[发明专利]一种卧式蓄热式高效热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄热式换热装置，利用各种工业炉窑烟道内高温烟气的热量来预热助燃空气。一个填满蓄热体的筒体与两端由伺服电机带动的两组气套装置实现了烧嘴连续提供热风和排出冷却烟气的蓄热式换热器。

背景技术

我国能源的紧张与短缺已成定局，严重影响了经济的发展。目前我国工业炉能源利用率普遍偏低，现在有一些锻造加热炉，由于工艺操作的特点，大部分锻造用加热炉的出炉废气温度均高于1000℃，因没有适合长期使用的高效余热回收装置，废气热损失很大，以至炉子的热效率仅为5%～10%，从而造成燃料的极大浪费。在我国钢铁企业中，热工设备上普遍采用的空气预热装置多数是普通金属换热器，长期使用温度在700～800℃，空气预热温度为400～500℃。换热器效率在50%～60%左右^[1]。大量的烟气余热得不到充分利用，热工设备的燃耗水平普遍高于国外同等设备。

围绕加热炉的进一步节能降耗问题，国内热工界曾经进行了大量的研究和探索工作。其中，“余热全自回收^[2]”和“三高一低^[3]”的观点曾引起热工界的普遍关注。“余热全自回收”是指：使用高效换热器把废气温度降到200℃以下，同时强化炉子绝热，以减少炉子其它各项热损失；“三高一低”是指：对炉子实施“高炉温”、“高烟温”操作，同时对烟气实行“高效余热回收”和在炉子上使用“低惰性”材料。这两种设想一定程度地反映了单体热工设备节能研究的发展方向。其得以实现的前提条件，是必须具备有可靠的高效余热回收装置。但苦于没有完全满足要求的热交换装置，均未能得以很好地实现。

蓄热式热交换技术为上世纪80年代兴起的新型节能技术，该技术的最大特点是高效节能，平均节能率在现有基础上可再提高30%；与此相应的高温燃烧技术，不仅提高了燃料的燃烧效率，更有效地开辟了低热值燃料的合理利用途径^[4]。蓄热式热交换技术的应用，其意义为：不仅在最大程度上节省了燃料，而且降低了污染物排放量，满足我国工业可持续发展的战略要求。陶瓷质换热器以蓄热形式问世，随后换热形式很快地发展。原因是陶质换热器耐高温，空气预热温度高，应用后节能效果显著，在烟气温度为1000～1250℃时，可把空气预热到900～1000℃。采用蓄热式热交换器，炉膛的排烟温度不再受热交换器的材质限制^[5]，可以实现高温排烟，相应地助燃空气的高温预热成为可能。

[1]张法波.填充球蓄热室热过程仿真及优化设计.北京：北京科技大学，2007．

[2]胡彦帮，燃高炉煤气的高效加热炉.冶金能源，1988，7(6)：9-16.

[3]张先跃等，关于工业加热炉发展方向的探讨.工业炉，1990，2，3.

李朝祥.蓄热式热交换技术的应用与展望[J].冶金能源,2004,23(2):45～49.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使重量较大蓄热室静止不动，极限回收烟气的余热，显著提高系统的热效率的卧式蓄热式高效热交换器。

为了解决上述技术问题，本发明提供的卧式蓄热式高效热交换器，卧式圆筒壳体的内壁设有隔热保温层，所述的卧式圆筒壳体内部用隔板分隔成六个相等的轴向腔体：第一腔体、第二腔体、第三腔体、第四腔体、第五腔体和第六腔体，所述的轴向腔体内均填充有蓄热体，所述的轴向腔体的两端设有打孔挡板用来固定蓄热体，所述的卧式圆筒壳体的一端设有第一排气管和第一进气管，另一端设有第二排气管和第二进气管，在所述的卧式圆筒壳体内两端分别设有一个导流管，一个导流管与所述的第一进气管连接，另一个所述的导流管与所述的第二排气管连接，所述的导流管均设有与所述的卧式圆筒壳体内腔连通的气孔，所述的卧式圆筒壳体内设有由电动机带动的转轴，所述的转轴上安装有二个分别与所述的轴向腔体的两端对应连接的转子，每个所述的转子上设有三个周向相间设置的气套，所述的转子在一个相位时三个所述的气套的内部连接所述的第一排气管、第二进气管与相间的三个所述的轴向腔体，三个相间的所述的气套之间连接所述的导流管与另三个相间的所述的轴向腔体，所述的转子旋转60°到另一个相位时三个所述的气套的内部连接所述的第一排气管、第二进气管与另三个相间的所述的轴向腔体，三个相间的所述的气套之间连接所述的导流管与三个相间的所述的轴向腔体，所述的转子、所述的气套与所述的卧式圆筒壳体之间由密封装置密封。

所述的卧式圆筒壳体的下部安置有可使所述的卧式圆筒壳体倾斜一定角度、便于蓄热体更换的液压倾斜装置。