烟气从“
Figure 86210235_IMG6
”形联接管道〔1〕的右半部经热端换向阀板〔3〕的A2孔进入“日”形壳体〔5〕中的A部份陶瓷蜂窝体，热交换后经冷端换向阀板〔6〕的A3孔进入“
Figure 86210235_IMG7
”形联接管道〔7〕的左半部。冷空气从“
Figure 86210235_IMG8
”形联接管道〔7〕的右半部经冷端换向阀板〔6〕的B2孔进入壳体〔5〕中的B部份陶瓷蜂窝体，被预热后经热端换向阀板〔3〕的B3孔进入“ ”形联接管道〔1〕的左半部，一个热交换过程到此完成，然后如前所述进行第二个热交换过程，如此反复，实现空气与烟气的热交换。
本实用新型由于采用陶瓷蜂窝体做蓄热元件。可以用来回收800－1000℃的高温烟气的余热，空气预热温度可达700－900℃，热回收率在70％以上。由于采用换向机构，换向阀板〔3〕〔6〕为三孔平板结构，它与“
Figure 86210235_IMG10
”形联接管道〔1〕〔7〕及壳体〔5〕的联接采用弹性浮动密封系统〔2〕，该系统用弹簧、炭素复合材料等做密封元件，使之与换向阀板〔3〕〔6〕之间保持良好接触，由于炭素复合材料磨擦系数很小，并由弹簧将其压紧在接触面上，因而密封性能良好，漏风率可在5％以下。由于采用内侧绝热，并在壳体〔5〕、换向阀板〔3〕〔6〕、联接管道〔1〕〔7〕等关键部位冷却，使密封元件可靠工作。壳体〔5〕、联接管道〔1〕〔7〕等可用铸铁等廉价材料制造，换向阀板〔3〕〔6〕可用普通钢板焊接加工。由于采用逆流热交换方式，冷、热端两换向阀板〔6〕〔3〕的三孔位置不同（见图3；图5）可使气流均匀通过陶瓷蜂窝体〔4〕。使用该种热交换器，工业炉窑可节能30－50％，设备回收期约一年。
本实用新型有如下附图：
图1－为该装置结构及工作原理示意图；
图2－为该装置“
Figure 86210235_IMG11
”形联接管道〔1〕〔7〕的剖面简图；
图3－为该装置热端换向阀板〔3〕的剖面简图；
图4－为该装置“日”形壳体〔5〕的剖面简图；
图5－为该装置冷端换向阀板〔6〕的剖面简图。
为使本发明得以实现，下面给出热交换器的实施方案：
图1至图5是热交换器的工作原理及结构示意图。
冷端联接管道〔7〕、热端联接管道〔1〕采用铸造或焊接方法制成“
Figure 86210235_IMG12
”形，壳体〔5〕可采用上述类似方法制成“日”形。为使材料在较高温度下具有足够的机械强度及较小的热变形，在联接管道〔7〕〔1〕及壳体〔5〕的内壁衬以陶瓷纤维，为防止陶瓷纤维被气流冲刷损坏，采用不锈钢板将其固定在联接管道〔7〕〔1〕及壳体〔5〕上。“
Figure 86210235_IMG13
”形联接管道的立筋（见图2）及“日”形壳体的横筋（见图4）采用中空结构以利通水或通风冷却。换向阀板〔3〕〔6〕采用钢板焊接成形，阀板内部采用中空结构，采用与联接管道〔7〕〔1〕的立筋及壳体〔5〕的横筋相同的冷却方式。弹性浮动密封系统〔2〕由密封材料及可产生沿阀板移动方向和其法向双向约束的弹性装置组成。密封材料由石墨制成，也可采用其它柔性密封材料，如石棉盘根等密封材料。陶瓷蜂窝体〔4〕由专门生产厂按热交换器设计要求提供的多孔蜂窝陶瓷材料。换向阀板〔3〕〔6〕的往复移动可通过齿轮齿条传动或液压缸直接驱动予以实现，其制动采用行程开关及弹性机械限位装置予以实现。联接管道〔7〕〔1〕及壳体〔5〕与换向阀板〔3〕〔6〕相互之间留有足够间隙，其目的在于消除热膨胀对换向阀板运动的影响。在在联接管道〔7〕〔1〕与壳体〔5〕之间的上部及下部位置设以装有滚动轴承的定位轮及支承轮，其目的在于使换向阀板〔3〕〔6〕相对联接管道〔1〕〔7〕及壳体〔5〕保持一正确位置并减少其移动阻力。为得到理想的密封效果，联接管道〔1〕〔7〕及壳体〔5〕与密封材料接触处和换向阀板〔3〕〔6〕与密封材料具有相对运动的两侧面通过机械加工获得较高的表面质量。

Claims (1)

  1. 一种以陶瓷蜂窝体为蓄热元件的热交换器，其特征在于热交换器的陶瓷蜂窝体[4]固定不动，在其进出口两侧安装有换向机构[5][1][7][3][6][8][2]，换向机构的换向阀板[3][6]是三孔平板结构，壳体[5]、联接管道[1][7]、换向阀板[3][6]设有冷却系统，弹性密封系统[2]是由弹簧、炭素复合材料构成。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564174A (zh) * 2012-02-13 2012-07-11 项立生 换热器和换热系统
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C15 Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993)
RN01 Renewal of patent term
C17 Cessation of patent right
CX01 Expiry of patent term