[发明专利]一种多孔体换热元件

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种热交换元件，特别涉及一种用于气一气热交换器的热交换元件，确切地说是一种多孔体热交换元件。

二、背景技术

为节约能源，对烟气的余热要进行利用，余热利用需要使用换热器。目前气-气换热器主要有管壳式和再生式两种款式，其中再生式换热器使用率比较高。换热器换热效果主要取决于换热元件的结构以及材料。现有的换热元件由金属片构成或鹅卵石堆积而成。金属片换热元件造价高，容易腐蚀；鹅卵石堆块体积大，传热速率慢，应用范围受到限制，并且其换热效率及余热利用率都偏低。因为这两种再生式换热器的单位体积内的换热面积比较小，导致换热温差大，在一定的余热温度下，空气等工质经过换热器后上升的温度相对较小，即得到的余热能量较少，余热利用率就低。

三、发明内容

本发明旨在为再生式换热器提供一种新型的多孔体换热元件，所要解决的技术问题是提高再生式换热器的余热利用率。

现有再生式换热器余热利用率低缘于单位体积内换热面积比较小，或者说换热元件的比表面积比较小。本发明的思路是从提高换热元件的比表面积着手提高换热器的单位体积换热面积，进而实现提高余热利用率的目的。将换热元件加工成多孔体不失为提高其比表面积的有效手段。

本发明所称的多孔体换热元件是以氮化硅粉或者非金属陶瓷粉或者粘土粉为基质与成孔剂一道加工成毛坯经干燥、煅烧、吹灰后形成的多孔体换热元件。

以氮化硅为基质加工的换热元件装配的气-气换热器适用于余热温度1000℃以上的烟气的热交换。

所述的非金属陶瓷粉选自凹凸棒土或膨润土或陶土等，此类基质适用于余热温度750℃～1000℃的烟气的热交换。

所述的粘土为黄土等，此类基质适用于500℃以下的热交换。

所述的成孔剂是在煅烧条件下能完全分解为二氧化碳和水或者炭的有机物构成的颗粒，选自豆类如大黄豆、小黄豆、赤豆、绿豆等，或者谷类如小麦、荞麦、稻谷等，或者农林废弃物如秸秆、枝条等经干燥、粉碎后加工的颗粒。

本热交换元件上的多孔体就是由成孔剂形成的，供烟气(空气)从中流动表面接触完成热交换，相对于鹅卵石而言，换热面积成倍增加。气孔率可以根据成孔剂粒径大小予以调节，也就是可以根据实际需要如系统阻力、换热面积(即换热量)来确定，对需要阻力较小的场合，选择大粒径成孔剂；反之则选择小粒径成孔剂；对需要单位体积换热面积大的场合，选择较小粒径成孔剂，反则选择大粒径成孔剂。

气孔率计算公式：ζ=1-gv·d,]]>式中g为元件的质量，v和d分别为干毛坯的体积与比重，其乘积即为干毛坯的质量。

换热面积的计算公式：A=v·ζ3r,]]>式中r为成孔剂的平均粒径。

本元件的加工流程雷同于加工砖瓦，即先制毛坯后再煅烧。首先将基质原料(若是粘土则需先粉碎)与10～15％的水混合搅拌均匀，其次根据实际使用的需要加入所选择的成孔剂继续搅拌混合均匀，然后模制成所需大小和形状的毛坯，经阴干、晒干后煅烧，要煅烧至成孔剂完全燃烧，冷却后用压缩空气吹灰，将灰烬吹尽为止，便得到一定气孔率的多孔体换热元件。

本多孔体换热元件原料易得，加工简单，用其装配气-气再生式换热器可以扩大使用范围，延长使用寿命，降低成本，特别是能有效提高烟气余热利用率。

四、具体实施方式

非限定实施例叙述如下：

1、取氮化硅68kg，加水8kg搅拌均匀，然后加入绿豆32kg继续搅拌均匀，模具成型Φ4cm球形毛坯，阴干后送入高温电阻炉内煅烧，先缓缓升温至100℃脱去水分，然后升温至1000℃煅烧3～5小时，至绿豆颗粒完全燃烧，出料、冷却，用压缩空气吹灰，得到气孔率为32％的多孔体换热元件。